Prototypowanie to świetny pomysł na przetestowanie projektu przed utworzeniem modelu gotowego do produkcji. Drukarki 3D i obróbka CNC to opłacalne opcje, ale każda z nich ma wyraźne zalety i ograniczenia w oparciu o różne parametry projektu. Więc która opcja jest lepsza? Jeśli jesteś w tej zagadce, ten artykuł jest właśnie tym, czego potrzebujesz. Zagłębimy się w obie technologie i omówimy wiele kluczowych czynników, które pomogą Ci zdecydować, co jest najlepsze w oparciu o potrzeby Twojego projektu.
W tym poście omówimy:
Druk 3D a obróbka CNC: jaka jest różnica?
Zanim przejdziemy do szczegółów, najlepiej opanować podstawy. Podstawowa różnica między drukowaniem 3D a obróbką CNC polega na sposobie uzyskiwania produktu końcowego.
Druk 3D to proces produkcji addytywnej. Oznacza to, że produkt końcowy jest tworzony przez drukarkę 3D układającą kolejne warstwy materiału na płycie roboczej, aż do uzyskania ostatecznego kształtu produktu.
Z drugiej strony obróbka CNC jest subtraktywnym procesem produkcyjnym. Zaczynasz od bloku materiału zwanego wykrojem i obrabiasz lub usuwasz materiał, który ma pozostać w produkcie końcowym.
Jak wybrać to, co najlepsze dla potrzeb Twojego projektu?
Każda z dwóch technik wytwarzania ma różne zalety w określonych scenariuszach. Przyjrzyjmy się każdemu z osobna.
1. Materiał
Podczas pracy z metalami Maszyny CNC mieć wyraźną przewagę. Ogólnie druk 3D jest bardziej skoncentrowany na tworzywach sztucznych. Istnieją technologie druku 3D, które mogą drukować metal, ale z punktu widzenia prototypowania mogą być bardzo drogie, ponieważ te maszyny przemysłowe mogą kosztować ponad 100,000 XNUMX USD.
Kolejną wadą metalu do drukowania 3D jest to, że produkt końcowy nie jest tak solidny konstrukcyjnie, jak ta sama część wykonana przez wyfrezowanie litego półwyrobu. Możesz poprawić wytrzymałość części metalowej wydrukowanej w 3D poprzez obróbkę cieplną, co może spowodować gwałtowny wzrost całkowitych kosztów. Jeśli chodzi o superstopy i TPU, musisz postawić na druk 3D.
2. Wielkość i koszt produkcji
Jeśli szukasz szybkich, jednorazowych prototypów lub małych wolumenów produkcji (niskie liczby dwucyfrowe), drukowanie 3D jest tańsze. W przypadku większych wolumenów produkcji (wysokie liczby dwucyfrowe do kilkuset) najlepszym rozwiązaniem jest frezowanie CNC.
Koszty początkowe produkcji addytywnej są zwykle niższe niż produkcja subtraktywna w przypadku jednorazowych prototypów. To powiedziawszy, wszystkie części, które nie wymagają skomplikowanych geometrii, mogą być produkowane bardziej ekonomicznie przy użyciu obróbki CNC.
Jeśli patrzysz na wielkość produkcji powyżej 500 jednostek, tradycyjne technologie formowania, takie jak formowanie wtryskowe, są znacznie bardziej ekonomiczne niż techniki wytwarzania addytywnego i subtraktywnego.
3. Złożoność projektu
Obie technologie mają swoje ograniczenia, ale w tym kontekście druk 3D ma wyraźną przewagę. Obróbka CNC nie jest w stanie obsłużyć skomplikowanych geometrii ze względu na takie czynniki, jak dostęp do narzędzi i prześwity, uchwyty narzędziowe i punkty mocowania. Nie można również obrabiać narożników kwadratowych ze względu na geometrię narzędzia. Druk 3D pozwala na znacznie większą elastyczność, jeśli chodzi o złożoną geometrię.
Kolejnym aspektem, który należy wziąć pod uwagę, jest rozmiar prototypowanej części. Maszyny CNC lepiej nadają się do obróbki większych części. Nie chodzi o to, że nie ma drukarek 3D, które nie są wystarczająco duże, ale z perspektywy prototypowania koszty związane z ogromną drukarką 3D sprawiają, że są one niewykonalne do tego zadania.
4. Dokładność wymiarowa
W przypadku części wymagających wąskich tolerancji obróbka CNC jest oczywistym wyborem. Frezowanie CNC może osiągnąć poziomy tolerancji między ± 0.025 – 0.125 mm. Jednocześnie drukarki 3D mają na ogół tolerancję około ± 0.3 mm. Z wyjątkiem drukarek wykorzystujących bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS), które mogą osiągnąć tolerancję na poziomie ± 0.1 mm, ta technologia jest zbyt droga do tworzenia prototypów.
5. Wykończenie powierzchni
Obróbka CNC jest oczywistym wyborem, jeśli ważnym kryterium jest doskonałe wykończenie powierzchni. Drukarki 3D mogą zapewnić całkiem dobre dopasowanie i wykończenie, ale obróbka CNC jest najlepszym rozwiązaniem, jeśli potrzebujesz doskonałego wykończenia powierzchni w celu dopasowania do innych części o większej precyzji.
Uproszczony przewodnik, który pomoże Ci wybrać
Oto krótki przewodnik, który pomoże Ci zdecydować między drukowaniem 3D a obróbką CNC:
- Jeśli szukasz szybkiego prototypowania, które obejmuje złożoną geometrię dla jednorazowego prototypu lub bardzo małej serii produkcyjnej, druk 3D będzie idealnym wyborem.
- Jeśli szukasz większej serii produkcyjnej kilkuset części o stosunkowo prostych geometriach, wybierz obróbkę CNC.
- Jeśli spojrzymy na obróbkę metali, to z punktu widzenia kosztów obróbka CNC ma przewagę. Dotyczy to nawet małych ilości. Jednak tutaj nadal obowiązują ograniczenia geometrii.
- Jeśli powtarzalność, wąska tolerancja i doskonałe wykończenie powierzchni są priorytetem, wybierz obróbkę CNC.
Ostatnie słowo
Druk 3D to wciąż stosunkowo nowa technologia, a jego walka o dominację na rynku dopiero się rozpoczęła. Tak, istnieją drogie i najnowocześniejsze maszyny do drukowania 3D, które zmniejszyły lukę w stosunku do tego, do czego zdolna jest obróbka CNC, ale z punktu widzenia prototypowania nie można ich tutaj rozpatrywać. Nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania. Wybór jednego z nich zależy całkowicie od specyfikacji projektowych projektu prototypowania.
O autorze:
Piotra Jakuba
Peter Jacobs jest starszym dyrektorem ds. marketingu w firmie Mistrzowie CNC. Jest aktywnie zaangażowany w procesy produkcyjne i regularnie dzieli się swoimi spostrzeżeniami na różnych blogach dotyczących obróbki CNC, drukowania 3D, szybkiego oprzyrządowania, formowania wtryskowego, odlewania metali i ogólnie produkcji.
Jestem Joost Nusselder, założyciel Tools Doctor, content marketer i tata. Uwielbiam wypróbowywać nowy sprzęt, a wraz z moim zespołem od 2016 roku tworzę szczegółowe artykuły na blogu, aby pomóc lojalnym czytelnikom za pomocą narzędzi i wskazówek rzemieślniczych.
