Прототипирование — отличная идея для проверки вашего дизайна перед созданием готовой к производству модели. 3D-принтеры и станки с ЧПУ являются жизнеспособными вариантами, но у каждого из них есть свои преимущества и ограничения, основанные на различных параметрах проекта. Так какой вариант лучше? Если вы находитесь в этой головоломке, то эта статья именно то, что вам нужно. Мы углубимся в обе технологии и обсудим многие ключевые факторы, чтобы помочь вам решить, что лучше всего подходит для нужд вашего проекта.
В этом посте мы рассмотрим:
3D-печать и обработка на станках с ЧПУ: в чем разница?
Прежде чем мы перейдем к специфике, лучше всего получить хорошее представление об основах. Основное различие между 3D-печатью и обработкой с ЧПУ заключается в том, как получается конечный продукт.
3D-печать — это аддитивный производственный процесс. Это означает, что конечный продукт создается 3D-принтером, укладывающим последовательные слои материала на рабочую пластину, пока не будет достигнута окончательная форма продукта.
Обработка с ЧПУ, с другой стороны, является субтрактивным производственным процессом. Вы начинаете с блока материала, называемого заготовкой, и обрабатываете или удаляете материал, который останется с конечным продуктом.
Как выбрать то, что лучше всего подходит для нужд вашего проекта?
Каждая из двух технологий производства имеет свои преимущества в определенных сценариях. Давайте посмотрим на каждого в отдельности.
1. Материал
При работе с металлами CNC-машины иметь явное преимущество. В целом 3D-печать больше ориентирована на пластик. Существуют технологии 3D-печати, которые могут печатать металлом, но с точки зрения прототипирования они могут быть очень дорогими, поскольку стоимость этих промышленных машин может превышать 100,000 XNUMX долларов.
Еще одним недостатком 3D-печати металлом является то, что конечный продукт не так структурно прочен, как та же деталь, изготовленная путем фрезерования сплошной заготовки. Вы можете повысить прочность напечатанной на 3D-принтере металлической детали с помощью термообработки, что может привести к резкому увеличению общей стоимости. Что касается суперсплавов и ТПУ, вам придется использовать 3D-печать.
2. Объемы производства и себестоимость
Если вы ищете быстрые одноразовые прототипы или небольшие объемы производства (низкие двузначные числа), то 3D-печать дешевле. Для более высоких объемов производства (от высоких двузначных цифр до нескольких сотен) лучше всего подходит фрезерование с ЧПУ.
Первоначальные затраты на аддитивное производство обычно ниже, чем на субтрактивное производство одноразовых прототипов. При этом все детали, не требующие сложной геометрии, могут быть изготовлены с меньшими затратами с использованием станков с ЧПУ.
Если вы смотрите на объемы производства более 500 единиц, традиционные технологии формовки, такие как литье под давлением, намного более экономичны, чем аддитивные и субтрактивные методы производства.
3. Сложность дизайна
Обе технологии имеют свои ограничения, но в этом контексте 3D-печать имеет явное преимущество. Обработка с ЧПУ не может обрабатывать сложные геометрические формы из-за таких факторов, как доступ к инструменту и зазоры, держатели инструмента и точки крепления. Вы также не можете обрабатывать квадратные углы из-за геометрии инструмента. 3D-печать дает гораздо больше гибкости, когда речь идет о сложной геометрии.
Еще один аспект, который следует учитывать, — это размер модели, которую вы создаете. Станки с ЧПУ лучше подходят для обработки больших деталей. Не то, чтобы не было 3D-принтеров, которые были бы недостаточно большими, но с точки зрения прототипирования связанные с этим затраты на массивный 3D-принтер делают их непригодными для работы.
4. Точность размеров
Для деталей, требующих жестких допусков, обработка на станках с ЧПУ является очевидным выбором. Фрезерование с ЧПУ позволяет достичь уровней допуска в диапазоне ± 0.025–0.125 мм. В то же время 3D-принтеры обычно имеют допуск около ± 0.3 мм. За исключением принтеров с прямым лазерным спеканием металлов (DMLS), допускающих точность до ± 0.1 мм, эта технология слишком дорога для прототипирования.
5. Обработка поверхности
Обработка с ЧПУ — очевидный выбор, если важным критерием является превосходное качество поверхности. 3D-принтеры могут обеспечить довольно хорошую подгонку и отделку, но обработка с ЧПУ — это то, что вам нужно, если вам требуется превосходная обработка поверхности для сопряжения с другими высокоточными деталями.
Упрощенное руководство, которое поможет вам выбрать
Вот краткое руководство, которое поможет вам выбрать между 3D-печатью и обработкой с ЧПУ:
- Если вы ищете быстрое прототипирование, которое включает в себя сложную геометрию для одноразового прототипа или очень небольшого производственного цикла, то 3D-печать будет идеальным выбором.
- Если вы ищете более крупный производственный цикл в несколько сотен деталей с относительно простой геометрией, выберите обработку с ЧПУ.
- Если рассматривать работу с металлами, то с точки зрения затрат ЧПУ имеет преимущество. Это справедливо даже для малых количеств. Однако здесь по-прежнему действуют ограничения по геометрии.
- Если в приоритете повторяемость, жесткие допуски и идеальное качество поверхности, выберите обработку с ЧПУ.
Заключительное слово
3D-печать все еще является относительно новой технологией, и ее битва за господство на рынке только началась. Да, есть дорогие и современные 3D-печатные машины, которые сократили разрыв с тем, на что способна ЧПУ-обработка, но с точки зрения прототипирования их здесь нельзя рассматривать. Не существует универсального решения для всех. Выбор одного над другим полностью зависит от спецификаций вашего проекта прототипирования.
Об авторе:
Питер Джейкобс
Питер Джейкобс — старший директор по маркетингу в Мастера ЧПУ. Он активно участвует в производственных процессах и регулярно публикует свои идеи в различных блогах, посвященных обработке с ЧПУ, 3D-печати, быстрой оснастке, литью под давлением, литью металлов и производству в целом.
Я Йоост Нуссельдер, основатель Tools Doctor, контент-маркетолог и папа. Мне нравится пробовать новое оборудование, и с 2016 года вместе со своей командой я пишу подробные статьи в блогах, чтобы помочь постоянным читателям с инструментами и советами по изготовлению.
