¿La impresión 3D en metal reemplazará al mecanizado CNC?
Publicado: 2021-05-20Desde hace muchos años, el mecanizado CNC ha sido el método de fabricación de precisión por excelencia. Este proceso implica el uso de software de computadora para mover herramientas y máquinas para la creación de piezas. Sin embargo, hay un nuevo competidor en la imagen: la impresión 3D de metal.
El auge de la Industria 4.0 hace que más desarrolladores abran sus puertas a la fabricación mediante la impresión 3D. La técnica de aditivos metálicos continúa transformando la industria manufacturera. Numerosas aplicaciones de esta técnica van a la vanguardia de la producción.
La pregunta común en la industria actual gira en torno a elegir entre el mecanizado CNC y la impresión 3D. Si bien la impresión 3D demuestra ser un proceso eficaz, ¿reemplazará al mecanizado CNC? Para responder a esta pregunta, primero debemos considerar algunos factores que influyen en las decisiones de selección.
¿Cómo se compara la impresión 3D en metal con el mecanizado CNC?
El servicio de fresado CNC ha sido el elemento básico de la fabricación desde su evolución, mientras que la impresión 3D puede parecer un poco novedosa. Sin embargo, la impresión 3D crea objetos uno por uno, lo que ayuda a crear piezas de la forma más eficaz posible. Uno de los mayores beneficios que ofrece este sistema frente a los métodos tradicionales es la velocidad de producción.
Esto no significa que los fabricantes abandonen el mecanizado CNC. Ambos enfoques de producción ofrecen beneficios que hacen que cada uno de ellos sea adecuado para diferentes objetivos. Estos son algunos de los factores que ayudan a comparar estos procesos y su eficacia:
Exactitud
Cuando compare la calidad de la superficie de las piezas mecanizadas con CNC con las impresiones en 3D, notará la diferencia en la calidad. Las piezas producidas por CNC pueden pasar de la producción al mercado tan pronto como sea necesario. Sin embargo, las impresiones 3D a menudo requieren diferentes pasos para finalizar las tareas de producción. Esto percibe el proceso de impresión 3D como un proceso menos efectivo que el fresado CNC.
Las impresoras 3D no tienen la precisión necesaria para usos de misión crítica. Incluso cuando los ingenieros utilizan la tecnología Selective Laser Melting para imprimir piezas 3D en metal, su precisión no puede igualar la de las máquinas CNC. Por ejemplo, el fresado CNC de 5 ejes puede crear una precisión mecánica de 1 micrómetro en cada uno de los ejes. Este nivel de precisión no es posible con las impresoras 3D disponibles actualmente.
Velocidad
El proceso de fresado CNC comienza con el mecanizado de un bloque de material para cumplir con las especificaciones de diseño. Este proceso es uno que puede intercambiar precisión por velocidad siempre que la velocidad se convierta en un factor crucial. Esto les da a los operadores un mejor control sobre el tiempo de producción. El uso de la fabricación aditiva de metal lleva más tiempo que los procesos sustractivos.
El proceso de impresión 3D convencional implica la creación lenta de capas para conseguir el producto deseado de forma paulatina. La propia impresora 3D determina la velocidad del proceso. En algunos casos, los fabricantes utilizan impresoras más rápidas cuando la velocidad se convierte en un factor. Incluso así, a las impresoras 3D les resultará difícil seguir el ritmo de las máquinas CNC.
Hay varias impresoras 3D disponibles, lo que dificulta compararlas con las fresadoras CNC. Además, la salida de la impresión 3D requiere procesos de posproducción, lo que aumenta el tiempo de fabricación de los componentes. Generalmente, el mecanizado CNC ofrece beneficios en velocidad sobre la impresión 3D.
Costo
Las comparaciones entre los costos de la impresión 3D y el fresado CNC a menudo se dan en términos generales. La definición de unidades por lo general varía entre materiales, clientes y trabajos. Las consideraciones de precio son uno de los principales factores al decidir entre usar un enrutador CNC o una impresora 3D.
Cuando se trata de usar máquinas CNC para crear piezas, las pequeñas cantidades generalmente se asocian con un costo unitario más alto. Sin embargo, los lotes grandes suelen ser más económicos, lo que hace que el CNC sea ideal para la producción en masa. El costo unitario de los productos aquí puede aumentar según la precisión y la complejidad de la salida. El mayor costo puede deberse a que se necesitan trayectorias de herramientas más grandes y la cantidad de tiempo necesario para completar el trabajo.
La impresión 3D de metal, por otro lado, tiene cada unidad de salida que cuesta lo mismo. El precio de la unidad de salida se mantiene constante, independientemente del tamaño del lote. Tener el mismo costo para cada unidad en producciones de pequeño volumen representa una ventaja. Sin embargo, el costo uniforme por unidad para producciones de gran volumen puede convertirse en un problema.
Tamaño de producción
Las impresoras 3D utilizan procesos aditivos y de capas, lo que las hace inadecuadas para producciones de gran volumen. Las tecnologías 3D actuales solo pueden escalar desde la producción de pequeñas piezas personalizadas hasta objetos de tamaño mediano.
Por otro lado, los enrutadores CNC son capaces de escalar entre la creación de salidas pequeñas y más grandes. La escala de las piezas creadas a menudo depende de las capacidades de la máquina. Muchas veces, la escala también depende de las materias primas involucradas en la producción.
Aunque las impresoras 3D buscan evolucionar para crear productos más grandes, actualmente no tienen la capacidad de producción extensiva como las máquinas CNC. Además, el tiempo que lleva la impresión 3D limita la viabilidad y escalabilidad de la tecnología. Sin embargo, su flexibilidad permite cambiar rápidamente entre diferentes trabajos.
Impresión 3D, un complemento al mecanizado CNC
Las empresas que utilizan la impresión 3D en metal tienen la visión de reducir el costo por pieza para hacer que los componentes fabricados aditivos avancen hacia producciones de gran volumen. Esto moverá este método en la dirección de la industria de piezas de producción de alta gama.
Las nuevas tecnologías están en un movimiento constante en esta dirección. La fabricación aditiva de metal ahora ocupa un buen espacio entre la creación de prototipos y la producción en línea completa. Además, ahora vemos casos en los que la impresión 3D crea geometrías complejas. Por lo tanto, ofrece soluciones más rápidas y rentables en tales casos.
A pesar de la naturaleza prometedora de estas tecnologías de aditivos metálicos, no reemplazarán completamente el mecanizado CNC. Al menos, no lo harán en el corto plazo. Más bien, la impresión 3D permanecerá en su propio nicho considerable dentro de la amplia gama de procesos de fabricación de metales. Al mismo tiempo, el fresado CNC también conservará su lugar para una amplia gama de aplicaciones. Esto será especialmente cierto para piezas que requieren tolerancias extremadamente estrictas.
Además, las piezas impresas en 3D generalmente tienen que pasar por un acabado de posproducción. Estos a menudo incluyen limpieza, lavado, pulido y varios otros. Por otro lado, solo una pequeña cantidad de mecanizado CNC dará piezas con una forma casi neta para tolerancias estrechas. Por lo tanto, las piezas de aditivos metálicos y las piezas de fresado CNC seguirán coexistiendo durante años. Estas tecnologías se complementarán para varios fabricantes de la industria 4.0.
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