L'impression 3D métal remplacera-t-elle l'usinage CNC ?
Publié: 2021-05-20Depuis de nombreuses années, l'usinage CNC est la méthode de fabrication de précision par excellence. Ce processus implique l'utilisation de logiciels informatiques pour déplacer des outils et des machines pour la création de pièces. Cependant, il y a un nouveau concurrent dans l'image - l'impression 3D en métal.
Le boom de l'industrie 4.0 voit de plus en plus de développeurs ouvrir leurs portes à la fabrication à l'aide de l'impression 3D. La technique des additifs métalliques continue de transformer l'industrie manufacturière. De nombreuses applications de cette technique vont à la pointe de la production.
La question commune dans l'industrie tourne aujourd'hui autour du choix entre l'usinage CNC et l'impression 3D. Si l'impression 3D s'avère être un procédé efficace, remplacera-t-elle l'usinage CNC ? Pour répondre à cette question, nous devons d'abord examiner certains facteurs qui influencent les décisions de sélection.
Comment l'impression 3D métal se compare-t-elle à l'usinage CNC ?
Le service de fraisage CNC est la base de la fabrication depuis son évolution, tandis que l'impression 3D peut sembler un peu nouvelle. Cependant, l'impression 3D construit des objets un par un à la fois, aidant à créer des pièces aussi efficacement que possible. L'un des plus grands avantages de ce système par rapport aux méthodes traditionnelles est la vitesse de production.
Cela ne signifie pas que les fabricants abandonnent l'usinage CNC. Les deux approches de production offrent des avantages qui les rendent chacune bien adaptée à des objectifs différents. Voici quelques-uns des facteurs qui aident à comparer ces processus et leur efficacité :
Précision
Lorsque vous comparez la qualité de surface des pièces usinées CNC avec des impressions 3D, vous remarquerez la différence de qualité. Les pièces produites par CNC peuvent passer de la production au marché dès que nécessaire. Cependant, les impressions 3D nécessitent souvent différentes étapes pour terminer les tâches de production. Cela perçoit le processus d'impression 3D comme un processus moins efficace que le fraisage CNC.
Les imprimantes 3D n'ont pas la précision nécessaire pour les utilisations critiques. Même lorsque les ingénieurs utilisent la technologie Selective Laser Melting pour imprimer des pièces 3D en métal, sa précision ne peut égaler celle des machines CNC. Par exemple, le fraisage CNC 5 axes peut créer une précision mécanique de 1 micromètre sur chacun des axes. Ce niveau de précision n'est pas possible avec les imprimantes 3D actuellement disponibles.
Vitesse
Le processus de fraisage CNC commence par l'usinage d'un bloc de matériau pour répondre aux spécifications de conception. Ce processus est celui qui peut échanger la précision contre la vitesse chaque fois que la vitesse devient un facteur crucial. Cela donne aux opérateurs un meilleur contrôle sur le temps de production. L'utilisation de la fabrication additive métallique prend plus de temps que les procédés soustractifs.
Le processus d'impression 3D classique implique la création lente de couches pour obtenir progressivement le produit souhaité. L'imprimante 3D elle-même détermine la vitesse du processus. Dans certains cas, les fabricants utilisent des imprimantes plus rapides lorsque la vitesse devient un facteur. Même dans ce cas, les imprimantes 3D auront du mal à suivre le rythme des machines CNC.
Il existe plusieurs imprimantes 3D disponibles, ce qui rend difficile leur comparaison avec les fraiseuses CNC. De plus, la sortie d'impression 3D nécessite des processus de post-production, ce qui augmente le temps de fabrication des composants. Généralement, l'usinage CNC offre des avantages en termes de vitesse par rapport à l'impression 3D.
Coût
Les comparaisons entre les coûts de l'impression 3D et du fraisage CNC sont souvent faites en termes généraux. La définition des unités varie généralement entre les matériaux, les clients et les travaux. Les considérations de prix sont l'un des principaux facteurs lors du choix entre l'utilisation d'un routeur CNC ou d'une imprimante 3D.
Lorsqu'il s'agit d'utiliser des machines CNC pour créer des pièces, les petites quantités sont généralement associées à un coût unitaire plus élevé. Cependant, les gros lots sont souvent plus économiques, ce qui rend la CNC idéale pour la production de masse. Le coût unitaire des produits ici peut augmenter en fonction de la précision et de la complexité de la sortie. Le coût plus élevé peut être dû à des trajectoires d'outils plus importantes et au temps nécessaire pour terminer le travail.
L'impression 3D métal, en revanche, a le même coût pour chaque unité de sortie. Le prix de l'unité de sortie reste constant, quelle que soit la taille du lot. Avoir un coût égal pour chaque unité dans les productions en petit volume représente un avantage. Cependant, un coût unitaire uniforme pour les productions à grand volume peut devenir un problème.
Taille de fabrication
Les imprimantes 3D utilisent des processus additifs et de superposition, ce qui les rend inadaptées aux productions à grand volume. Les technologies 3D actuelles ne peuvent évoluer que de la production de petites pièces personnalisées à des objets de taille moyenne.
D'autre part, les routeurs CNC sont capables d'évoluer entre la création de petites et de plus grandes sorties. L'échelle des pièces créées dépend souvent des capacités de la machine. Souvent, l'échelle dépend également des matières premières impliquées dans la production.
Bien que les imprimantes 3D cherchent à évoluer pour créer des produits plus gros, elles n'ont actuellement pas la capacité d'une production extensive comme les machines CNC. De plus, le temps nécessaire à l'impression 3D limite la faisabilité et l'évolutivité de la technologie. Cependant, sa flexibilité permet de passer rapidement d'une tâche à l'autre.
L'impression 3D, un complément à l'usinage CNC
Les entreprises qui utilisent l'impression 3D métal ont pour vision de réduire le coût par pièce pour faire évoluer les composants fabriqués par fabrication additive vers des productions à grand volume. Cela déplacera cette méthode dans la direction de l'industrie pour les pièces de production haut de gamme.
Les nouvelles technologies sont en mouvement constant dans cette direction. La fabrication additive métallique occupe désormais une bonne place entre le prototypage et la production en ligne complète. De plus, nous voyons maintenant des cas où l'impression 3D crée des géométries complexes. Ainsi, il offre des solutions plus rapides et plus rentables dans de tels cas.
Malgré le caractère prometteur de ces technologies additives métalliques, elles ne remplaceront pas complètement l'usinage CNC. Au moins, ils ne le feront pas de si tôt. Au contraire, l'impression 3D restera dans sa propre niche importante au sein de la vaste gamme de processus de fabrication des métaux. Dans le même temps, le fraisage CNC conservera également sa place pour un large éventail d'applications. Cela sera particulièrement vrai pour les pièces qui nécessitent des tolérances extrêmement serrées.
De plus, les pièces imprimées en 3D doivent généralement passer par une finition post-production. Ceux-ci incluent souvent le nettoyage, le lavage, le polissage et plusieurs autres. D'un autre côté, seule une petite quantité d'usinage CNC donnera des pièces de forme quasi nette pour des tolérances serrées. Par conséquent, les pièces additives métalliques et les pièces de fraisage CNC continueront de coexister pendant des années. Ces technologies vont se compléter pour plusieurs constructeurs de l'industrie 4.0.
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