Czy druk 3D z metalu zastąpi obróbkę CNC?

Opublikowany: 2021-05-20

Od wielu lat obróbka CNC jest metodą precyzyjnego wytwarzania. Proces ten obejmuje wykorzystanie oprogramowania komputerowego do przenoszenia narzędzi i maszyn do tworzenia części. Na zdjęciu jest jednak nowy pretendent – druk 3D w metalu.

Boom Przemysłu 4.0 sprawia, że coraz więcej programistów otwiera swoje drzwi do produkcji z wykorzystaniem druku 3D. Technika dodatków do metali nadal przekształca przemysł wytwórczy. Liczne zastosowania tej techniki wychodzą na czoło produkcji.

Częstym pytaniem w branży jest dziś wybór między obróbką CNC a drukowaniem 3D. Chociaż druk 3D okaże się skutecznym procesem, czy zastąpi obróbkę CNC? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw rozważyć kilka czynników, które wpływają na decyzje selekcyjne.

Jak wygląda drukowanie 3D w metalu z obróbką CNC?

Usługa frezowania CNC jest podstawą produkcji od czasu jej ewolucji, podczas gdy drukowanie 3D może wydawać się nieco nowatorskie. Jednak drukowanie 3D buduje obiekty pojedynczo później, pomagając tworzyć części tak efektywnie, jak to możliwe. Jedną z największych zalet tego systemu w porównaniu z tradycyjnymi metodami jest szybkość produkcji.

Nie oznacza to, że producenci rezygnują z obróbki CNC. Oba podejścia produkcyjne oferują korzyści, które sprawiają, że każde z nich dobrze nadaje się do różnych celów. Oto niektóre z czynników, które pomagają porównać te procesy i ich skuteczność:

Precyzja

Porównując jakość powierzchni części obrabianych CNC z wydrukami 3D, zauważysz różnicę w jakości. Części wyprodukowane w technologii CNC można przenieść z produkcji na rynek tak szybko, jak jest to wymagane. Jednak wydruki 3D często wymagają różnych kroków, aby zakończyć zadania produkcyjne. Postrzega to proces drukowania 3D jako mniej efektywny proces niż frezowanie CNC.

Drukarki 3D nie mają precyzji potrzebnej do zastosowań o znaczeniu krytycznym. Nawet jeśli inżynierowie używają technologii selektywnego topienia laserowego do drukowania części 3D w metalu, jej dokładność nie może dorównać maszynom CNC. Na przykład, 5-osiowe frezowanie CNC może zapewnić mechaniczną dokładność 1 mikrometra na każdej z osi. Ten poziom dokładności nie jest możliwy w przypadku obecnie dostępnych drukarek 3D.

Prędkość

Proces frezowania CNC rozpoczyna się od obróbki bloku materiału w celu spełnienia specyfikacji projektowych. Ten proces to taki, który może zamienić dokładność na szybkość, gdy szybkość staje się kluczowym czynnikiem. Daje to operatorom lepszą kontrolę nad czasem produkcji. Produkcja addytywna do metalu trwa dłużej niż procesy subtraktywne.

Konwencjonalny proces drukowania 3D polega na powolnym tworzeniu warstw, aby stopniowo uzyskać pożądany produkt. Sama drukarka 3D określa szybkość procesu. W niektórych przypadkach producenci używają szybszych drukarek, gdy szybkość staje się czynnikiem. Nawet w tym przypadku drukarki 3D będą miały trudności z dotrzymaniem kroku maszynom CNC.

Dostępnych jest kilka drukarek 3D, co utrudnia porównanie ich z frezarkami CNC. Co więcej, wydruk 3D wymaga procesów postprodukcyjnych, co wydłuża czas wykonania komponentów. Ogólnie rzecz biorąc, obróbka CNC zapewnia większą szybkość niż drukowanie 3D.

Koszt

Porównania kosztów druku 3D i frezowania CNC często przybierają ogólny charakter. Definicja jednostek zwykle różni się w zależności od materiałów, klientów i zadań. Względy cenowe są jednym z głównych czynników przy podejmowaniu decyzji o użyciu routera CNC lub drukarki 3D.

Jeśli chodzi o wykorzystanie maszyn CNC do tworzenia części, małe ilości zwykle wiążą się z wyższym kosztem jednostkowym. Jednak duże partie są często bardziej ekonomiczne, dzięki czemu CNC idealnie nadaje się do masowej produkcji. Koszt jednostkowy produktów tutaj może wzrosnąć w zależności od precyzji i złożoności wyników. Wyższy koszt może wynikać z potrzebnych większych ścieżek narzędzia i czasu potrzebnego na wykonanie zadania.

Z drugiej strony, drukowanie 3D z metalu oznacza, że każda jednostka wyjściowa kosztuje tyle samo. Cena jednostki wyjściowej pozostaje stała, niezależnie od wielkości partii. Zaletą jest posiadanie równego kosztu każdej jednostki w małych produkcjach. Jednak jednolity koszt jednostkowy w przypadku produkcji na dużą skalę może stać się problemem.

Wielkość produkcji

Drukarki 3D wykorzystują procesy addytywne i warstwowe, przez co nie nadają się do produkcji na dużą skalę. Obecne technologie 3D można skalować tylko od produkcji małych niestandardowych części do obiektów średniej wielkości.

Z drugiej strony routery CNC są w stanie skalować między tworzeniem małych i większych wyników. Skala tworzonych części często zależy od możliwości maszyny. Wielokrotnie skala zależy również od surowców użytych do produkcji.

Chociaż drukarki 3D starają się ewoluować, aby tworzyć większe produkty, obecnie nie mają możliwości prowadzenia szeroko zakrojonej produkcji, takiej jak maszyny CNC. Ponadto czas potrzebny na druk 3D ogranicza wykonalność i skalowalność technologii. Jednak jego elastyczność pozwala na szybkie przełączanie się między różnymi zadaniami.

Druk 3D, uzupełnienie obróbki CNC

Firmy, które korzystają z drukowania 3D z metalu, mają wizję obniżenia kosztów jednostkowych, aby komponenty wytwarzane addytywnie przechodziły do produkcji wielkoseryjnej. To przesunie tę metodę w kierunku przemysłu produkującego wysokiej klasy części.

Nowe technologie stale zmierzają w tym kierunku. Produkcja addytywna do metalu zajmuje teraz dobrą przestrzeń między prototypowaniem a produkcją na całej linii. Ponadto widzimy teraz przypadki, w których druk 3D tworzy złożoną geometrię. W ten sposób oferuje szybsze i bardziej ekonomiczne rozwiązania w takich przypadkach.

Pomimo obiecującego charakteru tych technologii dodatków do metalu, nie zastąpią one całkowicie obróbki CNC. Przynajmniej nie zrobią tego w najbliższym czasie. Druk 3D pozostanie raczej we własnej, sporej niszy w ramach szerokiego wachlarza procesów wytwarzania metalu. Jednocześnie frezowanie CNC również zachowa swoje miejsce w szerokim zakresie zastosowań. Dotyczy to zwłaszcza części, które wymagają wyjątkowo wąskich tolerancji.

Co więcej, części drukowane w 3D zwykle muszą przejść przez wykończenie poprodukcyjne. Często obejmują one czyszczenie, mycie, polerowanie i kilka innych. Z drugiej strony, tylko niewielka ilość obróbki CNC da części o kształcie zbliżonym do netto z wąskimi tolerancjami. W związku z tym części do metalu i części do frezowania CNC będą współistnieć przez lata. Technologie te będą się uzupełniać dla kilku producentów z branży 4.0.

Masz jakieś przemyślenia na ten temat? Daj nam znać poniżej w komentarzach lub przenieś dyskusję na naszego Twittera lub Facebooka.