Заменит ли 3D-печать металлом обработку на станках с ЧПУ?

Опубликовано: 2021-05-20

В течение многих лет обработка на станках с ЧПУ была основным методом производства с высокой точностью. Этот процесс включает использование компьютерного программного обеспечения для перемещения инструментов и машин для создания деталей. Однако на картинке появился новый претендент — 3D-печать металлом.

Бум Индустрии 4.0 приводит к тому, что все больше разработчиков открывают свои двери для производства с использованием 3D-печати. Техника добавок металлов продолжает преобразовывать обрабатывающую промышленность. Многочисленные применения этой техники выходят на передний план производства.

Общий вопрос в отрасли сегодня вращается вокруг выбора между обработкой с ЧПУ и 3D-печатью. Хотя 3D-печать оказалась эффективным процессом, заменит ли она обработку на станках с ЧПУ? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно сначала рассмотреть некоторые факторы, влияющие на решения о выборе.

Как 3D-печать металлом сравнивается с обработкой на станках с ЧПУ?

Услуги фрезерования с ЧПУ были основным продуктом производства с момента его эволюции, в то время как 3D-печать может показаться немного новшеством. Однако 3D-печать строит объекты по одному позже, помогая создавать детали максимально эффективно. Одним из самых больших преимуществ этой системы по сравнению с традиционными методами является скорость производства.

Это не означает, что производители отказываются от обработки с ЧПУ. Оба производственных подхода предлагают преимущества, которые делают каждый из них подходящим для различных целей. Вот некоторые из факторов, которые помогают сравнить эти процессы и их эффективность:

Точность

Когда вы сравните качество поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ, с 3D-отпечатками, вы заметите разницу в качестве. Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, могут быть отправлены с производства на рынок в кратчайшие сроки. Однако 3D-печать часто требует различных шагов для завершения производственных задач. Это воспринимает процесс 3D-печати как менее эффективный процесс, чем фрезерование с ЧПУ.

3D-принтеры не обладают точностью, необходимой для критически важных задач. Даже когда инженеры используют технологию селективного лазерного плавления для печати трехмерных деталей из металла, ее точность не может сравниться с точностью станков с ЧПУ. Например, 5-осевое фрезерование с ЧПУ может обеспечить механическую точность 1 микрометр по каждой из осей. Такой уровень точности недоступен для доступных в настоящее время 3D-принтеров.

Скорость

Процесс фрезерования с ЧПУ начинается с обработки блока материала в соответствии со спецификациями проекта. Этот процесс позволяет обменять точность на скорость всякий раз, когда скорость становится решающим фактором. Это позволяет операторам лучше контролировать время производства. Использование аддитивного производства металлов занимает больше времени, чем субтрактивные процессы.

Обычный процесс 3D-печати включает в себя медленное создание слоев для постепенного получения желаемого продукта. Сам 3D-принтер определяет скорость процесса. В некоторых случаях производители используют более быстрые принтеры, когда скорость становится важным фактором. Даже при этом 3D-принтерам будет сложно идти в ногу со станками с ЧПУ.

Доступно несколько 3D-принтеров, что затрудняет их сравнение с фрезерными станками с ЧПУ. Кроме того, для 3D-печати требуются процессы постпроизводства, что увеличивает время изготовления компонентов. Как правило, обработка с ЧПУ предлагает преимущества в скорости по сравнению с 3D-печатью.

Расходы

Сравнение затрат на 3D-печать и фрезерование с ЧПУ часто проводится в общих чертах. Определение единиц обычно варьируется в зависимости от материалов, клиентов и работ. Ценовые соображения являются одним из основных факторов при выборе между использованием фрезерного станка с ЧПУ или 3D-принтера.

Когда дело доходит до использования станков с ЧПУ для создания деталей, небольшие количества обычно связаны с более высокой стоимостью единицы продукции. Однако большие партии часто более экономичны, что делает ЧПУ идеальным для массового производства. Стоимость единицы продукции здесь может увеличиваться в зависимости от точности и сложности вывода. Более высокая стоимость может быть связана с необходимостью больших траекторий движения инструмента и количеством времени, необходимым для выполнения задания.

С другой стороны, 3D-печать металлом имеет одинаковую стоимость каждой единицы продукции. Цена единицы продукции остается постоянной, независимо от размера партии. Одинаковая стоимость каждой единицы продукции в мелкосерийном производстве является преимуществом. Однако единая себестоимость единицы продукции для крупносерийного производства может стать проблемой.

Размер производства

В 3D-принтерах используются аддитивные и многослойные процессы, что делает их непригодными для крупносерийного производства. Современные 3D-технологии могут масштабироваться только от производства небольших индивидуальных деталей до объектов среднего размера.

С другой стороны, фрезерные станки с ЧПУ способны масштабироваться между созданием малых и больших выходных данных. Масштаб создаваемых деталей часто зависит от возможностей станка. Во многих случаях масштаб также зависит от сырья, используемого в производстве.

Хотя 3D-принтеры стремятся развиваться для создания более крупных продуктов, в настоящее время они не обладают возможностями для масштабного производства, как станки с ЧПУ. Кроме того, время, необходимое для 3D-печати, ограничивает осуществимость и масштабируемость технологии. Однако его гибкость позволяет быстро переключаться между различными заданиями.

3D-печать, дополнение к обработке с ЧПУ

Компании, использующие 3D-печать металлом, стремятся снизить стоимость одной детали, чтобы компоненты, изготовленные аддитивным способом, переходили к крупносерийному производству. Это продвинет этот метод в направлении производства высококачественных деталей.

Новые технологии находятся в неуклонном движении в этом направлении. Аддитивное производство металлов в настоящее время занимает значительное место между прототипированием и серийным производством. Кроме того, теперь мы видим случаи, когда 3D-печать создает сложные геометрические фигуры. Таким образом, в таких случаях он предлагает более быстрые и экономичные решения.

Несмотря на многообещающий характер этих аддитивных технологий обработки металлов, они не заменят полностью обработку на станках с ЧПУ. По крайней мере, в ближайшее время они этого не сделают. Скорее, 3D-печать останется в своей собственной значительной нише в обширном наборе процессов изготовления металлов. В то же время фрезерование с ЧПУ также сохранит свое место для широкого спектра применений. Это особенно верно для деталей, которые требуют очень жестких допусков.

Кроме того, детали, напечатанные на 3D-принтере, обычно проходят послепроизводственную обработку. К ним часто относятся очистка, мытье, полировка и ряд других. С другой стороны, лишь небольшое количество станков с ЧПУ позволит получить детали почти чистой формы для жестких допусков. Таким образом, детали с металлическими добавками и фрезерованные детали с ЧПУ будут сосуществовать годами. Эти технологии будут дополнять друг друга для нескольких производителей в индустрии 4.0.

Есть какие-нибудь мысли по этому поводу? Дайте нам знать внизу в комментариях или перенесите обсуждение в наш Twitter или Facebook.