Обработка с ЧПУ против 3D-печати:вот что должны знать дизайнеры продуктов

Вы дизайнер продукта и хотите создать прототип или начать массовое производство? Если это так, вы, вероятно, окажетесь на распутье, выбирая между обработкой на станке с ЧПУ и 3D-печатью для изготовления своих продуктов.

Обработка на станках с ЧПУ и 3D-печатьㅡдва самых популярных метода производства на сегодняшний деньㅡмогут изготовить практически любой продукт, который вы придумаете. Однако каждый метод имеет свой уникальный режим работы, преимущества и возможности, что делает их идеальными для различных сценариев инженерного проектирования.

В этой статье будут рассмотрены некоторые ключевые области, которые необходимо оценить, прежде чем выбрать обработку с ЧПУ или 3D-печать для вашего проекта по разработке продукта. Кроме того, мы предоставим полезную информацию о каждом процессе, производственных функциях, пригодности материалов и вариантах постобработки.

Сравнение процессов:обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать

Обработка с ЧПУ и 3D-печать очень похожи в работе:они преобразуют 3D-модель CAD (автоматизированное проектирование) в набор компьютерных инструкций для автономного изготовления деталей. Однако эти производственные процессы отличаются способом изготовления деталей.

Обработка с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это вычитающее производство. метод. Он включает в себя удаление порций материала из блока (или заготовки) для создания нужной детали с помощью режущих инструментов. Технология компьютерного числового управления (ЧПУ) контролирует последовательность движения режущего инструмента (и заготовки) для создания нужной детали.

Рис. 1. Процесс обработки с ЧПУ

3D-печать

3D-печать — это аддитивное производство. метод. Он включает в себя добавление материалов слой за слоем для формирования желаемого продукта. Этот процесс не требует специальных инструментов или приспособлений.

Рис. 2. Процесс 3D-печати

Геометрия, минимальный размер объекта и разница в стоимости

Вычитающий характер обработки с ЧПУ позволяет создавать широкий спектр сложных геометрических форм с минимальным размером элемента 1 мм. Например, фрезерные станки с ЧПУ идеально подходят для создания отверстий, вырезов под углом и полостей, а токарные станки с ЧПУ лучше подходят для сложных цилиндрических форм.

Рис. 3. Визуализация фрезерованной детали с ЧПУ

Однако создание скрытых элементов и поднутрений на станках с ЧПУ может оказаться сложной задачей.

3D-принтеры устраняют проблемы с геометрией и ограничения при обработке на станках с ЧПУ, позволяя изготавливать изделия сложной геометрии. Однако большинство 3D-принтеров имеют минимальные размеры элемента от 0,25 до 0,8 мм, что требует значительных производственных затрат и времени выполнения заказа, особенно для крупногабаритных деталей.

Более того, небольшие отклонения в размере вашего продукта могут значительно увеличить ваши производственные затраты на 3D-печать.

Например, рассмотрим трехмерную CAD-модель куба 100x100x100 мм, показанную на рис. 4. Вы будете удивлены, узнав, что объем этого куба вдвое превышает объем куба 80x80x80 мм. В результате, если вы решите напечатать эту крупную деталь на 3D-принтере, вы можете рассчитывать на использование большего количества сырья и платить в два раза больше, чем за меньший куб.

Рис. 4. Различия в размерах продукта могут значительно увеличить затраты на производство 3D-печати.

Доступные варианты материалов

Станки с ЧПУ совместимы с широким спектром материалов, включая металлы, пластмассы, дерево и композиты, если эти материалы доступны в блоках. Например, обычно используемые материалы для обработки с ЧПУ включают алюминий, нержавеющую сталь, латунь, титан, цинковый сплав, поликарбонат, акрил, полипропилен и PEEK.

Рис. 5. Визуализация алюминиевой детали, обработанной на станке с ЧПУ

3D-принтеры также совместимы с различными материалами, но чаще используются для пластмасс (таких как ABS, нейлон, PLA, ULTEM и PEEK), керамики и фотополимеров. Вы также можете печатать на 3D-принтере такие металлы, как алюминий, титан и суперсплавы, но имейте в виду, что металлы, напечатанные на 3D-принтере, недешевы.

Рис. 6. Визуализация напечатанного на 3D-принтере пластика

Различия в отделке поверхности

Станки с ЧПУ и 3D-принтеры могут производить детали с чрезвычайно гладкими поверхностями. Однако, если ваши детали требуют исключительной гладкости для сопряжения с другими деталями, вам следует рассмотреть возможность использования станков с ЧПУ для их изготовления. Станки с ЧПУ имеют большой диапазон регулирования, что позволяет добиться жестких допусков и более высокой степени качества поверхности.

Тем не менее, обработка с ЧПУ и 3D-печать предлагают широкий спектр вариантов обработки поверхности. Например, детали, обработанные на станке с ЧПУ, можно анодировать, наносить порошковое покрытие, дробеструйную очистку и пассивировать. Кроме того, варианты отделки поверхности деталей, напечатанных на 3D-принтере, включают гальваническое покрытие, пескоструйную обработку и термообработку для повышения прочности изделия.

Рис. 7. Визуализация детали из анодированного алюминия

Рис. 8. Визуализация обработанной на станке с ЧПУ детали с порошковым покрытием

Узнайте больше:шероховатость поверхности и таблица шероховатости поверхности

3D-печать и обработка на станках с ЧПУ:как выбрать идеальный метод

Как мы уже говорили, обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать позволяют изготавливать множество типов деталей.

Однако, как мы всегда говорим нашим клиентам в Gensun, не существует идеального, универсального метода производства. Идеальный метод в первую очередь зависит от конструкции вашего продукта, геометрии, допусков и требований к чистоте поверхности. Мы рекомендуем вам работать с ведущим механическим цехом, где инженеры могут обсудить с вами ваши потребности.

Gensun Precision Machining — ведущий поставщик услуг по обработке с ЧПУ и 3D-печати в Азии. У нас есть команда высококвалифицированных инженеров и механиков, а также самые современные производственные технологии, чтобы ваш продукт был сделан правильно.

Узнайте больше о наших услугах по обработке с ЧПУ и 3D-печати.

<ч />

Примечание. Первоначально эта статья была опубликована в июне 2021 г. и обновлена ​​в мае 2022 г.