ЧПУ и аддитивная обработка для металлических прототипов

Может показаться заманчивым думать об обработке с ЧПУ как о производственном процессе, а о 3D-печати — как о процессе прототипирования. В конце концов, ЧПУ позволяет создавать высокоточные детали из металлов промышленного качества, а аддитивное производство имеет низкие начальные затраты и оптимизировано для изготовления одноразовых деталей на месте.

Но реальность сложнее, чем это. Да, 3D-печать металлом — отличный инструмент для прототипирования, но при правильном подходе обработка на станках с ЧПУ тоже может быть такой. Поэтому может быть трудно выбрать между ними.

При сравнении обработки металлических прототипов с ЧПУ с аддитивной обработкой необходимо учитывать множество факторов:стоимость процесса, доступность материала, масштабируемость, производство мостов и многое другое.

В этой статье рассматриваются соответствующие преимущества обработки с ЧПУ и аддитивного производства, а также ситуации, в которых одно лучше другого.

CNC или AM:Premium или Economy?

На первый взгляд, обработка с ЧПУ может показаться более выгодной инвестицией, чем 3D-печать. 3D-принтеры — обычное дело даже в небольших офисах, а станки с ЧПУ — дорогое профессиональное оборудование, используемое только для серьезных проектов. Недорогие настольные 3D-принтеры могут стоить всего несколько сотен долларов; все станки с ЧПУ стоят намного дороже.

Однако с металлическими прототипами разница не так очевидна. Системы аддитивного производства металлов недоступны в ценовом диапазоне потребительских цен, поэтому 3D-принтеры по металлу и станки с ЧПУ сопоставимы по цене.

Более того, при заказе прототипов в производственной сети, такой как RapidDirect, важна только стоимость деталей. Вам, клиенту, не нужно беспокоиться об инвестициях механического цеха.

Так велика ли разница в цене между механически изготовленными и напечатанными на 3D-принтере металлическими прототипами? Короче:нет. Достижения в области обработки с ЧПУ сделали процесс более эффективным, чем когда-либо, а это означает, что инженеры могут создавать обработанные детали быстро и в больших объемах. Кроме того, металлическая аддитивная технология остается самой дорогой в спектре 3D-печати.

Поэтому при выборе прототипа, изготовленного на станке с ЧПУ или напечатанного на 3D-принтере, бюджет не должен быть единственным соображением.

Преимущества обработки металлических прототипов с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это проверенный процесс производства всех видов металлических деталей в различных отраслях промышленности. Он также широко используется как для производства, так и для прототипирования:механические мастерские по всему миру часто принимают заказы на визуальные, механические и завершающие металлические прототипы.

Преимущества обработки с ЧПУ включают в себя прочные детали, масштабируемость и жесткие допуски, что делает этот процесс предпочтительнее аддитивного во многих ситуациях.

Механические свойства

Обработка на станках с ЧПУ и аддитивное машинное обучение манипулируют металлом принципиально разными способами. В то время как такие процессы, как селективное лазерное плавление (SLM), строят детали слой за слоем из расплавленного порошка, ЧПУ вырезает материал из куска экструдированного металла, известного как «заготовка».

Хотя AM можно использовать для изготовления довольно прочных прототипов, механические преимущества ЧПУ значительны. Прессованная металлическая заготовка физически однородна и не требует сцепления между слоями. Это цельный блок, поэтому его можно использовать для изготовления прочных и прочных прототипов с минимальными деформациями.

Масштабируемость

В очень, очень малых количествах может быть быстрее и дешевле выбрать AM вместо обработки с ЧПУ для металлических прототипов. Это связано с тем, что 3D-печать требует короткого времени настройки, несмотря на относительную медлительность процесса печати.

Однако для чего-то большего, чем несколько единиц, ЧПУ становится дешевле и эффективнее, чем альтернатива.

Это имеет несколько последствий. Даже если изготовление одноразового прототипа с помощью 3D-печати дешевле, обработка на станках с ЧПУ может оказаться гораздо более экономичной в долгосрочной перспективе. Потому что, если проект необходимо масштабировать и требуется больше единиц, проще и быстрее увеличить размер заказа с помощью обработки с ЧПУ.

Механически обработанный прототип — это кратчайший путь к массовому производству; 3D-печатный прототип — нет.

Жесткие допуски

В целом, обработка на станках с ЧПУ намного точнее, чем 3D-печать, а это означает, что металлические прототипы можно обрабатывать с гораздо более жесткими допусками на станке с ЧПУ.

Допуски ЧПУ могут составлять всего ±0,025 мм, в то время как высокопроизводительные металлические 3D-принтеры обычно допускают только ±0,200 мм.

Металлические детали также хорошо воспроизводятся при изготовлении на станке с ЧПУ. Это более важно во время производства, но также может быть полезным при создании нескольких прототипов для механических испытаний.

Преимущества аддитивного моделирования для металлических прототипов

В большинстве случаев прототипирования обработка на станках с ЧПУ позволяет производить более качественные металлические детали, которые можно масштабировать и создавать мосты.

Однако аддитивное производство имеет несколько важных преимуществ.

Скорость и цена за разовые покупки

Для прототипов, которые должны быть изготовлены в невероятно короткие сроки, может просто не хватить времени на обработку с ЧПУ, что делает AM очевидным решением. Время установки короткое, поэтому детали можно распечатать на 3D-принтере и доставить в течение нескольких дней.

Внутренние геометрии

Технологии 3D-печати позволяют создавать очень сложные формы с необычной геометрией — даже внутри.

(Изображение от Autodesk)

Такую внутреннюю геометрию невозможно воссоздать на станке с ЧПУ, поскольку режущий инструмент станка не может достичь внутренней части детали, не проникая снаружи. При 3D-печати деталь создается слоями поперечного сечения, поэтому геометрических ограничений практически нет.

Когда выбирать ЧПУ и когда выбирать AM

При создании металлических прототипов обычно предпочтительнее использовать обработку с ЧПУ, поскольку в процессе создаются воспроизводимые, точные детали с превосходными механическими свойствами. Однако выбор идеального процесса зависит от вашей ситуации и конкретных требований.

Ситуации, в которых ЧПУ может быть предпочтительнее AM, включают:

• Когда металлический прототип должен быть особенно прочным

• Когда требуются жесткие допуски

• Когда требуется много копий прототипа

• Когда есть возможность масштабирования проекта в будущем

• Когда в прототипе требуются закругленные края или радиусы

Ситуации, в которых AM может быть предпочтительнее ЧПУ, включают:

• Когда требуется один или несколько прототипов и критерии из приведенного выше списка не применяются

• Когда прототип требует сложной внутренней геометрии

• Когда сроки очень сжаты

Если по-прежнему неясно, какой производственный процесс лучше всего подходит для ваших металлических прототипов, самое простое решение – связаться с экспертом RapidDirect, который поможет вам в этом процессе.