ЧПУ против 3D-печати:в чем разница?

<время><время>

Если вы хотите создать новую деталь, вы можете воспользоваться двумя методами производства: обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать. г . Хотя оба процесса сегодня являются стандартными, каждый из них был разработан для удовлетворения различных требований, поэтому важно знать, какой метод лучше всего соответствует вашим потребностям.

Обзор станков с ЧПУ

Компьютерное числовое управление (ЧПУ) является распространенным типом субтрактивного производства. , то есть выделяет необходимые компоненты из крупных блоков материала. Массачусетский технологический институт представил эту технологию в 1950 году. с , и с тех пор он стал основным продуктом обрабатывающей промышленности. По этой причине вы также можете услышать, как люди называют это традиционным производством.

ЧПУ может производить детали, которые являются прочными и имеют точные размеры. Он, как правило, лучше всего подходит для двигателей, авиационного оборудования и других областей, где необходимы надежные детали. Это распространено в таких отраслях, как деревообработка, надписи и гравировка.

Как это работает

Сначала инженер создает 2D- или 3D-модель с помощью CAD или компьютерного программного обеспечения. е . Затем файл CAD преобразуется в инструкции с помощью программы автоматизированного производства (CAM). После создания инструкций программа постобработки преобразует их в определенные команды и передает на станок с ЧПУ для выполнения.

Этот процесс обычно начинается с блока материала, который отрезается набором вращающихся инструментов и острых лезвий. Некоторые из более простых машин перемещаются по трем осям, в то время как более продвинутые машины имеют четыре или пять оси . Шаговые или серводвигатели убедитесь, что движения будут точными.

Некоторые распространенные типы станков с ЧПУ:

• Мельницы  , которые используют вращающиеся режущие инструменты для лепки компонентов.
• Токарные станки , которые вращают материал на шпинделе.
• Гриндеры , который режется с помощью абразивного круга.
• Упражнения , которые используют вращающуюся дрель для вырезания неподвижного материала.
• Маршрутизаторы , которые вырезают крупногабаритные детали из дерева, пластика и листового металла.
• Плазменные резаки , которые используют плазменный резак для вырезания двухмерных фигур из листового металла.
• Лазерные резаки , которые являются мощными режущими инструментами. подходит для резки металла, пластика и дерева

Станки с ЧПУ часто требуют использования нескольких инструментов, таких как дрели и пилы, для выполнения необходимых разрезов. Станки с ЧПУ могут объединять различные инструменты в отдельные «ячейки» для максимальной эффективности. Большинство новых станков с ЧПУ полностью электронные.

Обзор 3D-печати

3D-печать — это популярное название аддитивного производства. , который относится к созданию продуктов снизу вверх, добавляя один слой за раз. Изобретенный в Массачусетском технологическом институте в конце 1980-х годов, он нашел первое применение в прототипировании. , но с тех пор его применение расширилось до самых разных областей.

3D-печать и аддитивное производство очень полезны в медицине, где с их помощью можно создавать органы, протезы и имплантаты. . Пищевая промышленность также использовала эту технологию, производя продукты, выдавливая их слой за слоем. . Художники регулярно используют его для создания произведений искусства, а дизайнеры моды используют его для создания своей одежды и украшений.

У 3D-печати есть и несколько экзотических применений. Люди могут использовать его для создания 3D-селфи. и создавать структуры в форме кораллов, чтобы помочь восстановить поврежденные рифы. . НАСА даже разработало 3D-принтер с невесомостью для производства деталей космических аппаратов. футов .

Как это работает

Сначала инженер создает 3D-модель с помощью САПР. Другой вариант — использовать 3D-сканер — устройство, которое анализирует форму и внешний вид реального 3D-объекта и создает на его основе цифровую модель. Третий вариант — использование фотограмметрии . программное обеспечение, которое помогает создавать трехмерные объекты, просто анализируя фотографии.

Затем готовая модель анализируется на наличие ошибок, которые обычно включают отверстия и пересекающиеся грани. .

Затем программа, называемая слайсером, подготавливает модель для 3D-принтера, превращая ее в серию тонких 2D-слоев, создавая файл G-кода. Этот файл содержит набор инструкций для принтера.

Затем 3D-принтер считывает файл G-кода и накладывает материал по одному слою за раз для создания трехмерного объекта. Способы, которыми принтер наносит эти слои, различаются, но вот некоторые распространенные методы:

• Моделирование наплавленных отложений , в производстве которого используется пластиковая нить.
• Выборочное лазерное спекание , который сплавляет металлические порошки путем их нагревания.
• Селективное лазерное плавление , который сплавляет металлические порошки, полностью расплавляя материалы.
• Стереолитография , который использует свет, чтобы заставить цепочки молекул соединяться и образовывать полимеры.

В зависимости от размера и сложности модели, а также используемого метода процесс печати может длиться от нескольких часов до нескольких дней.

Иногда постобработка необходима в качестве последнего шага. Компонент может нуждаться в мытье, полировке или герметизации, прежде чем кто-либо сможет его использовать.

Ключевые сходства 3D-печати и обработки на станках с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать имеют несколько общих черт:

• Они создают 3D-продукты на основе 3D-моделей.
• Они делают это, следуя инструкциям с компьютера.
• Они совместимы с типами файлов STL и OBJ. .
• Они находятся в авангарде технологий.
• Сегодня они распространены.

Однако помимо этого общего сходства обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать удовлетворяют совершенно разные требования и предлагают разные преимущества.

Ключевые различия между 3D-печатью и фрезерованием на станках с ЧПУ

Есть также несколько основных факторов, которые различают эти два процесса.

1. Расточительство

Одним из основных отличий аддитивного производства от субтрактивного является количество образующихся отходов. Поскольку обработка с ЧПУ забирает материал, в конечном итоге образуется много отходов, которые невозможно переработать. Как вы можете себе представить, уборка имеет тенденцию быть грязной. Однако 3D-принтеры используют ровно столько материала, сколько необходимо для изготовления детали, поэтому последующая очистка не требуется. 3D-принтеры также издают меньше шума, поскольку не вибрируют во время производства.

2. Типы файлов

За исключением двух форматов файлов, упомянутых выше, при обработке с ЧПУ и 3D-печати используются типы файлов, несовместимые друг с другом.

3. Размер частей

С помощью фрезерных станков с ЧПУ вы можете изготавливать широкий спектр деталей различных размеров. С другой стороны, в 3D-печати детали, которые вы изготавливаете, не могут быть больше, чем печатная платформа. Вы можете  производить большие компоненты с помощью 3D-принтера, но для этого потребуется разбить компонент на более мелкие части, распечатать эти части по отдельности, а затем собрать их. Излишне говорить, что это увеличивает время производственного процесса.

4. Доступность материалов

Производство с ЧПУ может работать с широким диапазоном материалов. , такие как сплавы металлов, дерево, акрил, пена для моделирования и термопласты. 3D-принтеры, напротив, работают с более ограниченным числом материалов, используя в основном пластмассы, металлы и полимеры. Они не могут работать с металлами с высокой температурой плавления. Помимо того, что станки с ЧПУ подходят для работы со многими материалами, их также легко адаптировать для использования новых материалов. С другой стороны, 3D-принтер может работать только с одним материалом.

5. Скорость

Еще одним ключевым отличием между ЧПУ и аддитивным производством является скорость. Когда дело доходит до массового производства продукта, обработка с ЧПУ выполняется быстрее, поскольку она включает в себя сборочную линию станков, производящих каждую деталь. Один 3D-принтер изготавливает весь продукт от начала до конца, что делает его менее подходящим для крупномасштабного производства.

6. Производство

Обработка с ЧПУ более точная, обеспечивает точность до микрометра. . Это связано с тем, что станки с ЧПУ имеют более высокую допусковую способность. 3D-печать еще далека от достижения такого уровня точности.

7. Повторяемость

Станки с ЧПУ могут постоянно производить один и тот же продукт каждый раз.

8. Качество

Из-за более высокой устойчивости станки с ЧПУ могут производить продукцию с более безупречным внешним видом. Материалы не деформируются в процессе производства. Однако детали, изготовленные на 3D-принтерах, имеют тенденцию изгибаться и деформироваться, а линии слоев могут быть видны, особенно вокруг кривых. Хотя некоторые 3D-принтеры обещают высокую степень точности, они все же время выходят из строя. и . Оба метода изготовления имеют геометрические ограничения. ЧПУ, например, может производить очень тонкие стенки, но 3D-печать имеет ограничения в этом отношении, и размер ее рабочего органа часто определяет ее возможности.

Субтрактивное и аддитивное производство

Еще одно существенное различие между 3D-печатью и обработкой на станках с ЧПУ заключается в том, что один из них представляет собой тип субтрактивного производства, а другой — тип аддитивного производства. Одна форма производства формирует детали, удаляя материалы, а другая создает детали, добавляя материалы.

Субтрактивное производство

Обработка с ЧПУ - это форма субтрактивного производства. Машинист начинает с блока материала, называемого заготовкой. Затем они используют вращающиеся инструменты, сверла и фрезы, чтобы сформировать заготовку, удаляя из нее материал. Заготовка может быть изготовлена ​​из пластика, дерева или металла.

При субтрактивном производстве образуется значительное количество отходов в виде материала, удаляемого из заготовки. Его преимущество заключается в том, что он обычно обеспечивает большую точность при резке и формовании детали.

Аддитивное производство

3D-печать использует аддитивный подход к производству. Вместо того, чтобы вырезать материалы из заготовки, он добавляет материалы к объекту, по одному слою за раз. Слои соединяются вместе, и принтер продолжает добавлять их, пока деталь не будет готова. Материалы, используемые в аддитивном производстве, часто включают смолы, металлические порошки и пластиковые нити.

Аддитивное производство производит меньше отходов, чем субтрактивное. Это также дает больше свободы и гибкости в отношении формы детали.

Ключевые факторы принятия решения при выборе типа производства

Размышляя о плюсах и минусах обработки на станках с ЧПУ по сравнению с 3D-печатью, вы должны взвесить и другие факторы.

1. Сложность компонента

3D-печать из-за аддитивного метода производства часто лучше подходит для деталей сложной геометрии. Однако он может изготавливать компоненты только из одного материала, поэтому для изготовления детали из нескольких материалов потребуется использовать один 3D-принтер для каждого материала.

2. Настройка

3D-принтеры также лучше подходят для создания более индивидуальных и уникальных продуктов. Художники часто используют их для создания произведений искусства, а медицинские отрасли, такие как стоматология, используют эту технологию для создания уникальных предметов, которые подходят конкретному пациенту. .

3. Срок выполнения

ЧПУ намного быстрее, чем 3D-печать, особенно в крупносерийном производстве. Это потому, что обычно требуется меньше времени, чтобы создать что-то, вырезая из большего материала, чем для создания чего-то из ничего. Другие факторы делают 3D-принтеры медленнее:при работе им часто приходится замедляться, чтобы все было правильно. И как только 3D-принтеры закончили изготовление продукта, работа еще не сделана — вам, возможно, придется мыть или полировать компонент. Форма компонента может повлиять на скорость обоих методов производства. Площадь поверхности компонента определяет скорость, с которой фрезерные станки с ЧПУ завершают продукт, а общий объем компонента определяет, сколько времени займет 3D-печать.

4. Точность

Для ЧПУ вы можете увеличить скорость производства, пожертвовав точностью — это хорошо, когда время короткое и вам не нужен высокий уровень точности, например, при тестировании прототипов. С другой стороны, 3D-принтеры не могут увеличить скорость производства. Единственный способ сделать это — купить более быстрый принтер.

5. Гибкость

Хотя обычно 3D-принтеры медленнее производят компоненты, они гибки и могут быстро переключаться между заданиями. Поэтому, если вы делаете небольшое количество разных предметов, 3D-печать может быть лучшим вариантом.

6. Стоимость

Стоимость ЧПУ по сравнению с 3D-печатью часто зависит от количества предметов, которые вы хотите. Если вы хотите производить что-то в большом количестве, лучше всего подойдет ЧПУ, поскольку стоимость единицы продукции снижается. . Для 3D-печати стоимость за единицу одинакова, независимо от того, сколько вы производите, поэтому обычно она более экономична для небольших партий. Однако даже в этом случае обработка с ЧПУ может быть более рентабельной для изделий, содержащих металлы. Цена изделий с ЧПУ увеличивается по мере того, как изделие становится более сложным и требует более высокой степени точности. Цена 3D-печатных изделий остается неизменной вне зависимости от сложности проекта.

7. Объем продукта

ЧПУ подходит для массового производства, поэтому он может производить гораздо более высокую производительность за раз. Станок с ЧПУ может производить сотни деталей. за то время, которое требуется 3D-принтеру для изготовления всего одного экземпляра.

8. Материал компонента

ЧПУ и 3D-принтеры работают в основном с разными материалами, поэтому материалы, которые вам нужны, иногда определяют, какую технологию вы должны использовать. ЧПУ может работать с более широким спектром материалов, включая металлы высокой плотности, дерево, воск и пластик. Поскольку он может работать с тяжелыми металлами, он лучше подходит для изготовления компонентов двигателей, самолетов и других сложных условий, требующих особой прочности и термостойкости деталей. 3D-принтеры работают с меньшим количеством типов материалов, таких как определенные пластики и смолы, и эти материалы обычно недостаточно прочны, чтобы служить деталями для двигателей или другого оборудования. 3D-принтеры лучше подходят для создания товаров для личного пользования дома.

Преимущества станков с ЧПУ перед 3D-печатью

3D-печать — более молодая технология, и, хотя в будущем, несомненно, будут достигнуты успехи, она по-прежнему относительно ограничена в материалах и преимуществах, которые она предлагает. Вот некоторые из преимуществ обработки на станках с ЧПУ.

1. Стоимость

Обработка с ЧПУ более рентабельна в большинстве случаев. В то время как стоимость единицы продукции остается неизменной для 3D-принтеров, она становится дешевле при обработке на станках с ЧПУ.

2. Скорость

Если вам нужен продукт быстрее, а высокий уровень качества не требуется, станки с ЧПУ могут работать на более высоких скоростях.

3. Разнообразие

ЧПУ может изготовить продукт практически из любого материала, который вы пожелаете, и практически любого размера.

4. Прочность

Станки с ЧПУ могут изготавливать детали, достаточно прочные для двигателей и самолетов.

5. Качество

Они могут производить продукты высокого качества и точности, с которыми не могут сравниться современные 3D-принтеры.

6. Согласованность

Благодаря высокой степени точности они каждый раз будут делать вашу деталь одинаково.

Запросить цену для вашей части

Хотя ЧПУ и 3D-печать действительно отвечают разным требованиям, в American Micro Industries считают, что в подавляющем большинстве случаев ЧПУ является более дешевым, быстрым и качественным методом изготовления ваших деталей. Ознакомьтесь с широким ассортиментом материалов, которые у нас есть в наличии, и запросите расценки на обработку с ЧПУ для вашей детали уже сегодня.