ЧНС-обработка полимеров против 3D-печати: практический чек-лист для правильного выбора

Существуют полимеры, такие как ABS, PA (нейлон) или PC, которые можно как обрабатывать на ЧПУ-станках, так и 3D-печатать, поэтому часто возникает вопрос, когда использовать ЧПУ-обработку полимеров, а когда — 3D-печать. Эта статья проведет вас через основные различия между обработкой и печатью полимеров и предложит несколько вопросов, которые нужно задать себе, чтобы сделать правильный выбор.

Два подхода: вычитательное и аддитивное производство

Хотя конечные результаты могут быть похожими, ЧПУ-обработка и 3D-печать работают способами, противоположными друг другу.

ЧПУ-обработка (вычитательный процесс)

ЧПУ-обработка — это вычитательный производственный процесс, который начинается с твердого блока пластикового материала, резаного или формируемого в желаемый продукт путем удаления лишнего материала с использованием различных острых вращающихся инструментов или резаков.

3D-печать (аддитивный процесс)

3D-печать — это аддитивное производство, что означает, что исходный материал строится слой за слоем, а не удаляется, как в вычитательном производстве. 3D-печать создает трехмерные объекты, считывая виртуальный компьютерный дизайн и воспроизводя его в реальную осязаемую деталь с использованием нитей или порошков материала.

Чек-лист для выбора между ЧПУ-обработкой и 3D-печатью

Когда речь идет о выборе либо ЧПУ-обработки, либо 3D-печати для производства полимерных деталей, мы рекомендуем вам ответить на несколько базовых вопросов.

Насколько прочной должна быть моя деталь?

Детали, обработанные на ЧПУ, изотропны и обычно демонстрируют лучшие механические и тепловые свойства по сравнению с 3D-напечатанными деталями, которые анизотропны, так как они строятся слой за слоем и структурные слабости могут возникать между этими слоями.

Вывод: Лучше выбрать ЧПУ-обработку, если прочность детали — приоритет (например, функциональные детали машины). Если прочность можно пожертвовать ради эстетики или других качеств, 3D-печать — лучший вариант (например, прототипы).

Как быстро мне нужна деталь?

Учитывая, что вышеуказанная деталь должна быть изготовлена из ABS, время выполнения для 3D-печати с технологией FDM составляет в среднем около 3-5 рабочих дней в Xometry, тогда как для ЧПУ-обработки время выполнения начинается от 10 дней.

Вывод: Выбирайте 3D-печать, если деталь нужна быстро.

Сколько деталей мне нужно?

Количество необходимых деталей — ключевой фактор при выборе процесса. Для больших партий ЧПУ, вероятно, будет дешевле по сравнению с массовой печатью. Для малых объемов (менее 10) 3D-печать более уместна и дешевле. Для простых процессов 3D-печати, таких как FDM или SLS, используемых с доступными пластиками вроде ABS, PC, нейлона, единичных деталей или малых партий (идентичных и неидентичных), 3D-печать бесспорно является вариантом для выбора. MJF — также жизнеспособный вариант для средних объемов и очень распространен.

Давайте проверим цены, используя движок мгновенного котирования Xometry с этой эталонной моделью.

Учитывая вышеуказанную эталонную деталь, анализ стоимости на количество для 3 технологий, ЧПУ-обработка (ABS), FDM (ABS) и MJF (PA12 Grey), следующий. Он демонстрирует, насколько драматически снижается цена за единицу для ЧПУ-обработки ABS, остается неизменной для FDM и слегка снижается для MJF. При больших партиях (например, более 500) цена за ЧПУ-обработку ABS будет ниже, чем у любой 3D-печати, особенно для деталей, где материалов для удаления больше, чем для печати.

Вывод: Выбирайте 3D-печать для малых серий и ЧПУ-обработку для средних и больших серий, так как стоимость снижается с количеством и становится намного ниже. Рассмотрите 3D-печать MJF для средних серий, так как технология позволяет печатать несколько деталей одновременно, что снижает цену за единицу.

Может ли мой дизайн быть обработан вычитательным способом?

Пластиковые свободные, органические геометрии можно легко изготовить с помощью полимерных процессов порошкового слоя, таких как SLS или MJF, так как они не требуют опор. Даже если FDM или SLA используют поддерживающие структуры, их можно удалить позже во время постобработки. Способность производить высоко сложные геометрии — одна из ключевых сильных сторон 3D-печати. В ЧПУ-обработке некоторые сложные геометрии (например, решетчатые структуры) невозможны, так как инструмент не может получить доступ ко всем поверхностям компонентов.

Вывод: Выбирайте 3D-печать, если ваш дизайн имеет особенности, которые нельзя произвести с ЧПУ-обработкой.

Какие размеры и допуски необходимы?

ЧПУ-обработка в конечном счете обеспечивает лучшие эксплуатационные свойства и большую размерную точность, чем 3D-печать. Если ваш продукт требует уникального дизайна с тесными допусками, 3D-печать может не быть лучшим вариантом для механически критических компонентов.

	Допуск	Мин. толщина слоя	Макс. объем сборки
ЧПУ	± 0.025 – 0.125 мм	глубина резания 0.01 мм	До 2000 x 800 x 1000 мм
SLS	± 0.3 мм	0.1-1.5 мм	До 340 x 340 x 605 мм
FDM	± 0.3 мм	0.2-0.8 мм	до 914 x 610 x 914 мм
MJF	± 0.3 мм	0.08 мм	до 380 x 284 x 380 мм

В сравнении, ЧПУ-обработка явно опережает 3D-печать в плане механических свойств, которые она придает материалу. Учитывая требование точных компонентов в таких областях, как медицина и авиакосмическая промышленность, ЧПУ — лучший вариант, так как он обеспечивает почти нулевой запас на погрешность.

ЧПУ-обработка также может изготавливать более крупные детали, чем обычные технологии 3D-печати, такие как FDM, SLS или MJF.

Вывод: Выбирайте ЧПУ-обработку, если вам нужны тесные допуски, размеры, а также крупногабаритные компоненты.

Какой материал мне нужен?

Существуют полимеры, которые можно и обрабатывать, и печатать (например, ABS, PA, PC), но 3D-печать имеет гораздо больший выбор полимеров с передовыми свойствами. Например, есть специальные смолы, такие как смолы CLIP, используемые в Carbon DLS, и гибкие пластики (TPU), которые предлагают высокую производительность и гибкость, ЧПУ-обработка совсем не подходит.

Вывод: Если вам нужны жесткие пластики вроде ABS, PC или PA, можно использовать и ЧПУ-обработку, и 3D-печать, тогда как для гибких и смолистых пластиков 3D-печать — единственный вариант.

Быстрая проверка

Нет однозначного решения, так как обе технологии очень компетентны и полезны, наиболее подходящая будет зависеть от материала, геометрической сложности, объема производства и бюджета, как обсуждалось выше. Вот суммарная информация для быстрой проверки:

	Полимерная ЧПУ-обработка	3D-печать
Механические свойства	⭐⭐⭐	⭐
Прототипирование	⭐	⭐⭐⭐
Стоимость	Дешевле для средних-крупных серий	Дешевле для малых серий
Время выполнения	⭐	⭐⭐⭐
Выбор полимеров	⭐⭐	⭐⭐⭐
Сложность дизайна	⭐⭐	⭐⭐⭐
Размерная точность	⭐⭐⭐	⭐
Детали и разрешение	⭐⭐⭐	⭐⭐
Размер крупных деталей	⭐⭐⭐	⭐

---

Чтобы узнать, что лучше для вашей конкретной работы и сравнить цены, обратитесь к движку мгновенного котирования Xometry.