Обработка полимеров с ЧПУ и 3D-печать:контрольный список для правильного выбора

Существуют такие полимеры, как ABS, PA (нейлон) или ПК, которые можно обрабатывать как на станке с ЧПУ, так и на 3D-печати, поэтому часто возникает вопрос, когда использовать обработку полимера на станке с ЧПУ, а когда — 3D-печать. В этой статье вы узнаете об основных различиях между полимерами для механической обработки и печати и предложите несколько вопросов, которые вам нужно задать себе, чтобы выбрать правильный вариант.

Два подхода:субтрактивное и аддитивное производство

Хотя конечные результаты могут быть схожими, обработка с ЧПУ и 3D-печать работают противоположно друг другу.

ЧПУ-обработка (вычитательный процесс)

Обработка с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, который начинается с твердого блока пластикового материала, вырезаемого или формируемого в желаемый продукт путем удаления лишнего материала с помощью различных острых вращающихся инструментов или резаков.                             

3D-печать (аддитивный процесс)

3D-печать — это аддитивное производство, что означает, что исходный материал создается слой за слоем, а не удаляется, как в субтрактивном производстве. 3D-печать создает трехмерные объекты на основе считывания виртуального компьютерного дизайна и воспроизводит их в реальную и осязаемую часть с использованием нитей или порошков.

Контрольный список для выбора между обработкой с ЧПУ и 3D-печатью

Когда дело доходит до выбора станка с ЧПУ или 3D-печати для производства полимерных деталей, мы рекомендуем вам ответить на несколько основных вопросов.

Насколько сильной должна быть моя часть?

Детали, обработанные на станках с ЧПУ, изотропны и обычно обладают лучшими механическими и термическими свойствами по сравнению с деталями, напечатанными на 3D-принтере, которые являются анизотропными, поскольку они строятся слой за слоем, и между этими слоями могут возникать структурные недостатки.

Заключение :Было бы лучше использовать обработку с ЧПУ, если прочность вашей детали является приоритетом (например, функциональные части машины). Если сильные стороны могут быть скомпрометированы ради эстетики или других качеств, лучше всего подойдет 3D-печать (например, прототипы).

Как быстро мне понадобится деталь?

Учитывая, что вышеуказанная деталь должна быть изготовлена ​​из АБС-пластика, время обработки для 3D-печати с использованием технологии FDM составляет в среднем около 3-5 рабочих дней в Xometry, тогда как для обработки с ЧПУ время обработки начинается с 10 дней.

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

Сколько деталей мне нужно?

Количество необходимых деталей является ключевым фактором при выборе процесса. Для больших количеств ЧПУ, вероятно, будет дешевле по сравнению с деталями, напечатанными оптом. Для небольших объемов (менее 10) 3D-печать более уместна и дешевле. Для простых процессов 3D-печати, таких как FDM или SLS, используемых с доступными пластиками, такими как ABS, ПК, нейлон, отдельными деталями или небольшими партиями (идентичными и неидентичными), 3D-печать, несомненно, является подходящим вариантом. MJF также является еще одним жизнеспособным вариантом для средних объемов и очень распространен.

Давайте проверим цены с помощью Xometry Instant Quoting Engine с этой эталонной моделью.

Принимая во внимание приведенную выше справочную часть, анализ затрат на количество для 3 технологий:обработка с ЧПУ (ABS), FDM (ABS) и MJF (PA12 Grey) выглядит следующим образом. Он показывает, как резко снижается цена за штуку при обработке ABS с ЧПУ, остается неизменной при FDM и немного снижается при MJF. При больших партиях (например, более 500) цена на ЧПУ-обработку АБС-пластика будет ниже, чем на любую 3D-печать, особенно для деталей, где нужно удалить больше материала, чем распечатать.

Заключение :Используйте 3D-печать для небольших серий и станки с ЧПУ для средних серий, поскольку стоимость уменьшается с увеличением количества и становится намного ниже. Рассмотрите 3D-печать MJF для серий среднего размера, поскольку технология позволяет печатать несколько деталей одновременно, что снижает цену за единицу.

Можно ли мой дизайн обработать методом вычитания?

Пластмассовые изделия произвольной формы с органической геометрией могут быть легко изготовлены с помощью процессов плавки в порошковом слое на полимерной основе, таких как SLS или MJF, поскольку они не требуют поддержки. Несмотря на то, что FDM или SLA используют вспомогательные структуры, их можно удалить позже во время постобработки. Возможность создавать очень сложные геометрические фигуры — одна из сильных сторон 3D-печати. При обработке с ЧПУ некоторые сложные геометрические формы (например, конструкции с решетчатой ​​структурой) невозможны, поскольку инструмент не может получить доступ ко всем поверхностям компонентов.

Заключение :Используйте 3D-печать, если в вашем проекте есть элементы, которые нельзя воспроизвести с помощью станков с ЧПУ.

Какие размеры и допуски необходимы?

Обработка с ЧПУ в конечном итоге обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики и большую точность размеров, чем 3D-печать. Если для вашего продукта требуется уникальный дизайн с жесткими допусками, 3D-печать может оказаться не лучшим вариантом для механически важных компонентов.

<тд>0,1-1,5 мм <тд>0,2-0,8 мм <тд>0,08 мм

	Допуск	Мин. Толщина слоя	Макс. увеличить объем
ЧПУ	± 0,025 – 0,125 мм	глубина резания 0,01 мм	До 2000 x 800 x 1000 мм
SLS	± 0,3 мм	До 340 x 340 x 605 мм
FDM	± 0,3 мм	до 914 x 610 x 914 мм
MJF	± 0,3 мм	до 380 x 284 x 380 мм

Для сравнения, обработка с ЧПУ явно опережает 3D-печать с точки зрения механических свойств, которые она придает материалу. Учитывая потребность в прецизионных компонентах в таких областях, как медицина и аэрокосмическая промышленность, ЧПУ является лучшим вариантом, поскольку практически не дает права на ошибку.

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

Вывод: Используйте станки с ЧПУ, если вам нужны жесткие допуски, размеры, а также крупногабаритные компоненты

Какой материал мне нужен?

Существуют полимеры, которые можно обрабатывать и печатать (например, ABS, PA, PC), но 3D-печать предлагает гораздо больший выбор полимеров с улучшенными свойствами. Например, существуют специальные смолы, такие как смолы CLIP, используемые в Carbon DLS, и гибкие пластмассы (TPU), которые обеспечивают высокую производительность и гибкость, обработка на станках с ЧПУ невозможна.

Заключение :если вам нужны жесткие пластики, такие как АБС, поликарбонат или полиамид, можно использовать как обработку на станке с ЧПУ, так и 3D-печать, тогда как для гибких и смолоподобных пластиков 3D-печать — единственный вариант.

Быстрая проверка

Не существует однозначного решения, поскольку обе технологии очень компетентны и полезны, наиболее подходящая будет зависеть от материала, геометрической сложности, объема производства и бюджета, как обсуждалось выше. Вот сводная информация для быстрой проверки

	Обработка полимеров с ЧПУ	3DP
Механические свойства	⭐⭐⭐	⭐
Прототип	⭐	⭐⭐⭐
Стоимость	Дешевле для средних и крупных серий	Дешевле для небольших серий
Срок выполнения	⭐	⭐⭐⭐
Выбор полимера	⭐⭐	⭐⭐⭐
Сложность дизайна	⭐⭐	⭐⭐⭐
Точность размеров	⭐⭐⭐	⭐
Подробности и разрешение	⭐⭐⭐	⭐⭐
Большой размер детали	⭐⭐⭐	⭐

---

Чтобы узнать, что лучше всего подходит для вашей конкретной работы, и сравнить цены, ознакомьтесь с Xometry's Instant Quoting Engine.