Обработка на станках с ЧПУ vs 3D печать: основные инсайты для конструкторов продуктов

Вы конструктор продуктов, ищете создать прототипы или пройти массовое производство? Если да, вы, вероятно, будете на перекрестке при выборе между обработкой на станках с ЧПУ и 3D печатью для изготовления ваших продуктов.

Обработка на станках с ЧПУ и 3D печать — два из самых популярных производственных методов сегодня — могут изготовить практически любой дизайн продукта, который вы придумаете. Однако каждый метод имеет свой уникальный режим операции, преимущества и способность, делая их идеальными для разных инженерных сценариев дизайна.

Эта статья покроет некоторые ключевые области, которые вы должны оценить перед выбором обработки на станках с ЧПУ или 3D печати для вашего проекта разработки продукта. Кроме того, мы предоставим полезную информацию о каждом процессе, изготавливаемых особенностях, пригодности материалов и вариантах постобработки.

Сравнение процессов: Обработка на станках с ЧПУ vs 3D печать

Обработка на станках с ЧПУ и 3D печать довольно похожи в операции: они преобразуют 3D CAD (компьютерное проектирование) модель в набор компьютерных инструкций для автономного изготовления деталей. Однако эти производственные процессы отличаются в том, как они изготавливают детали.

Обработка на станках с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ — это вычитающий производственный метод. Он включает удаление частей материала из блока (или заготовки) для создания желаемой детали с использованием режущих инструментов. Технология компьютерного числового управления (ЧПУ) контролирует последовательность движения режущего инструмента (и заготовки) для создания желаемой детали.

Рисунок 1: Процесс обработки на станках с ЧПУ

 

3D печать

3D печать — это аддитивный производственный метод. Она включает добавление материалов слой за слоем для формирования желаемого продукта. Процесс не требует специального инструмента или приспособлений.

Рисунок 2: Процесс 3D печати

 

Геометрия, минимальный размер особенностей и различия в стоимости

Вычитающая природа обработки на станках с ЧПУ делает возможным создание широкого спектра сложных геометрий с минимальным размером особенности 1 мм. Например, фрезерные станки с ЧПУ идеальны для создания отверстий, скошенных резов и полостей, в то время как токарные станки с ЧПУ лучше подходят для сложных цилиндрических форм.

Рисунок 3: Рендеринг ЧПУ фрезерованной детали

 

Однако вы можете найти сложным создание скрытых особенностей и подрезаний с использованием станков с ЧПУ.

3D принтеры устраняют геометрическое испытание и ограничение в обработке на станках с ЧПУ, позволяя вам изготавливать сложные геометрии. Однако большинство 3D принтеров имеют минимальные размеры особенностей, варьирующиеся между 0,25 мм и 0,8 мм и несут существенные производственные затраты и время выполнения, особенно для больших объемных деталей.

Более того, незначительные вариации в размере вашего продукта могут значительно увеличить ваши производственные затраты 3D печати.

Например, рассмотрите 3D CAD модель куба 100x100x100 мм, показанную на Рисунке 4. Вы бы удивились узнать, что этот куб имеет двойной объем куба 80x80x80 мм. В результате, если вы решите 3D напечатать эту большую объемную деталь, вы можете ожидать использовать больше сырья и платить в два раза больше, чем вы бы для меньшего куба.

Рисунок 4: Вариация в размере продукта может значительно увеличить ваши производственные затраты 3D печати.

 

Доступные варианты материалов

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

Рисунок 5: Рендеринг ЧПУ обработанной алюминиевой детали

 

3D принтеры также совместимы с различными материалами, но чаще используются для пластиков (как ABS, нейлон, PLA, ULTEM и PEEK), керамики и фотополимеров. Вы также можете 3D печатать металлы, как алюминий, титан и суперсплавы, но имейте в виду, что 3D напечатанные металлы не сходят с конвейера дешево.

Рисунок 6: Рендеринг 3D напечатанного пластика

 

Различия в отделке поверхности

Станки с ЧПУ и 3D принтеры могут производить детали с экстремально гладкими поверхностями. Однако если ваши детали требуют исключительной гладкости для стыковки с другими деталями, вы должны рассмотреть использование станков с ЧПУ для их изготовления. Диапазон контроля станков с ЧПУ велик, позволяя вам достигать тугих допусков и более высокой степени качества поверхности.

Тем не менее, обработка на станках с ЧПУ и 3D печать предлагают широкий спектр вариантов отделки поверхности. Например, с деталями, обработанными на станках с ЧПУ, вы можете анодировать, порошково покрывать, песчано-струйную обработку и пассивировать их. Точно так же варианты отделки поверхности для 3D напечатанных деталей включают напыление, песчано-струйную обработку и тепловую обработку для укрепления продукта.

Рисунок 7: Рендеринг анодированной алюминиевой детали

 

Рисунок 8: Рендеринг ЧПУ обработанной детали с порошковым покрытием

Узнайте больше: Отделка поверхности и таблица шероховатости поверхности

3D печать vs Обработка на станках с ЧПУ: Как выбрать идеальный метод

Как мы обсуждали, обработка на станках с ЧПУ и 3D печать могут обе изготовить многие типы деталей.

Однако, как мы всегда говорим нашим клиентам в Gensun, не существует идеального, универсального производственного метода. Идеальный метод в первую очередь зависит от дизайна вашего продукта, геометрии, допусков и требований к отделке поверхности. Мы рекомендуем, чтобы вы работали с передовой цехом с инженерами, способными обсуждать потребности вашего применения с вами.

Gensun Precision Machining — ведущий поставщик услуг обработки на станках с ЧПУ и 3D печати в Азии. У нас есть команда высокоопытных инженеров и механиков, и передовой производственных технологий, чтобы сделать ваш продукт правильно.

Узнайте больше об наших услугах обработки на станках с ЧПУ и 3D печати.

---

Примечание: Эта статья была впервые опубликована в июне 2021 года и обновлена в мае 2022 года