ЧПУ против 3D-печати:как лучше всего внести свой вклад?

Введение

Разработка более прочных материалов для 3D-печати побудила производителей во всех отраслях изучить возможности использования ЧПУ по сравнению с 3D-печатью и найти способы 3D-печати функциональных деталей, которые ранее обрабатывались на станках с ЧПУ. Процесс 3D-печати может сэкономить производителям значительное время и деньги, сохраняя при этом качество, необходимое для промышленного производства.

Производители, которые делают переход, могут использовать программное обеспечение для 3D-печати для создания прототипов и изготовления деталей за один день, за небольшую часть стоимости традиционной обработки с ЧПУ. Однако есть еще несколько ключевых областей, в которых ЧПУ все еще может быть правильным выбором.

Прежде чем выбирать между ЧПУ и 3D-печатью, давайте рассмотрим некоторые из ключевых областей, которые нужно оценить.

Прочтите наше Руководство покупателя 3D-принтера

Физические аспекты

Геометрия

Размер элемента: Процессы как ЧПУ, так и 3D-печати ограничены размером инструмента; в случае ЧПУ диаметр инструмента определяет наименьший возможный отрицательный элемент. Однако в случае 3D-печати диаметр сопла определяет наименьшую положительную характеристику, которая может быть получена. Диаметр сопла для 3D-принтеров на основе экструзии обычно составляет от 0,25 до 0,8 мм, а минимальный размер элемента для этих машин в 4 раза больше, что приводит к минимальному размеру элемента от 1,0 мм до 3,2 мм.

Для получения более подробной информации о минимальном размере элемента для армирования непрерывным волокном, мы создали руководство по минимальному размеру элемента волокна.

Обработка поверхности: При наличии подходящих инструментов станки с ЧПУ могут создавать гораздо более гладкие поверхности, чем 3D-принтеры. 3D-принтеры способны изготавливать детали для подгонки и отделки, но для деталей, требующих исключительной гладкости для сопряжения с другими прецизионными компонентами, обработка с ЧПУ может быть предпочтительнее.

Допуски: Некоторые из лучших композитных 3D-принтеров могут выдерживать допуски на размеры до +/- 0,005 дюйма и, как правило, имеют подходящую поверхность для прессовой посадки. Детали с жесткими допусками на 3D-печатных деталях могут подвергаться последующей обработке. Однако, в зависимости от других характеристик детали, может быть проще обработать ее целиком. Ваши результаты могут отличаться в зависимости от станка, материала и геометрии детали.

Получите бесплатный образец детали

Загрузка: Неструктурные детали обычно являются легкой мишенью для традиционной 3D-печати. Конструкционные детали, которые должны выдерживать значительные физические нагрузки, могут быть изготовлены с использованием непрерывного армирования волокном или с помощью обработки на станках с ЧПУ. Хотя армирование непрерывным волокном может обеспечить значительное улучшение прочности по сравнению с другими деталями, напечатанными на 3D-принтере, композитные детали прочнее по двум осям (X, Y), чем по Z, и не проявляют изотропных свойств, как металлические детали. Чтобы узнать больше о том, как это может повлиять на дизайн и ориентацию деталей для печати, прочитайте эту статью об изотропной волокнистой заливке, в которой эти детали исследуются более подробно.

Ознакомьтесь с нашим техническим документом о том, как напечатать собственные инструменты и приспособления на 3D-принтере

Окружающая среда

И 3D-печать, и обработка с ЧПУ позволяют изготавливать детали из металлов и полимеров, поэтому выбор будет зависеть от того, какой процесс более доступен для формирования нужного вам материала.

Температура: И 3D-печать, и обработка с ЧПУ позволяют изготавливать детали из металлов и полимеров, поэтому выбор будет зависеть от того, какой процесс более доступен для формирования нужного вам материала. Температура эксплуатации конкретного металла обычно имеет некоторое отношение к его температуре плавления. «Чистые металлы обычно сильно ослабевают примерно при половине точки плавления по шкале абсолютных температур (точка плавления в градусах F плюс 459)». Сплавы обычно могут подтолкнуть полезный диапазон к более высокой, в некоторых случаях, примерно до 65% от температуры плавления.

Композитные материалы и полимеры, напечатанные на 3D-принтере, имеют более низкие пределы рабочих температур, чем металлы. Кованые материалы обычно не следует использовать в течение длительного времени при повышенных температурах выше 150 ° C.

Влажность :Некоторые полимерные нити впитывают влагу и могут потерять прочность при длительном воздействии или погружении в воду. Может потребоваться покрытие, такое как Liquitex. Влага обычно не влияет на алюминий, но может вызвать ржавчину стали.

Химические вещества: Если ваша деталь будет подвергаться воздействию каких-либо химикатов, проверьте химическую совместимость вашего материала с химикатом. Хотя многие металлы подходят для использования с различными химическими веществами, всегда проверяйте совместимость, прежде чем вводить новый материал или среду. Кованые материалы на основе нейлона являются химически стойкими и не подвержены влиянию большинства нефтехимических продуктов. Они не подходят для использования в сильнокислой или щелочной среде.

Экономические соображения

Когда он вам понадобится?

Собственная обработка :Если деталь нужна немедленно, нет других задержек для операции, и у вас есть станок, оператор, материалы и оснастка, вам следует обработать вашу деталь с ЧПУ. Если есть более срочные задания или деталь может подождать, 3D-печать обычно может помочь вам получить деталь на следующий день, освобождая время оператора для более важных задач.

Обработка с ЧПУ обычно позволяет удалить материал намного быстрее, чем его может нанести 3D-печать. Размер обычно не так сильно влияет на временные рамки обработки; количество необходимого удаления материала гораздо более критично. Если соотношение объема детали к объему запаса очень низкое (съем материала высокий), трехмерная печать может быть хорошим вариантом.

При 3D-печати размер детали действительно влияет на время; для печати больших деталей требуется больше времени. если деталь умещается на ладони, обычно можно получить ее в тот же день. С более мелкими деталями 3D-печать часто бывает быстрее, чем машинная. На станке с ЧПУ вы должны тратить время на приобретение запасов, написание G-кода, выяснение того, каковы сроки выполнения работ, настройку инструментов и последующую очистку. Некоторые детали можно напечатать за время, необходимое только для подготовки станка с ЧПУ.

Обработка вне дома: Процесс передачи обработанных компонентов в службу обработки с ЧПУ обычно требует как минимум нескольких дней между проверкой детали, созданием чертежей, отправкой запроса ценового предложения и проверкой при покупке. Это, а также время доставки и доставки из магазина, иногда могут привести к очень длительному процессу. В этом случае печать может быть подходящим способом проверки посадки и отделки или подготовки детали на следующий день во время резки постоянной детали.

Сколько вам нужно?

Когда вы разбиваете стоимость обрабатываемых деталей небольшими партиями, большая часть затрат приходится на время, необходимое для программирования и настройки; Фактическое время резки металла обычно довольно короткое. Увеличение объема производства обычно достигается за счет создания более крупных установок для автоматической резки большего количества деталей. По мере увеличения сложности детали и количества функций время программирования и количество требуемых настроек также могут увеличиваться. Однако стоимость дополнительных единиц довольно быстро снижается. В зависимости от геометрии стоимость единицы ЧПУ может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч единиц в месяц, так как программирование и настройку можно использовать повторно.

При 3D-печати программирование (нарезка) происходит за считанные минуты, а сложность мало влияет на время программирования. Хотя затраты на первую единицу продукции и трудозатраты невелики, на удельную стоимость не сильно влияет объем. Увеличение объема производства обычно достигается за счет подключения большего количества машин.

Каков ваш бюджет на оборудование и операторов?

Станки с ЧПУ могут работать без присмотра при правильной настройке, но обычно для успеха имеют решающее значение имеют обученные штатные операторы и программисты. Владельцы не всегда легко обслуживают машины, требуя дорогостоящих планов обслуживания.

3D-принтеры могут легко работать полностью без присмотра, операторам требуется минимальное обучение, а программирование упрощается с помощью программного обеспечения. Машины, как правило, просты в обслуживании и требуют гораздо меньших затрат на техническое обслуживание.

Станки с ЧПУ и 3D-принтеры имеют разные цены в зависимости от характеристик и качества сборки, но, как правило, 3D-принтеры можно приобрести за значительно меньшие вложения, чем станки с ЧПУ.

Первоначальная стоимость и эксплуатационные расходы аддитивного производства невелики, что делает его идеальным для небольших приложений, таких как создание прототипов и изготовление инструментов. Однако при масштабировании до больших объемов субтрактивное производство и формовка более рентабельны.

Запросить демонстрацию

Куда вы должны прийти в дебатах между ЧПУ и 3D-печатью?

Дело редко бывает таким простым, как индивидуальная замена процесса, и 3D-печать не решит все ваши производственные проблемы в одночасье. Экономические ограничения ограничивают рентабельное количество деталей для 3D-печати небольшими объемами, а ограничения по материалам и процессу могут ограничивать пространство для приложения. С другой стороны, обработка с ЧПУ дает благоприятную экономию на масштабе, если количество немного выше, обычно порядка сотен единиц в месяц. ‍