Usinagem CNC vs AM para Protótipos de Metal

Pode ser tentador pensar na usinagem CNC como um processo de produção e na impressão 3D como um processo de prototipagem. Afinal, o CNC é capaz de criar peças de alta precisão a partir de metais de qualidade industrial, enquanto a manufatura aditiva tem baixos custos de inicialização e é otimizada para peças pontuais no local.

Mas a realidade é mais complicada do que isso. Sim, a impressão 3D de metal é uma excelente ferramenta de prototipagem, mas com a abordagem certa, a usinagem CNC também pode ser. Pode, portanto, ser difícil escolher entre os dois.

Ao comparar a usinagem CNC com a AM para protótipos de metal, há vários fatores a serem considerados:o custo do processo, disponibilidade de material, escalabilidade, produção de pontes e muito mais.

Este artigo analisa os respectivos benefícios da usinagem CNC e da manufatura aditiva e considera situações em que uma é melhor que a outra.

CNC x AM:Premium x economia?

À primeira vista, a usinagem CNC pode parecer um investimento maior do que a impressão 3D. As impressoras 3D são comuns, mesmo em pequenos escritórios, enquanto as máquinas CNC são equipamentos profissionais caros usados ​​apenas para projetos sérios. Impressoras 3D desktop de baixo custo podem custar apenas algumas centenas de dólares; todas as máquinas CNC custam muito mais.

Com protótipos de metal, no entanto, a distinção não é tão clara. Os sistemas de manufatura aditiva de metal não estão disponíveis na faixa de preço ao consumidor, portanto, as impressoras 3D de metal e as máquinas CNC são comparáveis ​​em preço.

Além disso, ao solicitar protótipos de uma rede de fabricação como a RapidDirect, o custo das peças é a única coisa que importa. Você, cliente, não precisa se preocupar com os investimentos da oficina mecânica.

Então, existe uma grande diferença de preço entre os protótipos de metal usinados e impressos em 3D? Resumindo:não. Os avanços na usinagem CNC tornaram o processo mais eficiente do que nunca, o que significa que os engenheiros podem criar peças usinadas rapidamente e em grandes volumes. Além disso, o metal AM permanece na extremidade mais cara do espectro de impressão 3D.

Portanto, ao decidir entre protótipos usinados em CNC e impressos em 3D, o orçamento não deve ser sua única consideração.

Vantagens da usinagem CNC para protótipos de metal

A usinagem CNC é um processo de fabricação testado e comprovado para todos os tipos de peças metálicas em uma variedade de indústrias. Também é amplamente utilizado para produção e prototipagem, com oficinas mecânicas em todo o mundo frequentemente recebendo pedidos de protótipos visuais, mecânicos e metálicos em estágio final.

As vantagens da usinagem CNC incluem peças fortes, escalabilidade e tolerâncias apertadas, tornando o processo preferível ao aditivo em muitas situações.

Propriedades mecânicas

Usinagem CNC e AM manipulam metal de maneiras fundamentalmente diferentes. Onde processos como a fusão seletiva a laser (SLM) constroem peças camada por camada a partir de pó derretido, o CNC corta o material de um pedaço de metal extrudado conhecido como “branco”.

Embora o AM possa ser usado para fazer protótipos bastante fortes, as vantagens mecânicas do CNC são significativas. O blank de metal extrudado é fisicamente consistente e não requer adesão entre as camadas. É um bloco sólido e, portanto, pode ser usado para fazer protótipos fortes e robustos com o mínimo de deformidades.

Escalabilidade

Em quantidades muito, muito baixas, pode ser mais rápido e mais acessível escolher a usinagem AM em vez da CNC para protótipos de metal. Isso porque a impressão 3D tem tempos de configuração curtos, apesar da relativa lentidão do processo de impressão.

No entanto, para algo mais do que um punhado de unidades, o CNC torna-se mais barato e mais eficiente do que a alternativa.

Isso tem várias implicações. Mesmo que um protótipo único seja mais barato de fazer usando impressão 3D, a usinagem CNC pode ser muito mais econômica a longo prazo. Porque se o projeto precisa ser ampliado e são necessárias mais unidades, é mais fácil e rápido aumentar o tamanho do pedido usando usinagem CNC.

Um protótipo usinado é um atalho para a produção em massa; um protótipo impresso em 3D não é.

Tolerâncias rígidas

Em geral, a usinagem CNC é muito mais precisa do que a impressão 3D, o que significa que os protótipos de metal podem ser usinados com tolerâncias muito mais apertadas usando uma máquina CNC.

As tolerâncias do CNC podem ser tão baixas quanto ± 0,025 mm, enquanto as impressoras 3D de metal de ponta geralmente só podem chegar a ± 0,200 mm.

As peças de metal também são altamente repetíveis quando feitas com uma máquina CNC. Isso é mais importante durante a produção, mas também pode ser vantajoso ao criar vários protótipos para testes mecânicos.

Vantagens da AM para protótipos de metal

Para a maioria das situações de prototipagem, a usinagem CNC produz peças de metal melhores que são passíveis de upscaling e produção de pontes.

A manufatura aditiva, no entanto, oferece várias vantagens importantes.

Velocidade e preço para one-offs

Para protótipos que devem ser feitos em um prazo incrivelmente curto, pode simplesmente não haver tempo suficiente para usinagem CNC, o que torna a AM a solução óbvia. Os tempos de configuração são curtos, então as peças podem ser impressas em 3D e entregues em poucos dias.

Geometrias internas

As tecnologias de impressão 3D podem criar formas muito complexas com geometrias incomuns – mesmo no interior.

(Imagem da Autodesk)

Tais geometrias internas são impossíveis de recriar com uma máquina CNC, pois a ferramenta de corte de uma máquina não pode alcançar o interior de uma peça sem penetrar no exterior. A impressão 3D, por sua vez, constrói uma peça em camadas transversais, de modo que praticamente não há limitações geométricas.

Quando escolher CNC e quando escolher AM

Ao criar protótipos de metal, geralmente é preferível usar usinagem CNC, pois o processo cria peças repetíveis, precisas e com excelentes propriedades mecânicas. No entanto, a escolha do processo ideal depende da sua situação e requisitos específicos.

Situações em que o CNC pode ser preferível ao AM incluem:

• Quando o protótipo de metal precisa ser particularmente forte

• Quando tolerâncias apertadas são necessárias

• Quando são necessárias muitas cópias do protótipo

• Quando existe a possibilidade de ampliar o projeto no futuro

• Quando o protótipo requer bordas ou raios arredondados

Situações em que AM pode ser preferível a CNC incluem:

• Quando um ou apenas alguns protótipos são necessários e os critérios da lista acima não se aplicam

• Quando o protótipo requer uma geometria interna complexa

• Quando há um prazo muito apertado

Se ainda não estiver claro qual processo de fabricação representa o melhor curso de ação para seus protótipos de metal, a solução mais simples é entrar em contato com um especialista em RapidDirect que pode orientá-lo durante o processo.