Impressão CNC vs. 3D:Qual é a melhor maneira de fazer sua peça?

Introdução

O desenvolvimento de materiais de impressão 3D mais resistentes incentivou os fabricantes de todos os setores a explorar a impressão CNC em comparação com a impressão 3D e a encontrar maneiras de imprimir peças funcionais em 3D que antes eram usinadas em CNC. O processo de impressão 3D pode economizar tempo e dinheiro consideráveis ​​aos fabricantes, enquanto ainda gera a qualidade necessária para a produção em nível industrial.


Os fabricantes que fizerem a troca podem aproveitar o software de impressão 3D para criar protótipos e produzir peças em um único dia, por uma fração do custo da usinagem CNC tradicional. No entanto, ainda existem várias áreas-chave onde o CNC pode ainda ser a escolha certa.

Do físico ao financeiro, vamos percorrer algumas das principais áreas a serem avaliadas antes de decidir entre a impressão CNC ou 3D.

Leia nosso Guia do comprador de impressora 3D

Considerações físicas

Geometria

Tamanho do recurso: Os processos de impressão CNC e 3D são limitados pelo tamanho da ferramenta; no caso do CNC, o diâmetro da ferramenta determina o menor recurso negativo que pode ser criado. No caso da impressão 3D, entretanto, o diâmetro do bico determina o menor aspecto positivo que pode ser produzido. O diâmetro do bico para impressoras 3D baseadas em extrusão é normalmente entre 0,25 mm e 0,8 mm, e o tamanho mínimo de recurso para essas máquinas é 4 vezes maior, resultando em um tamanho mínimo de recurso entre 1,0 mm e 3,2 mm.


Para obter mais detalhes sobre o tamanho mínimo do recurso para reforço de fibra contínua, criamos um guia para o tamanho mínimo do recurso de fibra.

Acabamento de Superfície: Com as ferramentas certas, as máquinas CNC são capazes de produzir superfícies muito mais lisas do que as impressoras 3D. As impressoras 3D são capazes de produzir peças para encaixe e acabamento, mas para peças que requerem suavidade excepcional para combinar com outros componentes de precisão, a usinagem CNC pode ser preferível.

Tolerâncias: Algumas das melhores impressoras 3D compostas podem manter tolerâncias dimensionais de até +/- 0,005 pol. E normalmente têm uma superfície compatível para encaixe por pressão. Os recursos de tolerância restrita em peças impressas em 3D podem ser pós-usinados. No entanto, dependendo dos outros recursos da peça, pode ser mais fácil usinar a peça inteira. Seus resultados podem variar com base na máquina, material e geometria da peça.

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Carregando: Normalmente, as peças não estruturais são alvos fáceis para a impressão 3D convencional. As peças estruturais que precisam suportar cargas físicas significativas podem ser produzidas com reforço contínuo de fibra ou por usinagem CNC. Enquanto o reforço de fibra contínua pode fornecer melhoria significativa de resistência em relação a outras peças impressas em 3D, as peças compostas são mais fortes em dois eixos (X, Y) do que em Z e não exibem propriedades isotrópicas como peças de metal. Para saber mais sobre como isso pode afetar os designs e a orientação das peças para impressão, leia este artigo sobre Isotropic Fiber Fill, que explora essas peças em maior profundidade.

Confira nosso artigo sobre como imprimir em 3D suas próprias ferramentas e acessórios

Meio Ambiente

A impressão 3D e a usinagem CNC são capazes de produzir peças em metais e polímeros, portanto, a escolha girará em torno de qual processo está mais disponível para formar o material de que você precisa.


Temperatura: A impressão 3D e a usinagem CNC são capazes de produzir peças em metais e polímeros, portanto, a escolha girará em torno de qual processo está mais disponível para formar o material de que você precisa. A temperatura de serviço de um determinado metal normalmente tem alguma relação com sua temperatura de fusão. “Metais puros geralmente enfraquecem seriamente em cerca de metade do ponto de fusão na escala de temperatura absoluta (ponto de fusão em graus F mais 459).” Normalmente, as ligas podem aumentar a faixa útil, em alguns casos, para cerca de 65% da temperatura de fusão.


Compósitos e polímeros impressos em 3D têm limites de temperatura de serviço mais baixos do que os metais. Os materiais Markforged normalmente não devem ser usados ​​por longos períodos em temperaturas elevadas acima de 150 ° C.

Umidade :Alguns filamentos de polímero absorvem umidade e podem perder força por exposição prolongada ou submersão. Um revestimento, como Liquitex, pode ser necessário. A umidade normalmente não afeta o alumínio, mas pode fazer com que o aço enferruje.

Produtos Químicos: Se sua peça será submetida a quaisquer produtos químicos, verifique a compatibilidade química do seu material com o produto químico. Embora muitos metais sejam adequados para uso com uma variedade de produtos químicos, sempre verifique a compatibilidade antes de introduzir um novo material ou ambiente. Os materiais à base de náilon Markforged são quimicamente resistentes e não são afetados pela maioria dos produtos petroquímicos. Eles não são adequados para uso em ambientes com ácidos ou bases fortes.

Considerações econômicas

Quando você precisa?

Usinagem interna :Se a peça for necessária imediatamente, não houver outros entraves à operação e você tiver uma máquina, operador, materiais e suporte de trabalho disponíveis, você deve usinar sua peça com CNC. Se houver trabalhos mais urgentes ou se a peça puder esperar, a impressão 3D geralmente pode colocar uma peça em mãos no dia seguinte, liberando tempo do operador para tarefas mais críticas.


A usinagem CNC geralmente é capaz de remover material muito mais rápido do que a impressão 3D pode depositá-lo. O tamanho geralmente não interfere tanto na restrição de tempo para usinagem; a quantidade de remoção de material necessária é muito mais crítica. Se a relação volume da peça / volume do estoque for muito baixa (a remoção de material é alta), a impressão 3D pode ser uma boa opção.


Com a impressão 3D, o tamanho da peça afeta o tempo; peças maiores demoram mais para imprimir. se uma peça cabe na palma da sua mão, geralmente você pode tomá-la no mesmo dia. Com peças menores, muitas vezes pode ser mais rápido imprimir em 3D do que usinar. Com uma máquina CNC, você precisa gastar tempo obtendo estoque, escrevendo código G, descobrindo a retenção do trabalho, configurando as ferramentas e limpando depois. Algumas peças podem ser impressas no tempo que leva apenas para preparar uma máquina CNC.


Usinagem externa: O processo de terceirização de componentes usinados para serviços de usinagem CNC normalmente requer vários dias, no mínimo, entre a revisão da peça, a criação de desenhos, o envio para cotação e a revisão com a compra. Isso, mais o frete e o tempo de entrega da loja, às vezes pode resultar em um processo muito demorado. A impressão, neste caso, pode ser uma forma adequada de verificar o ajuste e o acabamento ou ter uma peça pronta no dia seguinte, enquanto uma peça permanente está sendo cortada.

De quantos você precisa?

Quando você divide o custo de peças usinadas de baixo volume, a maior parte do custo vem do tempo necessário para programação e configuração; o tempo real para cortar metal é geralmente bastante curto. O aumento do volume de produção geralmente é obtido por meio de configurações maiores para cortar mais peças sem supervisão. À medida que a complexidade das peças e o número de recursos aumentam, o tempo de programação e o número de configurações necessárias também podem aumentar. No entanto, o custo de unidades adicionais cai rapidamente. Dependendo da geometria, o custo do CNC por unidade pode ser escalonado em ordens de centenas ou poucos milhares de unidades por mês, uma vez que a programação e a configuração podem ser reutilizadas.


Com a impressão 3D, a programação (fatiamento) acontece em questão de minutos, e a complexidade tem pouco efeito no tempo de programação. Embora o custo e o esforço da primeira unidade sejam baixos, o custo por unidade não é muito afetado pelo volume. O aumento do volume de produção geralmente é obtido colocando mais máquinas online.

Qual é o seu orçamento para equipamentos e operadores?

As máquinas CNC podem funcionar sem supervisão quando configuradas corretamente, mas normalmente operadores e programadores treinados em tempo integral são essenciais para o sucesso. As máquinas nem sempre são de fácil manutenção para os proprietários, exigindo planos de manutenção caros.


As impressoras 3D podem funcionar sem supervisão, os operadores exigem um treinamento mínimo e a programação é facilitada por software. As máquinas são normalmente de fácil manutenção e têm custos de manutenção muito mais baratos.


Máquinas CNC e impressoras 3D vêm em uma variedade de preços com base em recursos e qualidade de construção, mas normalmente as impressoras 3D podem ser adquiridas por um investimento significativamente menor do que uma máquina CNC.


O custo inicial e o custo operacional da manufatura aditiva são baixos, tornando-o ideal para aplicações de baixo volume, como prototipagem e ferramentas. No entanto, ao dimensionar para volumes maiores, a manufatura subtrativa e a conformação são mais econômicas.

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Onde você deve se enquadrar no debate sobre impressão CNC vs 3D?

O caso raramente é tão simples quanto a substituição de um processo um para um, e a impressão 3D não resolverá todos os seus problemas de produção da noite para o dia. Restrições econômicas limitam a quantidade econômica de peças para impressão 3D a baixos volumes, e as restrições de materiais e processos podem limitar o espaço de aplicação. A usinagem CNC, por outro lado, obtém economias de escala favoráveis, uma vez que as quantidades são um pouco maiores, normalmente na ordem de centenas de unidades por mês. ‍