Impressão 3D vs. Usinagem CNC:Principais diferenças explicadas

A usinagem CNC e a impressão 3D são métodos de fabricação extremamente proeminentes atualmente, não apenas aqui na Xometry, mas em todo o mundo. Embora sejam diferentes em quase todos os aspectos, são concorrentes diretos na criação de peças sólidas, e entre suas maiores diferenças está que um método funciona removendo material, enquanto o outro o adiciona camada por camada. Vamos descobrir mais.

Definição de impressão 3D e comparação com usinagem CNC

Também conhecida como manufatura aditiva, a impressão 3D na verdade se refere a uma família de processos que funcionam de forma semelhante. Um modelo é projetado em um computador e depois dividido em diferentes partes. A espessura é definida de acordo com a máquina e as configurações utilizadas, e a impressora pegará essas informações e construirá cada camada até que toda a peça esteja finalizada. É assim que ele pode transformar uma série de etapas 2D em um objeto 3D – aderindo cada camada à camada abaixo dela e unindo-as internamente também. Essas máquinas geralmente podem trabalhar com muitos materiais diferentes, alguns dos quais incluem filamentos de polímero extrudados, resinas sensíveis à luz, pós fundidos a laser, matéria-prima de filamentos, ondas e materiais biológicos.

Para produzir peças com manufatura aditiva, você precisará de mais do que apenas uma impressora. Você também precisará de um pacote CAD (desenho auxiliado por computador) para fazer seu projeto e salvá-lo como um arquivo STL (estereolitografia). Um pacote de software fatiador usará esse arquivo STL para fornecer à impressora uma série de instruções 2D para fazer a peça. Os sistemas de impressão 3D começaram a chegar ao mercado no final da década de 1980, embora nem de longe tão eficientes e amplamente compatíveis com materiais como as impressoras 3D modernas. A imagem a seguir é um exemplo de uma impressora 3D FDM:

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre O que é impressão 3D?

Existem vários motivos pelos quais a impressão 3D é tão popular, começando pelo fato de que é relativamente rápida de configurar e não custa muito dinheiro para criar formas complexas. Também não requer nenhuma intervenção durante o processo – você pode simplesmente deixá-lo fazer seu trabalho até terminar. Além disso, muitas impressoras 3D são adequadas para escritórios e iniciantes. 

Algumas desvantagens potenciais, porém, são que as peças impressas em 3D podem variar significativamente em resistência, especialmente quando comparadas com a resistência do material original. Por exemplo, se você usasse FFF (fabricação de filamento fundido) para imprimir uma peça ABS (acrilonitrila butadieno estireno), ela poderia ser apenas cerca de 10% tão forte quanto o ABS sólido. Mas algo como SLS (sinterização seletiva a laser) usando náilon pode resultar em quase 100% tão forte quanto o náilon sólido. Além disso, a impressão 3D é boa para precisão dimensional, mas pode ser complicada quando se trata de peças e recursos extremamente precisos, e tem problemas com superfícies lisas, especialmente quando se trata da resolução Z (a altura da camada), que pode criar degraus visíveis em superfícies inclinadas ou curvas.

Quais são as vantagens da impressão 3D em comparação com a usinagem CNC?

As vantagens da impressão 3D em comparação com a usinagem CNC são:

1. A impressão 3D fornece peças com formato líquido rapidamente, enquanto a usinagem CNC requer configuração individual e (geralmente) programação manual, além de supervisão.
2. A impressão 3D é geralmente um método de custo mais baixo do que outras formas de criar formas de rede complexas. Requer configuração mínima e intervenção operacional. É comum que os componentes CNC custem 10 vezes o preço das peças impressas em 3D.
3. Impressoras 3D adequadas para escritório e que exigem apenas habilidades modestas em configuração e manutenção são cada vez mais comuns. Eles também são cada vez mais capazes de satisfazer a maioria das necessidades. O CNC continua sendo um processo de engenharia pesada e altamente qualificado, exigindo habilidades constantemente atualizadas dos operadores.

Quais são as desvantagens da impressão 3D em comparação com a usinagem CNC?

As desvantagens da impressão 3D em comparação com a usinagem CNC são:

1. Vários processos de impressão 3D oferecem resistência variada em comparação com as propriedades “nativas” dos materiais. Por exemplo, são relatados apenas 10% de material UTS para FFF em ABS, e até 100% para SLS de nylon. A usinagem CNC produz peças em materiais nativos ininterruptos, portanto a resistência é geralmente alta.
2. A impressão 3D pode alcançar boa precisão dimensional, mas quando é necessária alta precisão, pode ser um desafio. A usinagem CNC é altamente precisa e permite maior precisão por meio de processamento mais lento.
3. A impressão 3D geralmente é afetada pela mecânica do processo em relação ao acabamento superficial. A resolução Z, em particular, traz superfícies escalonadas e interrupções visuais. O acabamento superficial CNC é usinado; pode ser extremamente uniforme e altamente preciso se os caminhos do cortador forem programados para um acabamento suave.

Definição de usinagem CNC e comparação com impressão 3D

Um processo de fabricação computadorizado, a usinagem CNC (controle numérico computadorizado) usa software e códigos que foram programados previamente para controlar o movimento de diversas ferramentas de corte e modelagem, como tornos, fresas e retificadoras, e criar uma variedade de peças de usinagem CNC. A ideia é creditada a James Parson, que estava tentando encontrar uma maneira melhor de fabricar hélices de helicópteros e aeronaves. Em 1958, Richard Kegg, juntamente com engenheiros do MIT, criaram a primeira fresadora CNC. Embora o processo possa ser bastante caro e complicado de configurar, vale a pena se você quiser fazer peças duráveis ​​e de alta qualidade com superfícies lisas. Você pode aprender mais sobre usinagem CNC lendo nosso artigo dedicado. Esta é a aparência de uma máquina CNC:

A impressão 3D oferece vantagens em termos de custo e tempo para construir peças. A usinagem CNC, por outro lado, pode fornecer uma estreita correlação com as características da produção em massa sempre que a precisão da peça for um fator crítico.

Impressão 3D vs. Usinagem CNC:comparação de custos de chumbo

A usinagem CNC arcará com todos os custos de programação e configuração e será cara em comparação à impressão 3D – geralmente cinco a dez vezes o preço. No entanto, sempre que for necessária uma série de protótipos com pequenos ajustes, as peças modificadas cortadas em CNC terão um custo de configuração muito menor, enquanto uma segunda peça impressa em 3D custará o mesmo que a primeira.

Impressão 3D vs. Usinagem CNC:comparação de velocidade

A preparação para a impressão de um componente 3D requer pouco tempo de configuração antes que a impressão possa começar. Embora a impressão seja lenta em alguns aspectos, a maioria das impressões provavelmente será concluída em algumas horas e estará pronta para uso. A usinagem CNC, por outro lado, requer preparação qualificada de programação para seleção e caminho da fresa. Muitas vezes são necessários gabaritos personalizados ou modificados para reter a peça durante o processamento (incluindo possível reposicionamento da peça). Isso pode consumir um tempo considerável antes do primeiro corte. O corte, entretanto, geralmente é rápido e peças complexas geralmente podem ser concluídas em uma hora ou menos de usinagem real. O tempo total de preparação e usinagem pode chegar a um dia ou mais, dependendo da complexidade.

Impressão 3D vs. Usinagem CNC:comparação de volumes

Quando o extenso esforço de configuração pode ser compartilhado por várias peças, a usinagem CNC pode produzir peças mais econômicas em comparação com a impressão 3D. A impressão 3D tem menos vantagens de volume, pois cada peça exige os mesmos custos de material e máquina, independentemente do volume.

Impressão 3D vs. Usinagem CNC:Comparação de Materiais

Na seleção de materiais (e na entrega bem-sucedida das propriedades dos materiais), o CNC oferece melhores opções. Essencialmente, a escolha do material está aberta a todos os materiais de engenharia, incluindo usinagem CNC com erosão por centelha de aços para ferramentas pré-endurecidos. As peças usinadas em CNC fornecem as propriedades nativas do material do tarugo, praticamente inalteradas pelas características de processamento.

As peças impressas em 3D são restritas àquelas suportadas por processos específicos. Os métodos de construção da tecnologia de impressão 3D específica impõem restrições severas à entrega de propriedades. As impressões são frequentemente enfraquecidas por “grãos” anisotrópicos no método de construção, porosidade, má ligação das camadas e substituição de materiais imprimíveis, mas não de engenharia.

Perguntas frequentes sobre impressão 3D e usinagem CNC

Quais são as alternativas mútuas para impressão 3D e usinagem CNC?

Sim, claro. Uma alternativa que poderia se adequar a ambos é a moldagem por injeção, pois é um processo de operação única que pode produzir peças idênticas ao seu arquivo 3D. Mas fazer os moldes para isso pode ser bastante caro e demorado, então só vale a pena se você estiver fazendo muitas peças. Então, em última análise, especialmente quando comparada aos trabalhos diários de impressão 3D, a moldagem por injeção não é tão prática.

Quais são as semelhanças entre impressão 3D e usinagem CNC?

A impressão 3D e a usinagem CNC são semelhantes porque ambos os processos podem produzir produtos funcionais. Em termos de processos, porém, a impressão 3D e a usinagem CNC não têm nada em comum.

Quais são as outras comparações para impressão 3D além da usinagem CNC?

Alguns tipos de impressão 3D usam lasers, como SLS (sinterização seletiva a laser), DMLS (sinterização direta a laser de metal) e SLM (fusão seletiva a laser) e, assim como o corte a laser, também é usado em muitas indústrias e funciona com muitos metais diferentes. Mas o corte a laser usa o mesmo laser para gravar ou cortar material de uma peça de trabalho, em vez de construir. Você pode ler mais em nosso artigo sobre impressão 3D versus corte a laser.

Quais são as outras comparações para usinagem CNC além da impressão 3D?

Da mesma forma que a usinagem CNC, a fundição sob pressão é outra ótima maneira de fabricar peças metálicas complexas. Mas a fundição sob pressão não é realmente barata, especialmente quando se trata de custos de ferramentas. Porém, se você estiver interessado em grandes tiragens de produção, o custo cai, tornando-o uma opção mais comparável.



Kat de Naoum

Kat de Naoum é escritora, autora, editora e especialista em conteúdo do Reino Unido com mais de 20 anos de experiência em redação. Kat tem experiência em escrever para diversas organizações técnicas e de manufatura e adora o mundo da engenharia. Além de escrever, Kat foi paralegal por quase 10 anos, sete dos quais em finanças de navios. Ela escreveu para muitas publicações, tanto impressas quanto online. Kat é bacharel em literatura e filosofia inglesa e mestre em redação criativa pela Kingston University.

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