Usinagem CNC vs Impressão 3D: Principais Diferenças Explicadas

Quando você quer criar novas peças ou projetos de produção de pequenos lotes, pode usar dois métodos de manufatura: usinagem CNC e impressão 3D. Ambas as opções são essenciais para processos de manufatura modernos. Cada opção tem uma lista de vantagens sobre métodos tradicionais de manufatura. Ambos são processos de manufatura computadorizados, enquanto usinagem CNC e impressão 3D estão no processo. Capacidade de produção e resultados do produto final são bastante diferentes.

Embora esses dois processos às vezes produzam resultados semelhantes em aplicações específicas, a maneira como obtêm esses resultados é bastante diferente. Cada processo foi desenvolvido para atender a diferentes necessidades - por isso é importante saber qual método melhor atende às suas necessidades. A seguir, apresentamos as vantagens de cada produto para ajudá-lo a navegar no seu próximo pedido de produção.

Usinagem CNC:

Usinagem CNC é uma tecnologia comum de manufatura subtrativa. O processo geralmente começa com um bloco de material sólido, e então várias ferramentas rotativas afiadas ou cortadores são usados para remover o material para alcançar a forma final desejada. Pode ser usado para produção única de pequenos lotes e produção média a em lote.

(O que é Usinagem CNC?)

Como funciona

Primeiro, engenheiros usam CAD ou software auxiliado por computador para fazer modelos 2D ou 3D. Então, um programa de manufatura auxiliada por computador (CAM) é usado para converter o arquivo CAD em instruções. Após a instrução ser criada, o programa de pós-processamento a converte em um comando específico, e então a transmite para a máquina-ferramenta CNC para execução, cortando os componentes necessários do material em bloco. Tem excelente repetibilidade, alta precisão, e uma ampla gama de materiais e acabamentos de superfície.

Impressão 3D

O processo de manufatura aditiva (AM) ou impressão 3D constrói peças adicionando material uma camada por vez. O processo AM não requer ferramentas ou fixadores especiais, então o custo de configuração inicial pode ser minimizado.

A impressão 3D tem grandes usos no campo médico, que pode criar órgãos, próteses e implantes. A indústria alimentícia também usa esta tecnologia para produzir alimentos extrudando a comida camada por camada. Artistas frequentemente a usam para fazer arte, enquanto designers de moda a usam para fazer roupas e joias.

Como funciona

Primeiro, engenheiros usam CAD para fazer um modelo 3D. Erros no modelo acabado da análise geralmente incluem furos e faces intersectantes.

Então, um programa chamado fatiador (slicer) transforma a impressora 3D em uma série de finas camadas 2D para preparar o modelo para a impressora 3D, gerando arquivos G-code. Este arquivo contém um conjunto de instruções a serem executadas pela impressora.

Em seguida, uma impressora 3D lê o arquivo G-code e deposita uma camada de material por vez para fazer um objeto tridimensional. Dependendo do tamanho e complexidade do modelo e do método usado, o processo de impressão pode durar de horas a dias. Às vezes, componentes podem precisar ser limpos, polidos ou selados antes de poderem ser usados.

Diferenças Entre Usinagem CNC e Impressão 3D

Usinagem CNC e impressão 3D têm algumas coisas básicas em comum: por exemplo, ambas são baseadas em modelos 3D e fazem produtos 3D de acordo com as instruções no computador. São compatíveis com tipos de arquivo STL e OBJ. Além dessas semelhanças básicas, usinagem CNC e impressão 3D também podem atender a diferentes requisitos e fornecer diferentes benefícios. Mas ainda têm muitas diferenças.

Material

CNC é principalmente usado para processar metal. Também pode ser usado para processar termoplásticos, acrílico, madeira macia e dura, espuma de modelagem e cera de usinagem. Peças de precisão CNC são principalmente usadas em motores, aviões, máquinas de produção e outros ambientes de alta resistência.

Impressão 3D é principalmente usada para plásticos, enquanto o uso de metal é relativamente pequeno. Algumas técnicas podem produzir peças de cerâmica, cera, areia e materiais compósitos. Materiais difíceis de processar (como TPU e superligas metálicas) podem ser impressos em 3D. Comparado com peças CNC, eles podem ter propriedades mecânicas menores.

A maioria das impressoras 3D usa processos de manufatura aditiva para fabricar produtos de plásticos especiais, resinas, metais e outros materiais. Devido aos materiais únicos usados no processo de impressão, peças 3D geralmente não têm a resistência necessária para uso em ambientes agressivos como aviões, veículos e máquinas de produção.

Velocidade

Outra grande diferença entre CNC e manufatura aditiva é a velocidade. Ao produzir em massa produtos, o processamento CNC é mais rápido porque envolve a linha de montagem da máquina que produz cada peça. Uma impressora 3D faz o produto inteiro do início ao fim, então não é adequada para produção em massa. O processo aditivo de impressão 3D do zero leva mais tempo que o processo subtrativo de remover material de blocos de material existentes.

Precisão

Usinagem CNC tem tolerâncias rigorosas e excelente repetibilidade. Peças de grandes a pequenas podem ser usinadas CNC com precisão. Diferentes sistemas de impressão 3D fornecem diferentes precisões dimensionais. Máquinas industriais podem produzir peças com tolerâncias muito boas. Se folgas apertadas são necessárias, as dimensões-chave da impressão 3D podem ser sobredimensionadas e depois processadas em pós-processamento. Os materiais processados em fresadoras CNC (como alumínio) são mais precisos que FDM usado em muitas impressoras 3D, e FDM tende a deformar quando exposto a calor excessivo.

Complexidade das Peças

Ao projetar peças usinadas CNC, muitas restrições devem ser consideradas. Máquinas-ferramenta CNC não podem usar certas geometrias (mesmo com sistemas CNC de 5 eixos) porque a ferramenta não pode acessar todas as superfícies da peça. A maioria das formas geométricas requer rotação das peças para acessar diferentes lados. Reposicionamento aumentará o tempo de processamento e mão de obra, e pode requerer fixadores e dispositivos personalizados, o que afetará o preço final.

Comparado com CNC, a impressão 3D tem quase nenhuma restrição geométrica. A maioria das tecnologias (como FDM ou SLM/DMLS) requer estruturas de suporte, e elas são removidas durante o pós-processamento.

Como nenhum suporte é necessário, formas geométricas orgânicas de forma livre podem ser facilmente fabricadas através de processo de fusão de leito de pó baseado em polímero. A capacidade de produzir formas geométricas altamente complexas é uma das principais vantagens da impressão 3D. Também abre a porta para fusão de peças, na qual múltiplos componentes podem ser combinados em um design de peça para reduzir o número de moldes.

Desperdício

Uma das principais diferenças entre manufatura aditiva e subtrativa é a quantidade de desperdício que geram. Como o processamento CNC remove material, eventualmente produzirá uma grande quantidade de desperdício não reciclável. A limpeza é um pouco bagunçada. No entanto, há menos desperdício na impressão 3D porque a tecnologia requer apenas os materiais necessários para construir a peça. A impressora 3D usa apenas a quantidade exata de material necessária para fazer a peça, então não há necessidade de limpar depois. Impressoras 3D também produzem menos ruído porque não vibram durante a produção.

Campo de Aplicação

Quando a manufatura requer peças de trabalho muito fortes, precisas e/ou resistentes ao calor, a fresagem CNC é uma solução melhor. A impressão 3D tem áreas de aplicação mais peculiares: pode ser usada para bioprinting, impressão de alimentos, propósitos de construção, e pode ser usada no espaço.

Custo

Ao usar uma máquina CNC para fabricar uma peça, uma pequena quantidade geralmente traz um custo unitário mais alto, mas a produção em massa torna-se cada vez mais econômica. Isso torna o CNC uma escolha ideal para produção em massa.

Ao usar impressão 3D, o custo de saída por unidade é o mesmo independentemente do tamanho do lote. Ao produzir um pequeno número de itens, o custo equivalente por unidade produzida é uma vantagem, mas quando produzido em massa, a consistência do produto pode se tornar um problema.

Usando máquinas CNC, o custo unitário do produto aumentará de acordo com a complexidade e precisão da saída. O custo mais alto de saída CNC complexa geralmente se deve ao maior número de caminhos de ferramenta necessários, menor número de ferramentas usadas e quantidade de tempo necessária para completar essas tarefas. Independentemente da complexidade da unidade produzida, o custo de um trabalho de impressão 3D é o mesmo.

Conclusão

Em certa medida, a tecnologia CNC e a impressão 3D se sobrepõem em função, mas suas respectivas vantagens as tornam adequadas para aplicações especiais. É como um lápis e uma caneta esferográfica. Para alguns trabalhos, você precisa de um lápis, mas para outros trabalhos, uma caneta esferográfica é uma ferramenta melhor. Usinagem CNC geralmente é mais adequada para projetos que requerem produtos precisos, de alta precisão feitos de materiais prontamente disponíveis. As características das impressoras 3D as tornam muito adequadas para criar protótipos, base visual e produtos de design personalizado.

Em resumo, há muito espaço para impressoras 3D e máquinas CNC no mundo.