Прототипирование с ЧПУ против 3D-печати

Что такое прототипирование с ЧПУ?

Прототипирование с ЧПУ (Computer Numerical Control) — это стандартный метод субтрактивного производства, используемый для создания прототипов. В этом методе используется большой кусок цельного металла, известный как заготовка, и вырезается из материала, чтобы получить желаемую форму прототипа. Затем для резки материала используется вращающееся сверло. Массачусетский технологический институт представил эту технологию в 1950-х годах, и с тех пор она широко используется во всех отраслях промышленности.

ЧПУ работает по заранее запрограммированным числовым данным, которые регулируются программным обеспечением САПР. Этот процесс не требует участия человека. Этот метод хорошо подходит для изготовления средне- и крупносерийных изделий, требующих точности, долговечности и повышенной термостойкости. ЧПУ обеспечивает превосходную итерацию, гладкую поверхность и более жесткие допуски в прототипе.

Что такое 3D печать?

3D-печать — полная противоположность обработке на станках с ЧПУ. Это популярный метод аддитивного производства, в котором используются термопластичные нити. Однако 3D-печать также использует программное обеспечение CAD, как и ЧПУ, для создания прототипа. Кроме того, для создания 3D-объекта на основе фотографий используется программное обеспечение фотограмметрии. Этот процесс происходит путем создания одного слоя за другим с использованием таких материалов, как PLA, нейлон и смолы, и наложения этих слоев друг на друга.

Такое прототипирование относительно быстрее и дешевле по сравнению с другими методами. Этот метод часто требует постпроцессинга после завершения модели, поскольку пересекающиеся грани и отверстия являются стандартной ошибкой этого процесса. Этот процесс не требует специальных инструментов или приспособлений для выполнения задачи. Для застывания слоев и создания конечного продукта используется лазер или нагретый экструдер.

Обработка с ЧПУ и 3D-печать: В чем разница?

Обработка с ЧПУ и 3D-печать — два наиболее известных метода производства, используемых для создания прототипов. Оба метода используют противоположный процесс для достижения результата. Оба способа имеют преимущества друг перед другом в зависимости от области применения. Эти два процесса отличают друг от друга и другие важные факторы. Давайте рассмотрим их.

Выбор материала

Как обработка на станках с ЧПУ, так и 3D-печать отличаются гибкостью в выборе материалов. Эти процессы предлагают широкий спектр материалов для выбора производителями. 3D-печать в первую очередь ориентирована на пластик для создания прототипа, в то время как ЧПУ предлагает пластиковые и цельнометаллические блоки. Но, поскольку технологии развиваются с каждым днем, производители, такие как 3D Systems, Arcam, Desktop Metal и Markforged, разработали металлы для 3D-печати.

Наиболее часто используемым металлом для обработки на станках с ЧПУ является алюминий, благодаря его пригодности для вторичной переработки и защитным свойствам. Из него можно создавать высококачественные прототипы для обработки. Магниевый сплав, цинковый сплав и нержавеющая сталь — другие металлы, используемые в этом процессе. ЧПУ также использует для создания прототипов такие пластики, как нейлон, поликарбонат, PEEK, полипропилен и акрил.

С другой стороны, в 3D-печати обычно используются такие термопласты, как PLA, ABS и ULTEM. Наиболее распространенные металлы, используемые для 3D-печати, — нержавеющая сталь, алюминий, инконель и титан. Нишевые 3D-принтеры позволяют создавать прототипы деталей из керамики, песка и даже живых материалов. Но создание металлического прототипа с помощью 3D-печати очень дорого, требуются высокотехнологичные машины. Кроме того, гибкие материалы, такие как суперсплавы или TPU, не могут быть созданы с помощью обработки на станках с ЧПУ, поэтому 3D-печать является единственным вариантом.

Точность размеров

Что касается допусков, то обработка с ЧПУ лучше, чем другие виды 3D-печати (+/-0,025 — +/-0,125 мм допуска). Обработка с ЧПУ обеспечивает жесткий допуск и большую итерацию. При 3D-печати уровень допуска зависит от станка, материала и геометрии детали. Промышленные станки могут создавать детали с отличным допуском размеров +/- 0,005 и послушной поверхностью для прессовой посадки. Тщательные допуски могут быть внесены в 3D-отпечатанный продукт.

Обработка с ЧПУ позволяет точно создавать детали любого размера с гладкой поверхностью. Однако SLS и DMLS (процесс 3D-печати с порошковым напылением) несовместимы с изготовлением больших объемов.

Однако 3D-печать идеально подходит для создания деталей со сложной геометрией, поскольку она имеет меньше геометрических ограничений по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ. Некоторые геометрические формы невозможны при обработке с ЧПУ даже при использовании 5-осевой системы ЧПУ, поскольку инструменты не могут войти во все части поверхности детали. SLS и Jet fusion позволяют создавать прототипы с более сложной геометрией без какой-либо поддерживающей структуры.

Стоимость и время

Стоимость зависит от объема изделия, которое вы хотите изготовить. Для малосерийного производства больше подходит 3D-печать. Для крупносерийного производства подходит обработка на станках с ЧПУ. Но если вам нужна быстрая поставка изделия, мы рекомендуем вам воспользоваться процессом 3D-печати. Механическая обработка с ЧПУ требует специалистов для управления станками и затрат на их обслуживание, что делает ее более дорогой. Однако материалы и расходные материалы при ЧПУ дешевле, чем при 3D-печати. Если вам нужно произвести более 10-20 единиц продукции, то выгоднее использовать ЧПУ-обработку, но 3D-печать эффективнее при меньших объемах.

Отходы

Как мы уже говорили, обработка с ЧПУ включает в себя вырезание материалов из исходного блока, что приводит к образованию большого количества отходов. В то же время 3D-печать в большинстве случаев использует точное количество материала, необходимое для производства, что приводит к меньшему количеству отходов, чем при обработке с ЧПУ.

Не стоит забывать и о том, что 3D-печать не требует никаких опорных конструкций для изготовления прототипа, поэтому вам не понадобятся дополнительные материалы для создания этих вещей.

Методы постобработки

Быстрое прототипирование предлагает различные методы постобработки для улучшения эстетики и придания лучшего вида конечному продукту.

В процессе обработки с ЧПУ известными методами постобработки являются дробеструйная обработка, анодирование и порошковое покрытие. В то же время при 3D-печати используются такие методы, как дробеструйная обработка, шлифовка и полировка, микрополировка и металлизация.

Важные правила

Очень важно выбрать правильную методику разработки продукта, которая сохранит ваш труд, деньги и время. Мы поможем вам выбрать идеальный для вас метод, следуя правилу большого пальца.

Обработка на станках с ЧПУ идеально подходит для средне- и крупносерийного производства (менее 150-200 единиц), так как она обойдется дешевле.
3D-печать очень экономична для мелкосерийного производства.
Когда дело доходит до геометрии, 3D-печать имеет больше незначительных ограничений, чем обработка с ЧПУ. Поэтому лучше выбрать 3D-печать, если ваша деталь имеет сложную геометрию.
Но для относительно простых геометрий можно использовать прототипирование с ЧПУ. Обработку с ЧПУ лучше использовать, если материал прототипа — металл. Мы знаем, что создание металлического прототипа с помощью 3D-печати обходится недешево, и для этого требуются очень дорогие 3D-принтеры. 3D-печать — лучший способ, если речь идет о термопластичном материале.
Если же вам нужно, чтобы прототип был термостойким и более терпимым, то вам больше подойдет обработка с ЧПУ.

Заключение

Между этими двумя методами нет явного победителя. Оба метода относительно экономичны и по-своему эффективны. Если вы спросите, какой из них лучше? Это зависит от масштаба производства, материала, геометрической сложности и бюджета. Хотя обработка с ЧПУ широко используется во всех отраслях промышленности для массового производства, 3D-печать значительно выросла за последние несколько лет.

Мы надеемся, что статья дала вам представление о различиях между методами и поможет выбрать идеальный для вас.

UVPLASTIC является профессиональным поставщиком услуг по обработке с ЧПУ и 3D-печати в Китае, если вы ищете поставщика, свяжитесь с ним прямо сейчас!