Introduzione
Lo sviluppo di materiali per la stampa 3D più resistenti ha incoraggiato i produttori di tutti i settori a esplorare la stampa CNC rispetto alla stampa 3D, e trovare modi per stampare in 3D parti funzionali precedentemente lavorate a CNC. Il processo di stampa 3D può far risparmiare ai produttori molto tempo e denaro, pur generando la qualità necessaria per una produzione di livello industriale.
I produttori che effettuano il passaggio possono sfruttare il software di stampa 3D per prototipare e produrre parti in un solo giorno, per una frazione del costo della lavorazione CNC tradizionale. Tuttavia, ci sono ancora diverse aree chiave in cui il CNC può ancora essere la scelta giusta per la produzione di pezzi.
Dal fisico al finanziario, Esaminiamo alcune delle aree chiave da valutare prima di decidere tra stampa CNC e stampa 3D.
Considerazioni fisiche
Geometria
Dimensione caratteristica: Sia i processi di stampa CNC che quelli di stampa 3D sono vincolati dalle dimensioni dell’utensile; nel caso del CNC, il diametro dell'utensile determina la più piccola caratteristica negativa che può essere creata. Nel caso della stampa 3D, Tuttavia, il diametro dell'ugello determina la caratteristica positiva più piccola che può essere prodotta. Il diametro dell'ugello per le stampanti 3D basate su estrusione è in genere compreso tra 0,25 mm e 0,8 mm, e la dimensione minima delle funzionalità per tali macchine è 4 volte quello, risultando in una dimensione minima dell'elemento compresa tra 1,0 mm e 3,2 mm.
Per maggiori dettagli sulla dimensione minima dell'elemento per il rinforzo in fibra continua, abbiamo creato una guida alle dimensioni minime delle caratteristiche della fibra.
Finitura superficiale: Con gli strumenti giusti, Le macchine CNC sono in grado di produrre superfici molto più lisce rispetto alle stampanti 3D. 3Le stampanti D sono in grado di produrre parti adatte e rifinite, ma per parti che richiedono una scorrevolezza eccezionale per l'accoppiamento con altri componenti di precisione, Potrebbe essere preferibile la lavorazione CNC.
Tolleranze: Alcune delle migliori stampanti 3D composite possono mantenere tolleranze dimensionali fino a +/- 0.005", e in genere hanno una superficie cedevole per il montaggio a pressione. Le caratteristiche di tolleranza stretta sulle parti stampate in 3D possono essere post-lavorate. Tuttavia, a seconda delle altre caratteristiche della parte, potrebbe essere più semplice lavorare il tutto. I risultati possono variare in base alla macchina, materiale, e geometria della parte.
Caricamento: Le parti non strutturali sono in genere obiettivi facili per la stampa 3D convenzionale. Le parti strutturali che devono resistere a carichi fisici significativi possono essere prodotte con rinforzo in fibra continua, o mediante lavorazione CNC. Mentre il rinforzo continuo in fibra può fornire un significativo miglioramento della resistenza rispetto ad altre parti stampate in 3D, le parti composite sono più resistenti su due assi (X, Y) che in Z, e non presentano proprietà isotrope come le parti metalliche. Per saperne di più su come ciò potrebbe influenzare la progettazione e l'orientamento delle parti per la stampa, leggi questo pezzo sull'imbottitura in fibra isotropica, che esplora queste parti in modo più approfondito.
Ambiente
3La stampa D e la lavorazione CNC sono entrambe in grado di produrre parti in metalli e polimeri, quindi la scelta ruoterà attorno a quale processo è più facilmente disponibile per formare il materiale di cui hai bisogno.
Temperatura: 3La stampa D e la lavorazione CNC sono entrambe in grado di produrre parti in metalli e polimeri, quindi la scelta ruoterà attorno a quale processo è più facilmente disponibile per formare il materiale di cui hai bisogno. La temperatura di servizio di un particolare metallo ha tipicamente una certa relazione con la sua temperatura di fusione. “I metalli puri di solito si indeboliscono seriamente a circa la metà del punto di fusione sulla scala della temperatura assoluta (punto di fusione in gradi F plus 459).Le leghe in genere possono spingere il range utile più in alto, in alcuni casi a circa 65% della temperatura di fusione.
3I compositi e i polimeri stampati D hanno limiti di temperatura di servizio inferiori a quelli dei metalli. I materiali Markforged in genere non devono essere utilizzati per periodi prolungati a temperature elevate superiori 150 °C.
Umidità: Alcuni filamenti polimerici assorbono l'umidità e possono perdere resistenza in caso di esposizione prolungata o immersione. Un rivestimento, come Liquitex, potrebbe essere richiesto. L'umidità in genere non influisce sull'alluminio, ma potrebbe causare la ruggine dell'acciaio.
Prodotti chimici: Se la tua parte sarà sottoposta a sostanze chimiche, verifica la compatibilità chimica del tuo materiale con la sostanza chimica. Mentre molti metalli sono adatti all'uso con una varietà di prodotti chimici, verificare sempre la compatibilità prima di introdurre un nuovo materiale o ambiente. I materiali a base di nylon Markforged sono chimicamente resistenti e non vengono influenzati dalla maggior parte dei prodotti petrolchimici. Non sono adatti per l'uso in ambienti fortemente acidi o basici.
Considerazioni economiche
Quando ne hai bisogno?
Lavorazione interna: Se la parte è necessaria immediatamente, non ci sono altri ostacoli all'operazione, e hai una macchina, operatore, materiali, e disponibilità di lavoro, dovresti lavorare a CNC la tua parte. Se ci sono lavori più urgenti, oppure la parte può aspettare, 3La stampa D di solito può darti una parte in mano il giorno successivo, liberando tempo per l'operatore per attività più critiche.
La lavorazione CNC di solito è in grado di rimuovere il materiale molto più velocemente di quanto la stampa 3D possa depositarlo. Le dimensioni di solito non influiscono tanto sul vincolo temporale per la lavorazione; la quantità di materiale da rimuovere richiesta è molto più critica. Se il rapporto volume parte/volume stock è molto basso (la rimozione del materiale è elevata), 3La stampa D può essere una buona opzione.
Con la stampa 3D, la dimensione della parte influisce sul tempo; le parti più grandi richiedono più tempo per la stampa. se una parte sta nel palmo della tua mano, di solito puoi averlo lo stesso giorno. Con parti più piccole, spesso può essere più veloce stampare in 3D che lavorare su macchina. Con una macchina CNC devi dedicare tempo all'inventario, scrivere il codice G, capire come trattenere il lavoro, impostare gli strumenti, e pulire dopo. Alcune parti possono essere stampate nel tempo necessario solo per preparare una macchina CNC.
Lavorazione fuori sede: Il processo di outsourcing dei componenti lavorati ai servizi di lavorazione CNC richiede in genere almeno diversi giorni, tra la revisione delle parti, creazione di disegni, invio per preventivo, e revisione con l'acquisto. Questo, più spedizione e tempi di consegna dal negozio, a volte può comportare un processo molto lungo. Stampa, in questo caso, può essere un modo adeguato per verificare l'adattamento e la finitura o avere una parte pronta il giorno successivo mentre viene tagliata una parte permanente.
Di quanti ne hai bisogno??
Quando si abbattono i costi dei pezzi lavorati a basso volume, la maggior parte del costo deriva dal tempo necessario per la programmazione e la configurazione; il tempo effettivo per il taglio del metallo è generalmente piuttosto breve. L'aumento del volume di produzione si ottiene generalmente realizzando configurazioni più grandi per tagliare più parti senza supervisione. Con l'aumentare della complessità della parte e del numero di funzionalità, anche il tempo di programmazione e il numero di configurazioni richieste potrebbero aumentare. Tuttavia, il costo delle unità aggiuntive diminuisce abbastanza rapidamente. A seconda della geometria, Il costo unitario del CNC si adatta bene a ordini di centinaia o poche migliaia di unità al mese poiché la programmazione e la configurazione possono essere riutilizzate.
Con la stampa 3D, la programmazione (affettare) avviene nel giro di pochi minuti, e la complessità ha poco effetto sul tempo di programmazione. Mentre il costo e lo sforzo della prima unità sono bassi, il costo unitario non è influenzato molto dal volume. L’aumento del volume di produzione si ottiene generalmente portando in linea più macchine.
Qual è il vostro budget per attrezzature e operatori??
Le macchine CNC possono funzionare incustodite se configurate correttamente, ma operatori e programmatori a tempo pieno generalmente formati sono fondamentali per il successo. La manutenzione delle macchine non è sempre facile per i proprietari, richiedendo costosi piani di manutenzione.
3Le stampanti D possono facilmente funzionare completamente incustodite, gli operatori richiedono una formazione minima, e la programmazione è resa semplice dal software. Le macchine sono in genere di facile manutenzione e hanno costi di manutenzione molto meno costosi.
Le macchine CNC e le stampanti 3D sono disponibili in una gamma di prezzi basata su caratteristiche e qualità costruttiva, ma in genere le stampanti 3D possono essere possedute con un investimento significativamente inferiore rispetto a una macchina CNC.
Il costo iniziale e i costi operativi della produzione additiva sono bassi, rendendolo ideale per applicazioni a basso volume come prototipazione e utensileria. Tuttavia, quando si passa a volumi più alti, la produzione e la formatura sottrattiva sono più convenienti.
Dove dovresti collocarti nel dibattito tra CNC e stampa 3D??
Raramente il caso è semplice come una sostituzione del processo uno a uno, e la stampa 3D non risolverà tutti i tuoi problemi di produzione dall’oggi al domani. I vincoli economici limitano la quantità di parti economicamente vantaggiosa per la stampa 3D a volumi bassi, e i materiali e i vincoli di processo possono limitare lo spazio di applicazione. Lavorazione CNC, d'altra parte, vede economie di scala favorevoli una volta che le quantità sono leggermente più elevate, di solito nell'ordine di centinaia di unità al mese.