Ikuti saya di: 
Mesin CNC atau pencetakan 3D untuk proyek Anda?
Sekitar satu dekade lalu, berita tentang senjata api cetak 3D mendominasi berita utama di media manufaktur, dan pencetakan 3D masih menjadi topik hangat hingga saat ini. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, teknologi pencetakan 3D semakin matang, dan komponen plastik atau logam yang diproduksi digunakan di berbagai bidang, tetapi belum sepenuhnya menggantikan proses manufaktur tradisional, seperti permesinan CNC, pengecoran vakum, pencetakan injeksi, dll. Jadi ini menimbulkan kebingungan bagi para desainer. Jika saya memiliki prototipe atau proyek batch kecil, bagaimana saya memilih teknologi pemrosesan yang paling sesuai? Dalam postingan ini, saya akan berbagi beberapa panduan teknis tentang permesinan CNC dan pencetakan 3D untuk membantu Anda memahami bagaimana keduanya berbeda dalam berbagai dimensi seperti akurasi, material, biaya, kualitas, efisiensi, dan kecepatan untuk menentukan pilihan proyek Anda antara permesinan CNC atau pencetakan 3D.
1, Manufaktur Subtraktif dan Aditif
Perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa pemesinan CNC adalah manufaktur subtraktif, sedangkan pencetakan 3D adalah manufaktur aditif.
Pemesinan CNC. Seperti yang kita ketahui, pemesinan CNC adalah proses manufaktur subtraktif yang dimulai dengan sepotong material padat (sering disebut blanko) dan kemudian menggunakan alat untuk memotong dan menghilangkan material berlebih untuk membuat suatu bagian. Ini adalah salah satu metode manufaktur paling populer untuk prototipe dan suku cadang produksi dalam jumlah kecil hingga besar, dengan pengulangan yang baik, presisi dimensi yang tinggi, hasil akhir permukaan yang tinggi, dan kompatibilitas dengan banyak material, termasuk kayu, logam, dan plastik.
Pencetakan 3D. Pencetakan 3D bekerja sebaliknya dan merupakan proses manufaktur aditif. Meskipun perangkat lunak CAD dan CAM juga digunakan untuk menggambar dan membuat komponen khusus, prosesnya tidak dimulai dengan memotong material, tetapi menggunakan filamen plastik (FDM), resin (SLA/DLP), bubuk plastik atau logam (SLS/DMLS/SLM), dan lain-lain. Material ditambahkan dan dikeringkan lapis demi lapis hingga produk akhir tercipta. Pencetakan 3D memiliki kemampuan untuk menciptakan geometri kompleks, akurasi tinggi, waktu pengerjaan cepat, dan dalam beberapa kasus, biaya komponen yang lebih rendah.
Di luar topik . Jika Anda menggabungkan mesin CNC dan printer 3D dan merakitnya menjadi sebuah perangkat yang memiliki kedua keunggulan tersebut, bukankah itu ide yang masuk akal? Para praktisi yang memiliki ide gila ini, seperti ZMorph 2.0 SX, dipasarkan sebagai mesin penggilingan CNC 3 sumbu dan juga dapat digunakan sebagai printer 3D. Selain itu, beberapa perusahaan baru-baru ini telah menyelesaikan kampanye Kickstarter yang sukses menggunakan mesin gabungan ini, seperti printer 3D 3-in-1 dari Mooz. Saat ini, mesin yang kompatibel seperti itu masih dalam tahap eksplorasi.
2. Perbandingan bahan yang digunakan.
Pemesinan CNC dan pencetakan 3D kompatibel dengan berbagai bahan, termasuk plastik dan logam. Pencetakan 3D lebih diarahkan untuk membuat komponen plastik. Ini sedang berubah, dengan produsen seperti Sistem 3D, Arcam, Desktop Metal dan Markforged mengembangkan cara yang lebih baik dan lebih murah untuk mencetak logam 3D.
Pemesinan CNC. Plastik yang paling umum digunakan dalam pemesinan CNC meliputi ABS, Nylon (PA66), Polikarbonat (PC), Akrilik (PMMA), Polipropilen (PP), POM, dan PEEK, di antara lainnya. Aluminium adalah yang paling banyak digunakan dalam pemesinan CNC. Menurut Martin, seorang insinyur di DDPROTOTYPE, produsen prototipe canggih di Tiongkok, “70% material kami adalah aluminium, dan berbagai bagian yang kami buat digunakan di berbagai industri.” Aluminium adalah material yang dapat didaur ulang dengan sifat yang baik dan mudah diproses, logam lain yang umum digunakan meliputi baja tahan karat, paduan magnesium, paduan seng, paduan titanium, tembaga, dll.
Pencetakan 3D. Termoplastik yang umum digunakan untuk pencetakan 3D meliputi ABS, PLA, nilon, ULTEM, dan fotopolimer lainnya. Printer 3D juga dapat mencetak bagian untuk keramik dan bahkan implan manusia. Logam yang paling umum digunakan dalam pencetakan 3D meliputi aluminium, baja tahan karat, titanium, dan Inconel. Penting untuk dicatat bahwa diperlukan mesin industri pencetakan 3D yang mahal (mungkin lebih dari $100,000). Beberapa material, seperti superalloy atau TPU (material fleksibel) tidak dapat diproses dengan mesin CNC, sehingga proses manufaktur seperti pencetakan 3D atau pembuatan perkakas cepat harus digunakan. Pencetakan 3D tidak dapat memproses kayu karena tidak ada material yang dapat mensimulasikan kayu asli.
Perbandingan bahan yang biasa digunakan.
Proses Manufaktur | Plastik | Logam |
Mesin CNC | ABS, Nylon, Polycarbonate, PEEK、PC、PMMA、PP、POM PEEK, dll. | Aluminium, baja tahan karat, paduan magnesium, paduan seng, paduan titanium, tembaga, dll. |
Pencetakan 3D | ABS, PLA, Nilon, ULTEM, ASA, TPU (bahan fleksibel), dll. | Aluminium, Stainless Steel, Titanium, Inconel, dll. |
Sumber data DDPROTOTYPE.
3. Akurasi dan ukuran bagian mesin
Menurut tim DDPROTOTYPE, berdasarkan pengalaman yang cukup, “untuk toleransi, pemesinan CNC lebih unggul dari semua proses pencetakan 3D, bahkan DMLS.” Jika komponen Anda harus memiliki toleransi yang ketat, pencetakan 3D mungkin bukan pilihan terbaik.
permesinan CNC. Pemesinan CNC dapat mencapai toleransi yang sangat ketat dan penyelesaian permukaan yang lebih baik, seperti 0.005mm, dan dapat dikerjakan secara akurat untuk bagian yang sangat besar hingga sangat kecil. Karena sifat alat yang membulat, sudut bagian dalam selalu memiliki jari-jari, tetapi permukaan luarnya mungkin memiliki tepi yang sangat tajam.
pencetakan 3D. Printer 3D yang berbeda menawarkan akurasi dimensi yang berbeda. Ketebalan dinding minimum dibatasi oleh ukuran eksekusi ujung (misalnya diameter nosel dalam FDM atau ukuran titik laser dalam SLS). Karena bagian dibangun lapis demi lapis, bagian akhir mungkin memiliki garis lapisan, terutama pada bagian yang melengkung. Mesin tingkat industri dapat membuat suku cadang dengan toleransi yang sangat baik. Jika diperlukan toleransi yang ketat, pemesinan diperlukan selama pasca-pemrosesan. Ini menambah langkah ekstra dan kurang efisien dibandingkan pemesinan CNC.
Tabel di bawah mencantumkan toleransi, ketebalan dinding, dan ukuran komponen maksimum untuk berbagai teknologi
Proses Manufaktur | Toleransi | Min. Ketebalan Lapisan | Maks. membangun volume |
Cnc | ± 0.005 – 0.125 mm | kedalaman pemotongan 0.01 mm | Hingga 2000 x 800 x 1000 mm |
SLS | ± 0.3 mm | 0.1-1.5 mm | Hingga 340 x 340 x 605 mm |
FDM | ± 0.3 mm | 0.2-0.8 mm | hingga 914 x 610 x 914 mm |
MJF | ± 0.3 mm | 0.08 mm | hingga 380 x 284 x 380 mm |
DMLS | ± 0.1 mm | 0.4mm | Hingga 230 x 150 x 150 mm |
Sumber data DDPROTOTYPE.
Seperti yang dapat Anda lihat dari ikonnya, pemesinan CNC dapat menghasilkan komponen yang lebih besar dan lebih presisi daripada teknik pencetakan 3D biasa, seperti FDM, SLS atau MJF, dll. Untuk komponen peralatan medis, aerospace, dan bidang lain yang memerlukan presisi tinggi, pemesinan CNC adalah pilihan yang ideal.
4. Kecepatan
Teknik pencetakan 3D seperti MJF dan FDM dikenal unggul dalam manufaktur cepat ketika memproduksi komponen dalam jumlah kecil, tergantung pada geometri dan ukuran komponen. Hal ini karena setelah file 3D siap, memilih orientasi, pengisian, dan penyangga, lalu menekan tombol, tidak diperlukan pengaturan tambahan, dan biasanya hanya membutuhkan beberapa jam untuk menyelesaikan komponen tersebut. Pemrosesan pasca-produksi bergantung pada proses pemesinan dan persyaratan file 2D.
Pemesinan CNC. Dibandingkan dengan pencetakan 3D, proses pemesinan CNC lebih padat karya dan membutuhkan lebih banyak operator dan pengaturan. Teknisi mesin yang terampil memilih material, mesin, pemrograman, alat dan kecepatan putarannya, jalur pemotongan, memposisikan perlengkapan secara manual, dan bahkan membuat perlengkapan khusus terlebih dahulu. Hal ini memperpanjang waktu pemrosesan. Selain itu, teknik pasca-pemrosesan seperti anodisasi, elektroforesis, dll. dapat diselesaikan di sini yang mungkin membutuhkan lebih banyak waktu.
Martin berkata, “Di DDPROTOTYPE, jika Anda memilih ABS untuk mengerjakan 50 bagian komponen kompleks menengah, waktu penyelesaian dengan teknologi FDM rata-rata adalah 1 hari kerja, sedangkan untuk pemesinan CNC, waktu penyelesaiannya adalah 3 hari. Jika Anda perlu memproduksi lebih dari 500 buah suku cadang, efisiensi produksi pemesinan CNC berperan, yang jauh lebih cepat daripada pencetakan 3D karena kemampuan pengulangan pemesinan CNC.” Sementara beberapa printer di pasaran memiliki kecepatan cetak yang mengesankan, pencetakan 3D umumnya lebih banyak digunakan untuk pembuatan prototipe daripada produksi. Untuk beberapa bagian berstruktur sederhana, mereka dapat dikerjakan dalam hitungan menit pada CNC, tetapi dapat memakan waktu berjam-jam pada printer 3D.
5, Kompleksitas Model
Pencetakan 3D. Pencetakan 3D dapat memproses bagian dengan bentuk apa pun dengan sedikit sekali batasan geometris pada bagian tersebut. Sebagian besar teknologi 3D seperti FDM atau SLM/DMLS memerlukan struktur pendukung yang dapat dihilangkan selama pasca-pemrosesan. Bagian plastik bentuk bebas apa pun dapat dengan mudah dibuat menggunakan proses fusi bubuk seperti SLS atau Multi Jet Fusion (MJF), dan tidak memerlukan penyangga. Kemampuan pencetakan 3D untuk memproduksi geometri yang sangat kompleks.
Pemesinan CNC. Tentu saja, CNC juga dapat memproses komponen yang cukup kompleks. Seringkali, untuk membuat komponen yang kompleks, perlu dilakukan pembalikan dan penyesuaian posisi selama proses pemesinan, karena bahkan dengan mesin CNC 5 sumbu, terkadang alat tidak dapat menjangkau semua permukaan komponen.
6. Biaya
Membahas harga saja, perbedaan antara penggilingan CNC dan pencetakan 3D tampaknya tidak menghasilkan kesimpulan yang akurat. Ini bervariasi dengan berbagai faktor, seperti bahan, jumlah, kesulitan pemrosesan, dll.
Tidak masalah membuat 1 bagian atau 100 bagian, biaya satu bagian yang dibuat dengan pencetakan 3D pada dasarnya tetap sama dan biasanya lebih rendah daripada pemesinan CNC. Untuk jumlah suku cadang yang lebih besar, seperti 100+, pemesinan CNC lebih ekonomis. Menurut Martin, salah satu kesalahpahaman kami yang paling umum adalah bahwa layanan permesinan CNC itu mahal. Faktanya, pembuatan prototipe CNC dapat mulai dari $20 per bagian, dengan harga unit turun secara dramatis karena semakin banyak jumlah yang diproduksi.
7. Perlindungan lingkungan
Pemesinan CNC dimulai dengan blanko dan menggunakan alat yang berbeda untuk menghilangkan material berlebih. Akibatnya, sejumlah besar debu halus dan potongan kecil material tertinggal yang tidak dapat dipulihkan, sehingga perlu dibersihkan dan dibuang. Sebaliknya, dalam proses pencetakan 3D, bahan baku dimasukkan ke dalam printer untuk membuat bagian lapis demi lapis. Proses ini hanya membutuhkan penggunaan bahan baku, tidak ada mess atau limbah, sehingga merupakan proses pembuatan yang lebih ramah lingkungan.
8. Studi kasus
Kami mempelajari perbedaan antara pemesinan CNC dan pencetakan 3D melalui dua contoh, yang tampaknya lebih intuitif dan mudah dipahami. Ini adalah 2 proyek yang telah dilakukan DDPROTOTYPE pada tahun 2021. Kami mengambil pemrosesan cangkang plastik dan pemrosesan braket logam sebagai contoh.
Prototipe casing plastik. Pembuatan cangkang plastik untuk elektronik merupakan langkah penting sebelum produksi massal. Manufaktur yang cepat, biaya rendah, dan waktu pengembangan yang singkat adalah persyaratan pelanggan. Terdapat kancing, engsel fleksibel, sambungan pengunci, dan pengencang lainnya di dalam casing elektronik, dll. Semua fungsi ini dapat dicapai dengan permesinan CNC atau pencetakan 3D (FDM atau SLS). Prototipe plastik dengan presisi tinggi dan estetika yang menarik dapat dibuat dengan CNC atau SLS, tetapi FDM kelas desktop memiliki waktu pemrosesan yang lebih singkat dan biaya yang lebih rendah. DDPROTOTYPE merangkum perbandingan setiap proses, seperti yang ditunjukkan pada tabel.
Mesin CNC | FDM desktop | SLS | |
Biaya | $$ | $ | $$ |
Bahan yang biasa digunakan | ABS, Nilon | PLA, ABS, Nilon | Nilon |
Sampel | selama 5 hari | 1.5 Hari | 2Days |
Ketepatan | ± 0.121 mm | ± 0.485 mm | ± 0.287 mm |
Prototipe rumah murah dibuat dengan FDM 3D Printing
Prototipe impeler logam. Impeler logam dapat beroperasi di bawah beban dan suhu tinggi, dan perlu dipasang pada poros presisi. Pelanggan menginginkan dimensi impeler yang lebih presisi dan kualitas material yang lebih baik.
Mesin CNC | SLM/DML | Pengikatan Pengikat | |
Biaya | $$ | $ $ $ $ | $ $ $ |
Bahan Umum | Aluminium, Baja Tahan Karat, Kuningan | Stainless Steel, Aluminium, Titanium, Inconel Cobalt Chrome | Baja Tahan Karat, Kromium Kobalt Inconel, Tungsten, Karbida |
Ketepatan | ± 0.022 mm | ± 0.108 mm | ± 0.214 mm |
Perilaku Mekanik | Sangat Bagus | Sangat Bagus | baik |
9. Ringkasan Cepat
Tidak ada jawaban yang jelas, tidak ada teknologi yang dipersenjatai dengan semua keunggulan, dan baik mesin CNC maupun pencetakan 3D memiliki kelebihan dan kekurangan yang unik, yang akan bergantung pada faktor-faktor seperti bahan, waktu tunggu, kompleksitas geometris, presisi, kuantitas, dan anggaran. . DDPROTOTYPE telah merangkum bagan perbandingan dengan hati-hati untuk referensi Anda.
Mesin CNC | Pencetakan 3D | |
Peralatan mekanis | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
prototyping | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
Biaya | Lebih murah untuk seri menengah-besar | Lebih murah untuk seri kecil |
Waktu penyelesaian | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
Seleksi polimer | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Kompleksitas desain | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Akurasi dimensi | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
Detail dan resolusi | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ |
Ukuran bagian besar | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
Bagus-⭐ Lebih baik-⭐⭐ Terbaik-⭐⭐⭐ | ||
10. Tips memilih metode pembuatan yang tepat
Sebelum memilih proses pembuatan yang tepat, silakan simak tipsnya sebelum mengambil keputusan akhir.
Bagaimana kuantitas memengaruhi pilihan metode pembuatan? Memilih pencetakan 3D patut dipertimbangkan saat Anda membutuhkan batch kecil suku cadang (kurang dari 50 buah). Ketika jumlahnya mencapai 100 hingga 1000 buah, maka permesinan CNC akan lebih baik.
Apakah suku cadangnya rumit? Untuk suku cadang kustom dalam jumlah kecil tetapi sangat kompleks, pencetakan 3D seringkali lebih murah dan lebih cepat. Pemesinan CNC membutuhkan lebih banyak operator dan penyiapan, dan umumnya lebih mahal daripada pencetakan 3D.
Bahan apa yang dibutuhkan? Karena pemesinan CNC adalah teknologi yang lebih matang, ada lebih banyak bahan yang kompatibel. Namun untuk bahan logam superalloy yang sangat sulit diproses, seperti titanium atau TPU fleksibel, sebaiknya pilih pencetakan 3D.
