Ikut saya: 
Pemesinan CNC atau percetakan 3D untuk projek anda?
Kira-kira sedekad yang lalu, berita tentang senjata api bercetak 3D mendominasi tajuk utama dalam akhbar pembuatan, dan percetakan 3D masih menjadi topik hangat hari ini. Dengan perkembangan sains dan teknologi, teknologi percetakan 3D telah menjadi semakin matang, dan bahagian plastik atau logam yang dihasilkan digunakan dalam pelbagai bidang, tetapi ia belum sepenuhnya menggantikan proses pembuatan tradisional, seperti pemesinan CNC, tuangan vakum, pengacuan suntikan, dan sebagainya. Jadi ini menimbulkan kekeliruan bagi pereka. Jika saya mempunyai prototaip atau projek kelompok kecil, bagaimana saya memilih teknologi pemprosesan yang paling sesuai? Dalam catatan ini, saya akan berkongsi beberapa garis panduan teknikal mengenai pemesinan CNC dan percetakan 3D untuk membantu anda memahami bagaimana kedua-duanya berbeza dalam pelbagai dimensi seperti ketepatan, bahan, kos, kualiti, kecekapan dan kelajuan untuk menentukan projek anda. Pilih antara pemesinan CNC atau percetakan 3D.
1，Pengilangan Subtraktif dan Aditif
Perbezaan utama antara kedua-duanya ialah pemesinan CNC adalah pembuatan tolak, manakala percetakan 3D adalah pembuatan aditif.
Pemesinan CNC. Seperti yang kita semua tahu, pemesinan CNC ialah proses pembuatan subtraktif yang bermula dengan sekeping bahan yang kukuh (sering dipanggil kosong) dan kemudian menggunakan alat untuk memotong dan membuang bahan berlebihan untuk menghasilkan bahagian. Ia merupakan salah satu kaedah pembuatan yang paling popular untuk prototaip dan bahagian pengeluaran isipadu kecil hingga tinggi, dengan kebolehulangan, ketepatan dimensi yang tinggi, kemasan permukaan yang tinggi dan keserasian dengan banyak bahan, termasuk kayu, logam dan plastik.
Percetakan 3D. Percetakan 3D berfungsi dalam arah yang bertentangan dan merupakan proses pembuatan tambahan. Walaupun perisian CAD dan CAM juga digunakan untuk melukis dan mencipta bahagian tersuai, ia tidak bermula dengan memotong bahan, tetapi menggunakan filamen plastik (FDM), resin (SLA/DLP), serbuk plastik atau logam (SLS/DMLS/SLM), dsb. Bahan ditambah dan diawetkan lapisan demi lapisan sehingga produk akhir dihasilkan. Percetakan 3D mempunyai keupayaan untuk mencipta geometri yang kompleks, ketepatan yang tinggi, pemulihan yang cepat dan, dalam beberapa kes, kos bahagian yang lebih rendah.
Di luar topik . Jika anda menggabungkan mesin CNC dan pencetak 3D dan memasangnya menjadi peranti yang mempunyai kedua-dua kelebihan, adakah ia satu perkara yang mudah? Pengamal yang mempunyai idea gila ini, seperti ZMorph 2.0 SX, yang kedua-duanya dipasarkan sebagai mesin pengilangan CNC 3 paksi dan juga boleh digunakan sebagai pencetak 3D. Di samping itu, beberapa syarikat baru-baru ini telah menyelesaikan kempen Kickstarter yang berjaya menggunakan mesin gabungan ini, seperti pencetak 3D 3-dalam-1 Mooz. Pada masa ini, mesin yang serasi sedemikian masih dalam peringkat penerokaan.
2. Perbandingan bahan yang digunakan.
Kedua-dua pemesinan CNC dan percetakan 3D serasi dengan pelbagai jenis bahan, termasuk plastik dan logam. Percetakan 3D lebih menjurus kepada pembuatan bahagian plastik. Ini sedang berubah, dengan pengeluar seperti Sistem 3D, Arcam, Logam Desktop dan Markforged membangunkan cara yang lebih baik dan lebih murah untuk mencetak logam 3D.
Pemesinan CNC. Plastik yang paling biasa digunakan dalam pemesinan CNC termasuk ABS, Nilon (PA66), Polikarbonat (PC), Akrilik (PMMA), Polipropilena (PP), POM dan PEEK, antara lain. Aluminium adalah yang paling banyak digunakan dalam pemesinan CNC. Menurut Martin, seorang jurutera di DDPROTOTYPE, pengeluar prototaip termaju di China, “70% daripada bahan kami adalah aluminium, dan pelbagai bahagian yang kami buat digunakan dalam pelbagai industri.” Aluminium adalah bahan kitar semula dengan sifat yang baik dan pemprosesan yang mudah, logam lain yang biasa digunakan termasuk keluli tahan karat, aloi magnesium, aloi zink, aloi titanium, kuprum, dan sebagainya.
Percetakan 3D. Termoplastik yang biasa digunakan untuk percetakan 3D termasuk ABS, PLA, nilon, ULTEM dan fotopolimer lain. Pencetak 3D juga boleh mencetak bahagian untuk seramik dan juga implan manusia. Logam yang paling biasa digunakan dalam percetakan 3D termasuk aluminium, keluli tahan karat, titanium dan Inconel. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa mesin perindustrian cetakan 3D yang mahal (mungkin melebihi $100,000) diperlukan. Sesetengah bahan, seperti superaloi atau TPU (bahan fleksibel) tidak boleh dimesin CNC, jadi proses pembuatan seperti percetakan 3D atau perkakasan pantas mesti digunakan. Percetakan 3D tidak boleh memproses kayu kerana tiada bahan yang boleh mensimulasikan kayu sebenar.
Perbandingan bahan yang biasa digunakan.
Proses Pembuatan | Plastik | Logam |
Pemesinan CNC | ABS, Nylon, Polikarbonat, PEEK, PC, PMMA, PP, POM PEEK, dll. | Aluminium, keluli tahan karat, aloi magnesium, aloi zink, aloi titanium, tembaga, dll. |
Percetakan 3D | ABS, PLA, Nylon, ULTEM, ASA, TPU (bahan fleksibel), dsb. | Aluminium, Keluli Tahan Karat, Titanium, Inconel, dll. |
Sumber data DDPROTOTYPE.
3. Ketepatan dan saiz bahagian mesin
Menurut pasukan DDPROTOTYPE, berdasarkan pengalaman yang banyak, "untuk toleransi, pemesinan CNC adalah lebih baik daripada semua proses pencetakan 3D, malah DMLS." Jika bahagian anda perlu mempunyai toleransi yang ketat, percetakan 3D mungkin bukan pilihan terbaik.
pemesinan CNC. Pemesinan CNC boleh mencapai toleransi yang sangat ketat dan kemasan permukaan yang lebih baik, seperti 0.005mm, dan boleh dimesin dengan tepat untuk bahagian yang sangat besar hingga sangat kecil. Oleh kerana sifat bulat alat, sudut dalam sentiasa mempunyai jejari, tetapi permukaan luar mungkin mempunyai tepi yang sangat tajam.
Percetakan 3D. Pencetak 3D yang berbeza menawarkan ketepatan dimensi yang berbeza. Ketebalan dinding minimum dihadkan oleh saiz pelaksanaan akhir (cth diameter muncung dalam FDM atau saiz titik laser dalam SLS). Oleh kerana bahagian dibina lapisan demi lapisan, bahagian akhir mungkin mempunyai garisan lapisan, terutamanya pada bahagian melengkung. Mesin gred industri boleh membuat bahagian dengan toleransi yang sangat baik. Jika toleransi yang ketat diperlukan, pemesinan diperlukan semasa pasca pemprosesan. Ini menambah langkah tambahan dan kurang cekap daripada pemesinan CNC.
Jadual di bawah menyenaraikan toleransi, ketebalan dinding dan saiz bahagian maksimum untuk pelbagai teknologi
Proses Pembuatan | Toleransi | Min. Ketebalan Lapisan | Maks. membina volum |
CNC | ± 0.005 – 0.125 mm | kedalaman pemotongan 0.01 mm | Sehingga 2000 x 800 x 1000 mm |
SLS | ± 0.3 mm | 0.1-1.5 mm | Sehingga 340 x 340 x 605 mm |
FDM | ± 0.3 mm | 0.2-0.8 mm | sehingga 914 x 610 x 914 mm |
MJF | ± 0.3 mm | 0.08 mm | sehingga 380 x 284 x 380 mm |
DMLS | ± 0.1 mm | 0.4mm | Sehingga 230 x 150 x 150 mm |
Sumber data DDPROTOTYPE.
Seperti yang anda boleh lihat dari ikon, pemesinan CNC boleh menghasilkan bahagian yang lebih besar dan lebih tepat daripada teknik percetakan 3D biasa, seperti FDM, SLS atau MJF, dll. Untuk bahagian dalam peralatan perubatan, aeroangkasa dan bidang lain yang memerlukan ketepatan tinggi, pemesinan CNC adalah pilihan yang ideal.
4. Kelajuan
Teknik percetakan 3D seperti MJF dan FDM diketahui cemerlang dalam pembuatan pantas apabila mengeluarkan bahagian dalam kuantiti yang lebih kecil, bergantung pada geometri dan saiz bahagian. Ini kerana sebaik sahaja fail 3D siap, pilih orientasi, isi dan sokong, dan klik butang, tiada persediaan tambahan diperlukan, dan biasanya hanya mengambil masa beberapa jam untuk bahagian tersebut disiapkan. Pemprosesan pasca bergantung pada proses pemesinan dan keperluan fail 2D.
Pemesinan CNC. Berbanding dengan percetakan 3D, proses pemesinan CNC memerlukan lebih banyak tenaga kerja dan memerlukan lebih ramai operator dan tetapan. Jurumesin mahir memilih bahan, mesin, pengaturcaraan, alat dan kelajuan putarannya, laluan pemotongan, meletakkan lekapan secara manual dan juga membina lekapan tersuai terlebih dahulu. Ini memanjangkan masa pemprosesan. Di samping itu, teknik pemprosesan pasca seperti anodisasi, elektroforesis dan sebagainya boleh diselesaikan di sini yang mungkin memerlukan lebih banyak masa.
Martin berkata, “Di DDPROTOTYPE, jika anda memilih ABS untuk pemesinan 50 keping bahagian sederhana kompleks, masa pemulihan dengan teknologi FDM ialah 1 hari bekerja secara purata, manakala untuk pemesinan CNC, masa pemulihan ialah 3 hari. Jika anda perlu mengeluarkan lebih daripada 500 keping bahagian, kecekapan pembuatan pemesinan CNC akan dimainkan, yang jauh lebih pantas daripada percetakan 3D kerana kebolehulangan pemesinan CNC.” Walaupun sesetengah pencetak di pasaran mempunyai kelajuan cetakan yang mengagumkan, percetakan 3D biasanya menggunakan lebih banyak untuk prototaip berbanding pengeluaran. Untuk sesetengah bahagian berstruktur mudah, ia boleh dimesin dalam beberapa minit pada CNC, tetapi boleh mengambil masa berjam-jam pada pencetak 3D.
5，Kerumitan Model
Percetakan 3D. Percetakan 3D boleh memproses bahagian dalam apa jua bentuk dengan kekangan geometri yang sangat sedikit pada bahagian tersebut. Kebanyakan teknologi 3D seperti FDM atau SLM/DMLS memerlukan struktur sokongan yang boleh ditanggalkan semasa pemprosesan pasca. Mana-mana bahagian plastik bentuk bebas boleh dibuat dengan mudah menggunakan proses gabungan serbuk seperti SLS atau Multi Jet Fusion (MJF), dan tiada sokongan diperlukan. Keupayaan percetakan 3D untuk menghasilkan geometri yang sangat kompleks.
Pemesinan CNC. Sudah tentu, CNC juga boleh memesin bahagian yang agak kompleks. Selalunya, untuk membuat bahagian yang kompleks, perlu dibalikkan semula dan ditetapkan kedudukannya semasa proses pemesinan, kerana walaupun dengan mesin CNC 5 paksi, kadangkala alat tersebut tidak dapat mencapai semua permukaan komponen.
6. Kos
Hanya membincangkan harga, perbezaan antara pengilangan CNC dan percetakan 3D nampaknya tidak membawa kepada kesimpulan yang tepat. Ini berbeza dengan pelbagai faktor, seperti bahan, kuantiti, kesukaran pemprosesan, dsb.
Tidak kira membuat 1 bahagian atau 100 bahagian, kos satu bahagian yang dibuat oleh percetakan 3D pada asasnya tetap sama dan biasanya lebih rendah daripada pemesinan CNC. Untuk kuantiti bahagian yang lebih besar, seperti 100+, pemesinan CNC lebih menjimatkan. Menurut Martin, salah satu tanggapan salah kami yang paling biasa ialah perkhidmatan pemesinan CNC adalah mahal. Malah, prototaip CNC boleh bermula serendah kira-kira $20 setiap bahagian, dengan harga unit menurun secara mendadak apabila lebih banyak kuantiti dihasilkan.
7. Perlindungan alam sekitar
Pemesinan CNC bermula dengan kosong dan menggunakan alat yang berbeza untuk mengeluarkan bahan berlebihan. Akibatnya, sejumlah besar habuk halus dan kepingan kecil bahan tertinggal yang tidak dapat dipulihkan, memerlukan pembersihan dan pelupusan. Dalam proses pencetakan 3D, sebaliknya, bahan mentah dimasukkan ke dalam pencetak untuk membina bahagian lapisan demi lapisan. Proses ini hanya memerlukan penggunaan bahan mentah, tiada kucar-kacir atau sisa, jadi ia adalah proses pembuatan yang lebih mesra alam.
8. Kajian kes
Kami mengkaji perbezaan antara pemesinan CNC dan percetakan 3D melalui dua contoh, yang nampaknya lebih intuitif dan mudah difahami. Ini adalah 2 projek yang telah diusahakan oleh DDPROTOTYPE pada tahun 2021. Kami mengambil pemprosesan cengkerang plastik dan pemprosesan pendakap logam sebagai contoh.
Prototaip perumah plastik. Pembuatan cangkerang plastik untuk elektronik merupakan langkah kritikal sebelum pengeluaran besar-besaran. Pembuatan yang pantas, kos rendah dan masa pembangunan yang dipendekkan adalah keperluan pelanggan. Terdapat kancing, engsel hidup, sambungan saling mengunci dan pengikat lain dalam perumah elektronik dan sebagainya. Semua fungsi ini boleh dicapai melalui pemesinan CNC atau percetakan 3D (FDM atau SLS). Prototaip plastik berketepatan tinggi dan estetik boleh dibuat sama ada dengan CNC atau SLS, tetapi FDM gred desktop mempunyai masa pemprosesan yang lebih singkat dan kos yang lebih rendah. DDPROTOTYPE meringkaskan perbandingan setiap proses, seperti yang ditunjukkan dalam jadual.
Pemesinan CNC | FDM Desktop | SLS | |
kos | $$ | $ | $$ |
Bahan yang biasa digunakan | ABS, Nylon | PLA, ABS, Nylon | Nilon |
Penghantaran | hari 5 | 1.5 Days | 2Days |
Ketepatan | ±0.121mm | ± 0.485 mm | ± 0.287 mm |
Prototaip perumahan kos rendah dibuat dengan Percetakan 3D FDM
Prototaip logam bagi pendesak. Pendesak logam boleh beroperasi di bawah beban dan suhu yang tinggi, dan perlu dimuatkan ke dalam aci yang tepat. Pelanggan memerlukan dimensi pendesak yang lebih tepat dan kualiti bahan yang lebih baik.
Pemesinan CNC | SLM/DMLS | Jetting pengikat | |
kos | $$ | $ $ $ $ | $ $ $ |
Bahan Biasa | Aluminium, Keluli Tahan Karat, Loyang | Keluli Tahan Karat, Aluminium, Titanium, Inconel Cobalt Chrome | Keluli Tahan Karat, Inconel Kobalt Kromium, Tungsten, Karbida |
Ketepatan | ± 0.022 mm | ± 0.108 mm | ± 0.214 mm |
Tingkah Laku Mekanikal | sangat baik | sangat baik | Baik |
9. Ringkasan Pantas
Tiada jawapan yang jelas, tiada teknologi yang bersenjatakan semua kelebihan, dan kedua-dua pemesinan CNC dan pencetakan 3D mempunyai kelebihan dan keburukan uniknya, yang bergantung pada faktor seperti bahan, masa utama, kerumitan geometri, ketepatan, kuantiti dan bajet. . DDPROTOTYPE telah merumuskan carta perbandingan dengan teliti untuk rujukan anda.
Pemesinan CNC | Percetakan 3D | |
Sifat-sifat mekanik | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
prototaip | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
kos | Lebih murah untuk siri pertengahan besar | Lebih murah untuk siri kecil |
Masa pusing balik | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
Pemilihan polimer | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Kerumitan reka bentuk | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Ketepatan dimensi | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
Butiran dan resolusi | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ |
Saiz bahagian besar | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
Baik-⭐ Lebih Baik-⭐⭐ Terbaik-⭐⭐⭐ | ||
10. Petua untuk memilih kaedah pembuatan yang betul
Sebelum memilih proses pembuatan yang betul, sila rujuk petua sebelum membuat keputusan muktamad.
Bagaimanakah kuantiti mempengaruhi pilihan methord pembuatan? Memilih percetakan 3D patut dipertimbangkan apabila anda memerlukan kumpulan kecil bahagian (kurang daripada 50 keping). Apabila kuantiti mencapai 100 hingga 1000 keping, maka pemesinan CNC akan menjadi lebih baik.
Adakah bahagian yang dikeluarkan kompleks? Untuk bahagian tersuai kuantiti yang kecil tetapi sangat kompleks, percetakan 3D selalunya lebih murah dan lebih pantas. Pemesinan CNC memerlukan lebih banyak operator dan persediaan, dan secara amnya kos lebih daripada percetakan 3D.
Apakah bahan yang diperlukan? Memandangkan pemesinan CNC adalah teknologi yang lebih matang, terdapat pelbagai jenis bahan serasi yang lebih luas. Tetapi untuk bahan superaloi logam yang sangat sukar untuk diproses, seperti titanium atau TPU fleksibel, adalah lebih bijak untuk memilih percetakan 3D.
