Impressão 3D vs CNC – manufatura aditiva e manufatura subtrativa

Imagem da 3DHUBS

O que é CNC?

A usinagem CNC é uma tecnologia de fabricação subtrativa comum. Ao contrário da impressão 3D, o processo normalmente começa com um bloco sólido de material (em branco) e remove o material para obter a forma final necessária, usando uma variedade de ferramentas ou cortadores rotativos afiados.

O CNC é um dos métodos mais populares de fabricação, tanto para pequenos trabalhos pontuais quanto para produção de médio a alto volume. Oferece excelente repetibilidade, alta precisão e uma ampla variedade de materiais e acabamentos de superfície.

Impressora 3D materiais complexos

Oque é Impressão 3D?

Os processos de Manufatura Aditiva (AM) ou Impressão 3D criam peças adicionando material uma camada de cada vez. Os processos AM não requerem ferramentas ou acessórios especiais, portanto, os custos iniciais de configuração são reduzidos ao mínimo.

Neste artigo, apresentamos as principais considerações tecnológicas para ajudá-lo a escolher a tecnologia certa para o seu aplicativo. Nós nos concentramos em peças funcionais e protótipos feitos de metais ou plásticos. Os processos de impressão 3D mais adequados para esse fim são SLS ou FFF para plásticos e SLM / DMLS ou Binder Jetting para metais.

Selecionando a Tecnologia Certa

Ao escolher entre CNC e fabricação aditiva (AM), existem algumas diretrizes simples que podem ser aplicadas ao processo de tomada de decisão.

Como regra geral, todas as peças que podem ser fabricadas com esforço limitado por meio de um processo subtrativo geralmente devem ser usinadas em CNC. Geralmente, só faz sentido usar a impressão 3D nos seguintes casos:

  • Quando os métodos tradicionais não conseguem produzir a peça, por exemplo, para geometrias altamente complexas e otimizadas para topologia.
  • Quando um tempo de rotação rápido é crítico; As peças impressas em 3D podem ser entregues dentro de 24 horas.
  • Quando baixo custo é essencial; para pequenos volumes, a impressão 3D geralmente é mais barata que a CNC.
  • Quando houver um pequeno número de peças idênticas necessárias (menos de 10).
  • Quando são necessários materiais que não podem ser usinados com facilidade, como superligas metálicas ou TPU flexível.

O CNC oferece maior precisão dimensional e produz peças com melhores propriedades mecânicas em todas as três dimensões, mas isso geralmente tem um custo maior, especialmente quando os volumes são pequenos.

Se forem necessárias quantidades maiores de peças (centenas ou mais), nem o CNC nem o AM podem ser uma opção competitiva em termos de custo. As tecnologias tradicionais de moldagem, como a fundição por modelo perdido ou a modelagem por injeção, geralmente são a opção mais econômica, devido aos mecanismos de economias de escala.

Características do Processo

Precisão dimensional

A usinagem CNC oferece tolerância rígida e excelente repetibilidade. Peças muito grandes a muito pequenas podem ser usinadas com precisão no CNC. Devido ao formato da ferramenta de corte, os cantos internos sempre terão um raio, mas as superfícies externas podem ter bordas afiadas e podem ser usinadas com uma espessura muito fina. Diferentes sistemas de impressão 3D oferecem precisão dimensional diferente. Máquinas industriais podem produzir peças com muito boas tolerâncias. Se forem necessárias folgas apertadas, as dimensões críticas podem ser impressas em 3D de grandes dimensões e usinadas durante o pós-processamento. A espessura mínima da parede das peças impressas em 3D é restrita pelo tamanho do efetor final (por exemplo, o diâmetro do bico em FFF ou o tamanho do ponto do laser no SLS). Como as peças são fabricadas uma camada por vez, as linhas da camada podem ser visíveis, especialmente em superfícies curvas. O tamanho máximo da peça é relativamente pequeno, pois o processamento de impressão 3D geralmente exige um controle ambiental rigoroso.

Nas impressoras DDDROP, o gabinete fechado auxilia na manutenção da temperatura da câmara de impressão. Mas isto não é o suficiente: a DDDROP desenvolveu um mecanismo de sensoriamento que controla e ajusta a impressão ao longo do processo. Este mecanismo evita deturpações e perda de material e peças, além de manter o padrão da impressão, possibilitando a impressão de pequenas séries.

Materiais

CNC é usado principalmente para usinagem de metais. Também pode ser usado para usinagem de termoplásticos, acrílicos, madeiras macias e madeiras duras, espumas para modelagem e cera para usinagem.

Excelentes propriedades mecânicas e térmicas com comportamento totalmente isotrópico.

Restrições dimensionais devido ao tamanho do espaço em branco (o uso de um tamanho em branco não padrão aumentará o custo)

Peça em Alumínio. Terminal de Braço Robótico.
Peça complexa feita com molde PLA na DDROP EVO TWIN e depois Modelo Perdido em Aço

A impressão 3D é predominantemente usada com plásticos e, em menor grau, com metais. Algumas tecnologias podem produzir peças de cerâmica, cera, areia e compósitos. Os materiais de impressão 3D são um tópico complexo que será discutido em artigos dedicados da Base de Conhecimento.

Ampla variedade de materiais com uma ampla gama de propriedades físicas.

Materiais difíceis de usinar (como TPU e superligas metálicas) podem ser impressos em 3D.

Pode ter propriedades mecânicas menores em comparação com as peças do CNC (normalmente não são totalmente isotrópicas).

Complexidade do Modelo

Existem várias limitações que devem ser consideradas ao projetar peças para usinagem CNC, incluindo acesso e folgas da ferramenta, pontos de fixação ou montagem, bem como a incapacidade de usinar cantos quadrados devido à geometria da ferramenta.

Algumas geometrias são impossíveis de serem usinadas no CNC (mesmo nos sistemas CNC de 5 eixos), pois a ferramenta não pode acessar todas as superfícies de um componente. A maioria das geometrias exige a rotação da peça para acessar os diferentes lados. O reposicionamento aumenta o tempo de processamento e mão-de-obra, podendo ser necessários gabaritos e acessórios personalizados, afetando o preço final.

A impressão 3D tem muito poucas restrições de geometria em comparação com o CNC. As estruturas de suporte são necessárias na maioria das tecnologias, como FFF ou SLM / DMLS, e são removidas durante o pós-processamento.

Dicas Importantes

A seleção da tecnologia certa para a sua aplicação é crucial e pode ser resumida nas seguintes regras práticas:

  • A usinagem CNC é mais adequada para quantidades médias a altas (menos de 250 a 500 peças) e geometrias relativamente simples.
  • A impressão 3D geralmente é melhor para pequenas quantidades (ou protótipos únicos) e geometrias complexas.
  • Ao considerar metais, o CNC pode ser competitivo em preço, mesmo em pequenas quantidades, mas as limitações de geometria ainda se aplicam.
  • Quando as quantidades são altas (mais de 250 – 500 peças), outras tecnologias de conformação são mais adequadas.

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