Проектирование 3D-моделей для станков с ЧПУ и 3D-принтеров часто осуществляется на одном и том же программном обеспечении, но уже на следующем этапе подготовки выходных данных используются абсолютно различные методы преобразования. Так, для обработки с ЧПУ используется твердотельная модель, образованная объемными элементами — телами, а для 3D-печати поверхностная — состоящая из полигонов или оболочки.
Несмотря на то, что 3D-печать может показаться развивающейся и не до конца сформированной технологией, новые принтеры продолжают появляться на производствах в качестве альтернативы станкам с ЧПУ. Многие компании, знакомясь с 3D-печатью, сталкиваются со сложностью новой технологии, но продолжают искать способы и области ее применения в своем бизнесе.
Фрезерные станки с ЧПУ и 3D-принтеры обладают разными технологическими возможностями и ограничениям, которые позволяют решать разные задачи.
Фрезерный станок с ЧПУ позволяет эффективно производить в больших тиражах крупные, тяжелые и высокоточные изделия, которые можно использовать для производства торгового и промышленного оборудования, машин, двигателей. Технология с ЧПУ позволяет также производить небольшие партии продукции, но как правило, с более высокой стоимостью единицы.
Гибкость 3D-печати даёт возможность быстро переключаться между различными изделиями. Однако, поскольку стоимость единицы продукта всегда одинакова, независимо от количества, использование 3Д-печати экономически не обосновано для крупных тиражей.
Адаптируемость 3D-печати делает ее полезной для создания уникальных, персонализированных дизайнов, например, для производства индивидуальных имплантатов для травматологии или стоматологии.
При выборе между ЧПУ и 3D-печатью, есть несколько простых рекомендаций, которые можно применить к процессу принятия решений.
• традиционные методы не позволяют изготовить деталь, например, для очень сложных геометрий
• время производства имеет решающее значение, напечатанные детали могут быть произведены в течение 24 часов
• низкая стоимость для небольших тиражей, количество идентичных деталей (менее 10)
• материалы, которые сложно обработать, но есть возможность напечатать, например, сплавы некоторых металлов
• предлагает высокую точность и равномерность механических свойств во всему объему изделия (изотропность, в противовес анизотропным свойствам у напечатанных изделий), но обычно это обходится дороже, особенно при небольших объемах
• стабильность временных затрат и результат при отработанном технологическом процессе
При этом ключевым фактором является общее количество изделий — тираж. И если требуется массовое производство изделий (сотни и более), то ни ЧПУ, ни 3D-печать не могут быть экономически выгодным вариантом. Традиционные технологии формования, такие как литьё по выплавляемым моделям или литьё под давлением будут лучшим выбором.
Обработка с ЧПУ в основном применяется для обработки металлов и модельных пластиков:
• Пластмассы: ABS, нейлон, поликарбонат, ПЭЭК3D-печать преимущественно работает с пластмассами и, в меньшей степени, с металлами:
• Пластмассы: нейлон, PLA, ABS, ULTEM, ASA, TPU
• Металлы: титан, нержавеющая сталь, кобальт-хромовые сплавы
Существует ряд ограничений, которые необходимо учитывать при проектировании деталей для обработки с ЧПУ, включая доступ к инструменту и допуски. Особенность обработки с ЧПУ — внутренние углы изделия, которые всегда имеют радиус из-за формы режущего инструмента, но внешние поверхности могут иметь острые края. Также большинство нестандартных геометрий требуют вращения детали для доступа к различным сторонам. Перестановка заготовки увеличивает время обработки, также могут потребоваться нестандартные приспособления и дополнительный крепеж, что в совокупности влияет на окончательную стоимость изделия. Читайте рекомендации по проектированию для обработки с ЧПУ.
Способность создавать очень сложные геометрии является одним из ключевых преимуществ 3D-печати. Технология имеет меньше ограничений, но при этом следует учитывать возможную толщину стенки детали, габаритные размеры, а также необходимость в построении поддержки для большинства типов печати.
Основное отличие процесса обработки с ЧПУ в том, что после поступления CAD-файла на производство технолог или инженер прорабатывает выбор инструмента, скорость обработки, траекторию движения инструмента и изменение положения детали. Все эти факторы сильно влияют на качество конечной детали и время работы. То есть процесс подготовки является трудоёмким, а также само производство в большинстве случает требует присутствия оператора.
В 3D-печати оператор принтера подготавливает выбирает ориентацию модели в принтере и добавляет поддержку, а затем отправляет файл на принтер, где он печатается без дополнительного участия специалиста.
Также к деталям как после механической обработки, так и 3D-печати может быть применён ряд методов постобработки, которые улучшают функциональность и внешний вид изделия:
• cтруйная обработка
В определенной степени технологии ЧПУ и 3D-печать частично совпадают по своим возможностям, но у каждой из них есть свои сильные и слабые стороны, которые делают их подходящими для решения конкретных задач.
Фрезерные станки с ЧПУ обычно лучше всего подходят для проектов, в которых требуются сложные высокоточные изделия с тиражом производства от 100 до 1000 изделий. 3D-печать идеально подходит для создания прототипов и персонализированных, индивидуальных продуктов.
Сравните также:
Литьё полиуретана против литья под давлением
Технологии 3D-печати
Виды и свойства полиуретана
