Impresión 3d es una tecnología de rápido crecimiento con muchas ventajas sobre los métodos de fabricación tradicionales. Sin embargo, tiene sus problemas, incluido que la impresión 3D no se puede usar de manera efectiva para la producción en masa y tiene una velocidad y accesibilidad limitadas. Otra técnica de fabricación para producción baja a media es el mecanizado CNC (control numérico por computadora), una técnica sustractiva bastante común para la creación de piezas. Decidimos comparar las ventajas y desventajas de cada método para establecer dónde son más apropiadas estas tecnologías.

Fabricación sustractiva vs aditiva

La diferencia clave entre la impresión 3D y el mecanizado CNC es que la impresión 3D es una forma de fabricación aditiva, mientras que el mecanizado CNC es sustractivo. Esto significa que el mecanizado CNC comienza con un bloque de material (llamado pieza en bruto) y corta el material para crear la pieza terminada. Para ello se utilizan cortadores y herramientas giratorias para dar forma a la pieza. Algunas ventajas del mecanizado CNC incluyen una gran precisión dimensional, así como muchos materiales compatibles, como madera, metales y plásticos. La impresión 3D, o fabricación aditiva, implica la creación de piezas capa por capa utilizando materiales como filamentos de plástico (FDM), resinas (SLA/DLP), polvos de plástico o metal (SLS/DMLS/SLM). Usando una fuente de energía como un láser o una extrusora calentada, las capas de estos materiales se solidifican para formar la pieza terminada. Las ventajas de la impresión 3D incluyen su libertad de forma, aplicaciones en muchos sectores, precisión, velocidad y capacidad para reducir costos y peso en piezas.

Similitudes clave de la impresión 3D frente al mecanizado CNC

El mecanizado CNC y la impresión 3D tienen algunas cosas básicas en común:

Hacen productos 3D basados en modelos 3D.

Lo hacen siguiendo las instrucciones de una computadora.

Son compatibles con los tipos de archivos STL y OBJ.

Están a la vanguardia de la tecnología.

Son comunes hoy en día.

Sin embargo, más allá de estas similitudes básicas, el mecanizado CNC y la impresión 3D satisfacen demandas muy diferentes y ofrecen diferentes beneficios.

Diferencias clave entre la impresión 3D y el fresado CNC

También hay varios factores importantes que diferencian los dos procesos.

1. Despilfarro

Una de las principales diferencias entre la fabricación aditiva y la sustractiva es la cantidad de residuos que producen. Debido a que el mecanizado CNC quita material, termina produciendo una gran cantidad de residuos que son imposibles de reciclar. Como puede imaginar, la limpieza tiende a ser desordenada. Las impresoras 3D, sin embargo, solo usan la cantidad precisa de material necesario para producir la pieza, por lo que no es necesaria una limpieza posterior. Las impresoras 3D también producen menos ruido, ya que no vibran durante la producción.

2. Tipos de archivos

A excepción de los dos formatos de archivo mencionados anteriormente, el mecanizado CNC y la impresión 3D utilizan tipos de archivo que no son compatibles entre sí.

3. Tamaño de las piezas

Con el fresado CNC, puede fabricar una amplia gama de piezas de diferentes tamaños. En la impresión 3D, por otro lado, las piezas que fabrica no pueden ser más grandes que la cama de impresión. Puede producir componentes grandes con una impresora 3D, pero implicaría dividir el componente en partes más pequeñas, imprimir esas partes por separado y luego ensamblarlas. No hace falta decir que esto agrega una gran cantidad de tiempo al proceso de producción.

4. Disponibilidad de materiales

La fabricación CNC puede trabajar con una amplia gama de materiales, como aleaciones de metal, madera, acrílicos, espuma de modelado y termoplásticos. Las impresoras 3D, por el contrario, funcionan con un número más limitado de materiales, utilizando principalmente plásticos, metales y polímeros. No pueden trabajar con metales con puntos de fusión altos. Además de acomodar muchos materiales, las máquinas CNC también son fáciles de adaptar para usar nuevos materiales. Una impresora 3D, por otro lado, solo puede trabajar con un material.

5. Velocidad

Otra diferencia clave entre CNC y fabricación aditiva es la velocidad. Cuando se trata de producir un producto en masa, el mecanizado CNC es más rápido porque involucra una línea de ensamblaje de máquinas que producen cada pieza. Una sola impresora 3D produce todo el producto de principio a fin, lo que lo hace menos adecuado para la producción a gran escala.

6. Producción

El mecanizado CNC es más preciso, proporcionando precisión al micrómetro más cercano. Esto se debe a que las máquinas CNC tienen una mayor capacidad de tolerancia. La impresión 3D aún está lejos de alcanzar este nivel de precisión.

7. Repetibilidad

Las máquinas CNC pueden producir constantemente un producto de la misma manera cada vez.

8. Calidad

Debido a su mayor tolerancia, las máquinas CNC pueden producir productos con una apariencia más pulida. Los materiales no se deforman durante la fabricación. Sin embargo, las piezas fabricadas con impresoras 3D tienden a doblarse y deformarse, y las líneas de las capas pueden ser visibles, especialmente alrededor de las curvas. Aunque algunas impresoras 3D prometen un alto grado de precisión, a veces fallan. Ambos métodos de fabricación tienen limitaciones geométricas. CNC, por ejemplo, puede producir paredes muy delgadas, pero la impresión 3D tiene limitaciones en este sentido, y el tamaño de su efector final a menudo determina su capacidad.

¿Cuál es la mejor manera de fabricar complejos¿partes?

La complejidad de la pieza es un factor importante a tener en cuenta al elegir entre la impresión 3D y el mecanizado CNC. Ambas tecnologías tienen su parte de limitaciones de diseño, aunque las máquinas CNC pueden producir muchas menos geometrías.

El mecanizado CNC implica varias limitaciones de diseño clave, incluido el acceso y las holguras de la herramienta, los puntos de sujeción o montaje, así como la incapacidad de mecanizar esquinas cuadradas debido a la geometría de la herramienta. Algunas geometrías son incluso imposibles de fabricar con CNC, ya que las herramientas no pueden acceder a todas las superficies de su pieza. Esto también se aplica a los sistemas de 5 ejes.

La mayoría de las geometrías requieren que el operador gire la pieza para que las herramientas puedan acceder a diferentes lados y ángulos. El reposicionamiento aumenta el tiempo de procesamiento y mano de obra y, en algunos casos, se requieren plantillas y accesorios. Todos estos factores elevarán el precio final de la pieza.

En comparación con CNC, la impresión 3D puede producir piezas con muy pocas limitaciones geométricas. Es posible que se necesiten estructuras de soporte para procesos como FDM, pero un poco de posprocesamiento adicional no disminuye la gran libertad de diseño y la capacidad de complejidad que obtiene con la impresión 3D.

Además, los procesos de fusión de lecho de polvo a base de polímeros, como SLS y MJF, pueden producir geometrías orgánicas de forma libre sin necesidad de estructuras de soporte. La capacidad de producir geometrías altamente complejas con relativa facilidad es una de las fortalezas clave de la impresión 3D.

Los mejores consejos y trucos para elegir entre la impresión 3D y el mecanizado CNC

Seleccionar la tecnología de fabricación adecuada para sus piezas personalizadas puede parecer un desafío insuperable, pero no tiene por qué ser así. Hemos reunido algunas reglas generales esenciales que debe seguir si se enfrenta a esta decisión.

Elija el mecanizado CNC si está produciendo piezas en cantidades medias a altas (250-500 piezas) que tienen geometrías relativamente simples

Elija la impresión 3D para cantidades menores de piezas, o prototipos individuales, y si sus diseños tienen geometrías complejas

Al considerar los metales, el CNC puede tener un precio competitivo incluso para cantidades pequeñas, pero aún se aplican limitaciones de geometría

Si está imprimiendo más de 500 piezas, tal vez considere otras tecnologías como el moldeo por inyección (o una combinación de 3DP o CNC y un proceso de formación)

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