CNC frente a impresión 3D:¿cuál es la diferencia?

Cuando desee crear una pieza nueva, puede recurrir a dos métodos de fabricación: mecanizado CNC e impresión 3D g . Aunque ambos procesos son estándar en la actualidad, cada uno ha evolucionado para satisfacer diferentes demandas, por lo que es importante saber qué método se adaptará mejor a sus necesidades.

Descripción general del mecanizado CNC

El control numérico por computadora (CNC) es un tipo común de fabricación sustractiva , lo que significa que elimina los componentes necesarios  de grandes bloques de material. MIT introdujo esta tecnología en 1950 s , y desde entonces se ha convertido en un elemento básico de la industria manufacturera. Por este motivo, también escuchará que la gente lo llama fabricación tradicional.

Mecanizado CNC puede producir piezas que son fuertes y tienen dimensiones precisas. Tiende a ser mejor para motores, maquinaria de aviones y otros campos donde se necesitan piezas robustas. Es común en industrias como la carpintería, la rotulación y el grabado.

Cómo funciona

Primero, un ingeniero crea un modelo 2D o 3D usando CAD o software asistido por computadora e . Luego, el archivo CAD se traduce en instrucciones utilizando un programa de fabricación asistida por computadora (CAM). Una vez que se crean las instrucciones, un programa de posprocesamiento las convierte en comandos específicos y las transfiere a la máquina CNC para su ejecución.

Este proceso generalmente comienza con un bloque de material, que se corta con una serie de herramientas giratorias y cuchillas afiladas. Algunas de las máquinas más básicas se mueven a lo largo de tres ejes, mientras que las máquinas más avanzadas tienen cuatro o cinco hachas . Motores paso a paso o servo  asegúrese de que los movimientos sean precisos.

Algunos tipos comunes de máquinas CNC son:

• Molinos  , que utilizan herramientas de corte rotativas para esculpir componentes.
• Tornos , que giran el material en un husillo.
• Amoladoras , que cortan con una rueda abrasiva.
• Ejercicios , que utilizan un taladro giratorio para tallar material estacionario.
• Enrutadores , que corta componentes a gran escala de madera, plástico y chapa.
• Cortadores de plasma , que utilizan un soplete de plasma para cortar formas bidimensionales en láminas de metal.
• Cortadores láser , que son potentes herramientas de corte bueno para cortar metal, plástico y madera

Las máquinas CNC a menudo implican el uso de múltiples herramientas, como taladros y sierras, para realizar los cortes necesarios. Las máquinas CNC pueden combinar varias herramientas en "células" únicas para maximizar la eficiencia. La mayoría de las máquinas CNC nuevas son completamente electrónicas.

Descripción general de la impresión 3D

La impresión 3D es el nombre popular para fabricación aditiva , que se refiere a la construcción de productos de abajo hacia arriba, agregando una capa a la vez. Inventado en el MIT a fines de la década de 1980, encontró sus primeros usos en la creación de prototipos , pero desde entonces sus aplicaciones se han expandido a una variedad de campos.

La impresión 3D y la fabricación aditiva son de gran utilidad en el campo médico, donde pueden crear órganos, prótesis e implantes . La industria alimentaria también ha hecho uso de esta tecnología, produciendo alimentos exprimiéndolos capa por capa. . Los artistas lo usan regularmente para producir obras de arte y los diseñadores de moda lo usan para crear sus prendas y joyas.

La impresión 3D también tiene algunas aplicaciones exóticas. La gente puede usarlo para hacer selfies en 3D y crear estructuras con forma de coral para ayudar a reparar los arrecifes dañados . La NASA incluso ha desarrollado una impresora 3D de gravedad cero para fabricar piezas en su spacecra pies .

Cómo funciona

Primero, un ingeniero crea un modelo 3D usando CAD. Otra opción es utilizar un escáner 3D, que es un dispositivo que analiza la forma y apariencia de un objeto 3D real y crea un modelo digital a partir de él. Una tercera opción es usar fotogrametría  software, que ayuda a construir objetos 3D simplemente analizando fotografías.

Luego, el modelo completo se analiza en busca de errores, que comúnmente incluyen agujeros y caras que se cruzan .

Luego, un programa llamado cortadora prepara el modelo para la impresora 3D convirtiéndolo en una serie de capas 2D delgadas, produciendo un archivo de código G. Este archivo incluye un conjunto de instrucciones para que las lleve a cabo la impresora.

A continuación, una impresora 3D lee el archivo de código G y coloca el material, una capa a la vez, para producir un objeto tridimensional. La forma en que la impresora deposita estas capas varía, pero estos son algunos métodos comunes:

• Modelado por deposición fundida  , que utiliza un filamento de plástico para producir el producto.
• Sinterización selectiva por láser , que fusiona polvos metálicos calentándolos.
• Fusión láser selectiva , que fusiona polvos metálicos fundiendo completamente los materiales.
• Estereolitografía , que utiliza la luz para hacer que las cadenas de moléculas se unan y formen polímeros.

Según el tamaño y la complejidad del modelo y el método utilizado, el proceso de impresión puede durar desde unas horas hasta unos días.

A veces, el procesamiento posterior es necesario como paso final. Es posible que sea necesario lavar, pulir o sellar el componente antes de que alguien pueda usarlo.

Similitudes clave entre la impresión 3D y el 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 tipos de archivo 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. Tú puedes  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, espumas para modelar 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 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, aun así se las arreglan para fallar a tiempo es . 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.

Fabricación sustractiva frente a aditiva

Otra diferencia significativa entre la impresión 3D y el mecanizado CNC es que uno es un tipo de fabricación sustractiva y el otro es un tipo de fabricación aditiva. Una forma de fabricación da forma a las piezas quitando materiales, mientras que la otra crea piezas añadiendo materiales.

Fabricación sustractiva

El mecanizado CNC es una forma de fabricación sustractiva. Un maquinista comienza con un bloque de material, llamado pieza en bruto. Luego usan herramientas giratorias, taladros y cortadores para dar forma a la pieza en bruto, eliminando material de ella. El espacio en blanco puede estar hecho de plástico, madera o metal.

La fabricación sustractiva produce una cantidad considerable de residuos en forma de material extraído de la pieza en bruto. Una de sus ventajas es que suele permitir una mayor precisión a la hora de cortar y dar forma a una pieza.

Fabricación aditiva

La impresión 3D adopta un enfoque aditivo para la fabricación. En lugar de cortar materiales de un espacio en blanco, agrega materiales al objeto, una capa a la vez. Las capas se unen y la impresora continúa agregándolas hasta que la pieza está terminada. Los materiales utilizados en la fabricación aditiva suelen incluir resinas, polvos metálicos y filamentos de plástico.

La fabricación aditiva produce menos residuos que la sustractiva. También permite más libertad y flexibilidad con respecto a la forma de una pieza.

Factores de decisión clave al elegir un tipo de fabricación

Al considerar las ventajas y desventajas del mecanizado CNC frente a la impresión 3D, también debe sopesar otros factores.

1. Complejidad del Componente

La impresión 3D, debido a su método de fabricación aditivo, suele ser mejor para piezas con geometrías complejas. Sin embargo, solo puede fabricar componentes con un solo material, por lo que hacer una pieza con varios materiales requeriría usar una impresora 3D para cada material.

2. Personalización

Las impresoras 3D también son mejores para crear productos únicos y más personalizados. Los artistas a menudo los usan para hacer una obra de arte, y las industrias médicas como la odontología aprovechan esta tecnología para crear un artículo único que se adapta a un paciente en particular .

3. Tiempo de respuesta

El CNC es mucho más rápido que la impresión 3D, especialmente en la producción a gran escala. Esto se debe a que, por lo general, lleva menos tiempo crear algo tallando un material más grande que crear algo de la nada. Otros factores hacen que las impresoras 3D sean más lentas:cuando trabajan, a menudo tienen que reducir la velocidad para hacerlo bien. Y una vez que las impresoras 3D terminan de fabricar un producto, el trabajo aún no está terminado; es posible que deba lavar o pulir el componente. La forma del componente puede afectar la velocidad de ambos métodos de fabricación. El área de la superficie del componente determina la velocidad a la que las fresadoras CNC terminan un producto, mientras que el volumen total del componente es la clave del tiempo que tarda la impresión 3D.

4. Precisión

Para CNC, puede aumentar la velocidad de producción sacrificando la precisión, lo cual es bueno para aprovechar cuando el tiempo es corto y no necesita un alto nivel de precisión, como cuando se prueban prototipos. Las impresoras 3D, por otro lado, no pueden aumentar su velocidad de producción. La única forma de hacerlo es comprar una impresora más rápida.

5. Flexibilidad

Aunque generalmente son más lentas para producir un componente, las impresoras 3D son flexibles y pueden cambiar rápidamente entre trabajos. Entonces, si está haciendo una pequeña cantidad de varios artículos diferentes, la impresión 3D puede ser la mejor opción.

6. Costo

El costo de la impresión CNC versus 3D a menudo depende de la cantidad de artículos que desea. Si desea fabricar una gran cantidad de algo, CNC es la mejor opción porque el costo por unidad disminuye . Para la impresión 3D, el costo por unidad es el mismo sin importar cuántos fabriques, por lo que suele ser más económico para pequeñas cantidades. Incluso entonces, sin embargo, el mecanizado CNC puede ser más rentable con productos que involucran metales. El precio de los productos CNC aumenta a medida que el producto se vuelve más complejo y requiere un mayor grado de precisión. El precio de los productos impresos en 3D sigue siendo el mismo, independientemente de la complejidad del proyecto.

7. Volumen de producto

CNC encaja con la producción en masa, por lo que puede producir una producción mucho mayor a la vez. Una máquina CNC puede producir cientos de piezas en el tiempo que tarda una impresora 3D en hacer solo uno.

8. Material del componente

Las impresoras CNC y 3D funcionan en su mayoría con diferentes materiales, por lo que los materiales que necesita a veces determinarán qué tecnología debe usar. CNC puede trabajar con una gama más amplia de materiales, incluidos metales de alta densidad, madera, cera y plástico. Debido a que puede trabajar con metales pesados, es más adecuado para la construcción de componentes para motores, aviones y otros entornos exigentes que requieren que las piezas sean particularmente fuertes y resistentes al calor. Las impresoras 3D funcionan con menos tipos de materiales, como resinas y plásticos específicos, y estos materiales generalmente no son lo suficientemente fuertes como para servir como piezas para motores u otra maquinaria. Las impresoras 3D son más adecuadas para crear productos para uso personal en el hogar.

Beneficios del mecanizado CNC sobre la impresión 3D

La impresión 3D es una tecnología más joven y, aunque sin duda se producirán avances en el futuro, todavía es relativamente limitada en cuanto a los materiales y beneficios que ofrece. Estas son algunas de las ventajas del mecanizado CNC.

1. Costo

El mecanizado CNC es más rentable en la mayoría de las cantidades. Si bien el costo por unidad se mantiene igual con las impresoras 3D, se vuelve más económico con el mecanizado CNC.

2. Velocidad

Si necesita su producto más rápido y no es necesario un alto nivel de calidad, las máquinas CNC pueden trabajar a mayor velocidad.

3. Variedad

CNC puede hacer un producto con casi cualquier material que desee, y en prácticamente cualquier tamaño que desee.

4. Fuerza

Las máquinas CNC pueden fabricar piezas lo suficientemente resistentes para motores y aviones.

5. Calidad

Pueden fabricar productos de alta calidad y precisión que las impresoras 3D actuales no pueden igualar.

6. Consistencia

Debido a su alto grado de precisión, harán su parte de la misma manera cada vez.

Solicite un presupuesto para su pieza

Aunque la impresión 3D y CNC satisfacen diferentes demandas, American Micro Industries cree que, en la gran mayoría de los casos, CNC es el método más barato, rápido y de mayor calidad para fabricar sus piezas. Consulte la amplia variedad de materiales que tenemos disponibles y solicite un presupuesto de mecanizado CNC para su pieza hoy mismo.