Mecanizado CNC vs. impresión 3D: Claves esenciales para diseñadores de productos

¿Eres un diseñador de productos buscando crear prototipos o someterte a producción en masa? Si es así, probablemente estarás en una encrucijada al elegir entre mecanizado CNC e impresión 3D para hacer tus productos.

El mecanizado CNC y la impresión 3D —dos de los métodos de fabricación más populares hoy en día— pueden fabricar casi cualquier diseño de producto que se te ocurra. Sin embargo, cada método tiene su modo de operación único, ventajas y capacidad, lo que los hace ideales para diferentes escenarios de diseño de ingeniería.

Este artículo cubrirá algunas áreas clave que necesitas evaluar antes de elegir mecanizado CNC o impresión 3D para tu proyecto de desarrollo de producto. Además, proporcionaremos información útil sobre cada proceso, características fabricables, idoneidad de materiales y opciones de post-procesado.

Comparando los procesos: Mecanizado CNC vs. Impresión 3D

El mecanizado CNC y la impresión 3D son bastante similares en operación: convierten un modelo 3D CAD (diseño asistido por computadora) a un conjunto de instrucciones de computadora para fabricar piezas autónomamente. Sin embargo, estos procesos de fabricación difieren en cómo fabrican las piezas.

Mecanizado CNC

El mecanizado CNC es un método de fabricación sustractiva. Implica remover porciones de material de un bloque (o pieza de trabajo) para crear la pieza deseada usando herramientas de corte. La tecnología de Control Numérico Computarizado (CNC) controla la secuencia de movimiento de la herramienta de corte (y la pieza de trabajo) para crear la pieza deseada.

Figura 1: Proceso de mecanizado CNC

 

Impresión 3D

La impresión 3D es un método de fabricación aditiva. Implica agregar materiales capa por capa para formar el producto deseado. El proceso no requiere herramientas o fijaciones especiales.

Figura 2: Proceso de impresión 3D

 

Geometría, tamaño mínimo de característica y diferencias de coste

La naturaleza sustractiva del mecanizado CNC hace posible crear una amplia gama de geometrías complejas con un tamaño mínimo de característica de 1 mm. Por ejemplo, las fresadoras CNC son ideales para crear agujeros, cortes angulares y cavidades, mientras que los tornos CNC son más adecuados para formas cilíndricas complejas.

Figura 3: Renderizado de una pieza fresada por CNC

 

Sin embargo, podrías encontrar desafiante crear características ocultas y rebajes (undercuts) usando máquinas CNC.

Las impresoras 3D eliminan el desafío y limitación de geometría en el mecanizado CNC, permitiéndote fabricar geometrías complejas. Sin embargo, la mayoría de las impresoras 3D tienen tamaños mínimos de característica que van entre 0.25 mm y 0.8 mm e incurren en costes de fabricación y plazos de entrega sustanciales, especialmente para piezas de gran volumen.

Además, ligeras variaciones en el tamaño de tu producto pueden aumentar significativamente tus costes de fabricación en impresión 3D.

Por ejemplo, considera el modelo CAD 3D de un cubo de 100x100x100 mm mostrado en la Figura 4. Te sorprendería saber que este cubo tiene el doble de volumen que un cubo de 80x80x80 mm. Como resultado, si decides imprimir en 3D esta pieza de gran volumen, puedes esperar usar más materias primas y pagar el doble que por el cubo más pequeño.

Figura 4: La variación en el tamaño del producto puede aumentar significativamente tus costes de fabricación en impresión 3D.

 

Opciones de materiales disponibles

Las máquinas CNC son compatibles con una amplia gama de materiales, incluyendo metales, plásticos, madera y compuestos, siempre que estos materiales estén disponibles en bloques. Por ejemplo, materiales comúnmente usados para mecanizado CNC incluyen aluminio, acero inoxidable, latón, titanio, aleación de zinc, policarbonato acrílico, polipropileno y PEEK.

Figura 5: Renderizado de una pieza de aluminio mecanizada por CNC

 

Las impresoras 3D también son compatibles con varios materiales pero se usan más comúnmente para plásticos (como ABS, nailon, PLA, ULTEM y PEEK), cerámicas y fotopolímeros. También puedes imprimir en 3D metales como aluminio, titanio y superaleaciones, pero ten en cuenta que los metales impresos en 3D no salen baratos de la línea.

Figura 6: Renderizado de un plástico impreso en 3D

 

Diferencias en acabado superficial

Las máquinas CNC y las impresoras 3D pueden producir piezas con superficies extremadamente suaves. Sin embargo, si tus piezas requieren suavidad excepcional para acoplarse con otras piezas, deberías considerar usar máquinas CNC para fabricarlas. Las máquinas CNC tienen un gran rango de control, permitiéndote lograr tolerancias ajustadas y un mayor grado de calidad superficial.

No obstante, el mecanizado CNC y la impresión 3D ofrecen una amplia gama de opciones de acabado superficial. Por ejemplo, con piezas mecanizadas por CNC, puedes anodizar, recubrir en polvo, chornear (bead blast) y pasivarlas. Del mismo modo, las opciones de acabado superficial para piezas impresas en 3D incluyen plateado, chorneado y tratamientos térmicos para fortalecer el producto.

Figura 7: Renderizado de una pieza de aluminio anodizado

 

Figura 8: Renderizado de una pieza mecanizada por CNC con acabado de recubrimiento en polvo

Más información: Acabado superficial y tabla de rugosidad superficial

Impresión 3D vs. Mecanizado CNC: Cómo elegir el método ideal

Como hemos discutido, el mecanizado CNC y la impresión 3D pueden fabricar muchos tipos de piezas.

Sin embargo, como siempre decimos a nuestros clientes en Gensun, no hay un método de fabricación perfecto, único para todos. El método ideal depende principalmente de tu diseño de producto, geometría, tolerancias y requisitos de acabado superficial. Recomendamos que trabajes con un taller de primera con ingenieros capaces de discutir tus necesidades de aplicación contigo.

Gensun Precision Machining es un proveedor líder de servicios de mecanizado CNC e impresión 3D en Asia. Tenemos un equipo de ingenieros y mecanizadores altamente experimentados, y tecnologías de fabricación de vanguardia para hacer tu producto bien.

Más información sobre nuestros servicios de mecanizado CNC e impresión 3D.

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Nota: Este artículo se publicó originalmente en junio de 2021 y se actualizó en mayo de 2022