Mecanizado CNC frente a impresión 3D:esto es lo que los diseñadores de productos deben saber

¿Es usted un diseñador de productos que busca crear prototipos o someterse a una producción en masa? Si es así, es probable que se encuentre en una encrucijada al elegir entre el mecanizado CNC y la impresión 3D para fabricar sus productos.

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

Este artículo cubrirá algunas áreas clave que debe evaluar antes de elegir el mecanizado CNC o la impresión 3D para su proyecto de desarrollo de productos. Además, proporcionaremos información útil sobre cada proceso, características fabricables, idoneidad del material y opciones de posprocesamiento.

Comparación de los procesos:mecanizado CNC frente a impresión 3D

El mecanizado CNC y la impresión 3D tienen un funcionamiento bastante similar:convierten un modelo CAD 3D (diseño asistido por computadora) en un conjunto de instrucciones de computadora para fabricar piezas de forma autónoma. Sin embargo, estos procesos de fabricación difieren en la forma en que fabrican las piezas.

Mecanizado CNC

El mecanizado CNC es una fabricación sustractiva método. Implica quitar porciones de material de un bloque (o pieza de trabajo) para crear la pieza deseada usando herramientas de corte. La tecnología de control numérico por computadora (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 una fabricación aditiva método. Implica agregar materiales capa por capa para formar el producto deseado. El proceso no requiere herramientas ni accesorios especiales.

Figura 2:Proceso de impresión 3D

Geometría, tamaño mínimo de funciones y diferencias de costos

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

Figura 3:Representación de una pieza fresada con CNC

Sin embargo, puede que le resulte difícil crear elementos ocultos y muescas con máquinas CNC.

Las impresoras 3D eliminan el desafío y la limitación de la geometría en el mecanizado CNC, lo que le permite fabricar geometrías complejas. Sin embargo, la mayoría de las impresoras 3D tienen tamaños de características mínimos que oscilan entre 0,25 mm y 0,8 mm e incurren en costos de fabricación y tiempo de entrega considerables, especialmente para piezas de gran volumen.

Además, ligeras variaciones en el tamaño de su producto pueden aumentar significativamente sus costos de fabricación de impresión 3D.

Por ejemplo, considere el modelo CAD en 3D de un cubo de 100x100x100 mm que se muestra en la Figura 4. Le sorprendería saber que este cubo tiene el doble de volumen que un cubo de 80x80x80 mm. Como resultado, si decide imprimir en 3D esta pieza de gran volumen, puede esperar utilizar más materias primas y pagar el doble de lo que pagaría por el cubo más pequeño.

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

Opciones de materiales disponibles

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

Figura 5:Representación 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), cerámica y fotopolímeros. También puede imprimir metales en 3D como aluminio, titanio y superaleaciones, pero tenga en cuenta que los metales impresos en 3D no son baratos.

Figura 6:Representación de un plástico impreso en 3D

Diferencias en el acabado superficial

Las máquinas CNC y las impresoras 3D pueden producir piezas con superficies extremadamente suaves. Sin embargo, si sus piezas requieren una suavidad excepcional para acoplarse con otras piezas, debería considerar el uso de máquinas CNC para fabricarlas. Las máquinas CNC tienen un gran rango de control, lo que le permite lograr tolerancias estrictas y un mayor grado de calidad superficial.

Sin embargo, el mecanizado CNC y la impresión 3D ofrecen una amplia gama de opciones de acabado de superficies. Por ejemplo, con las piezas mecanizadas por CNC, puede anodizarlas, aplicarles una capa de polvo, granallarlas y pasivarlas. Del mismo modo, las opciones de acabado superficial para piezas impresas en 3D incluyen enchapado, granallado y tratamientos térmicos para fortalecer el producto.

Figura 7:Renderizado de una pieza de aluminio anodizado

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

Más información:Tabla de acabado superficial y rugosidad de la superficie

Impresión 3D frente a 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 les decimos a nuestros clientes en Gensun, no existe un método de fabricación perfecto y único. El método ideal depende principalmente del diseño del producto, la geometría, las tolerancias y los requisitos de acabado superficial. Le recomendamos que trabaje con un taller de maquinaria superior con ingenieros capaces de analizar las necesidades de su aplicación con usted.

Gensun Precision Machining es un proveedor líder de servicios de mecanizado CNC e impresión 3D en Asia. Contamos con un equipo de ingenieros y maquinistas altamente experimentados, y tecnologías de fabricación de última generación para que su producto se fabrique correctamente.

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