Impresión 3D frente a mecanizado CNC:diferencias clave explicadas

El mecanizado CNC y la impresión 3D son métodos de fabricación extremadamente destacados hoy en día, no sólo aquí en Xometry sino a nivel mundial. Si bien se diferencian en casi todos los aspectos, son competidores directos en la creación de piezas sólidas, y una de sus mayores diferencias es que un método funciona eliminando material, mientras que el otro lo agrega capa por capa. Descubramos más.

Definición de impresión 3D y comparación con el mecanizado CNC

También conocida como fabricación aditiva, la impresión 3D en realidad se refiere a una familia de procesos que funcionan de manera similar. Se diseña un modelo en una computadora y luego se corta en diferentes partes. El espesor se establece de acuerdo con la máquina y la configuración que se utilizan, y la impresora tomará esa información y construirá cada capa hasta que toda la pieza esté terminada. Así es como puede convertir una serie de pasos 2D en un objeto 3D:adhiriendo cada capa a la que está debajo y uniéndolas también internamente. Estas máquinas normalmente pueden trabajar con muchos materiales diferentes, algunos de los cuales incluyen filamentos de polímeros extruidos, resinas sensibles a la luz, polvos fundidos con láser, materia prima para filamentos, ondas y materiales biológicos.

Para producir piezas con fabricación aditiva, necesitará algo más que una impresora. También necesitará un paquete CAD (diseño asistido por computadora) para crear su diseño y guardarlo como un archivo STL (estereolitografía). Luego, un paquete de software de corte utilizará ese archivo STL para darle a la impresora una serie de instrucciones 2D para fabricar la pieza. Los sistemas de impresión 3D comenzaron a aparecer en el mercado a finales de la década de 1980, aunque no son tan eficientes ni tan ampliamente compatibles con los materiales como lo son las impresoras 3D modernas. La siguiente imagen es un ejemplo de una impresora 3D FDM:

Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre ¿Qué es la impresión 3D?

Hay varias razones por las que la impresión 3D es tan popular, empezando por el hecho de que es relativamente rápida de configurar y no cuesta grandes cantidades de dinero crear formas complejas. Tampoco requiere ninguna intervención durante el proceso; simplemente puedes dejar que haga lo suyo hasta que termine. Además, muchas impresoras 3D son aptas para oficinas y principiantes. 

Sin embargo, algunos posibles inconvenientes son que las piezas impresas en 3D pueden variar significativamente en resistencia, especialmente en comparación con la resistencia del material original. Por ejemplo, si utilizara FFF (fabricación con filamento fundido) para imprimir una pieza de ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), es posible que solo sea aproximadamente un 10 % más resistente que el ABS sólido. Pero algo como SLS (sinterización selectiva por láser) que utiliza nailon puede resultar casi un 100% tan resistente como el nailon sólido. Además, la impresión 3D es buena para la precisión dimensional, pero puede ser complicada cuando se trata de piezas y características extremadamente precisas, y tiene problemas con superficies lisas, especialmente cuando se trata de la resolución Z (la altura de la capa), que puede crear escalones visibles en superficies inclinadas o curvas.

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D en comparación con el mecanizado CNC?

Las ventajas de la impresión 3D frente al mecanizado CNC son:

1. La impresión 3D produce piezas con formas netas rápidamente, mientras que el mecanizado CNC requiere una configuración individual y (generalmente) programación manual además de supervisión.
2. La impresión 3D es generalmente un método de menor costo que otras formas de crear formas netas complejas. Requiere una configuración mínima y una intervención operativa. Es común que los componentes CNC cuesten 10 veces el precio de las piezas impresas en 3D.
3. Las impresoras 3D que son aptas para la oficina y requieren solo habilidades modestas en configuración y mantenimiento son cada vez más comunes. También son cada vez más capaces de satisfacer la mayoría de las necesidades. El CNC sigue siendo un proceso de ingeniería pesada y altamente calificado que requiere habilidades constantemente renovadas por parte de los operadores.

¿Cuáles son las desventajas de la impresión 3D en comparación con el mecanizado CNC?

Las desventajas de la impresión 3D frente al mecanizado CNC son:

1. Varios procesos de impresión 3D ofrecen resistencia variada en comparación con las propiedades "nativas" de los materiales. Por ejemplo, se informa tan sólo un 10 % de material UTS para FFF en ABS, y hasta un 100 % para SLS de nailon. El mecanizado CNC produce piezas en materiales nativos intactos, por lo que la resistencia es generalmente alta.
2. La impresión 3D puede lograr una buena precisión dimensional, pero cuando se requiere alta precisión puede ser un desafío. El mecanizado CNC es muy preciso y permite una mayor precisión mediante un procesamiento más lento.
3. La impresión 3D generalmente se ve afectada por la mecánica del proceso relacionada con el acabado de la superficie. La resolución Z, en particular, provoca superficies escalonadas y alteraciones visuales. El acabado de la superficie CNC es igual al mecanizado; puede ser extremadamente uniforme y muy preciso si las trayectorias de corte se programan para un acabado suave.

Definición de mecanizado CNC y comparación con la impresión 3D

El mecanizado CNC (control numérico por computadora), un proceso de fabricación computarizado, utiliza software y códigos que han sido programados de antemano para controlar el movimiento de varias herramientas de corte y modelado, como tornos, fresas y amoladoras, y crear una variedad de piezas de mecanizado CNC. La idea se atribuye a James Parson, que intentaba encontrar una mejor manera de fabricar palas de helicópteros y aviones. En 1958, Richard Kegg, junto con ingenieros del MIT, crearon la primera fresadora CNC. Aunque el proceso puede ser bastante costoso y complicado de configurar, vale la pena si desea fabricar piezas duraderas y de alta calidad con superficies lisas. Puede obtener más información sobre el mecanizado CNC leyendo nuestro artículo dedicado. Así es como se ve una máquina CNC:

La impresión 3D ofrece ventajas en términos de coste y tiempo para construir piezas. El mecanizado CNC, por otro lado, puede ofrecer una estrecha correlación con las características de producción en masa siempre que la precisión de la pieza sea un factor crítico.

Impresión 3D frente a mecanizado CNC:comparación de costes potenciales

El mecanizado CNC asumirá todos los costos de programación y configuración y será costoso en comparación con la impresión 3D, a menudo de cinco a diez veces más caro. Sin embargo, siempre que se requiera una serie de prototipos con pequeños ajustes, las piezas modificadas cortadas con CNC tendrán un coste de instalación mucho menor, mientras que una segunda pieza impresa en 3D costará lo mismo que la primera.

Impresión 3D versus mecanizado CNC:Comparación de velocidades

La preparación para la impresión de un componente 3D requiere poco tiempo de configuración antes de que pueda comenzar la impresión. Aunque la impresión es lenta en algunos aspectos, es probable que la mayoría de las impresiones se completen en unas pocas horas y estén listas para usar. El mecanizado CNC, por otro lado, requiere una preparación especializada en programación para la selección y la trayectoria de la fresa. A menudo se requieren plantillas personalizadas o modificadas para retener la pieza durante el procesamiento (incluido el posible reposicionamiento de la pieza). Esto puede consumir un tiempo considerable antes del primer corte. Sin embargo, el corte es generalmente rápido y las piezas complejas generalmente se pueden completar en una hora o menos de mecanizado real. El tiempo total de preparación y mecanizado puede ser de un día o más, dependiendo de la complejidad.

Impresión 3D frente a mecanizado CNC:comparación de volúmenes

Cuando el extenso esfuerzo de configuración se puede compartir entre varias piezas, el mecanizado CNC puede producir piezas más rentables en comparación con la impresión 3D. La impresión 3D tiene menos ventajas de volumen, ya que cada pieza requiere los mismos costes de material y máquina, independientemente del volumen.

Impresión 3D versus mecanizado CNC:Comparación de materiales

En la selección de materiales (y entrega exitosa de las propiedades del material), el CNC ofrece mejores opciones. Básicamente, la elección del material está abierta a todos los materiales de ingeniería, incluido el mecanizado CNC por erosión por chispa de aceros para herramientas pretemplados. Las piezas mecanizadas por CNC ofrecen las propiedades nativas del material de la palanquilla, sin verse alteradas en gran medida por las características de procesamiento.

Las piezas impresas en 3D están restringidas a aquellas respaldadas por procesos particulares. Los métodos de construcción de la particular tecnología de impresión 3D imponen severas restricciones a la entrega de propiedades. Las impresiones a menudo se ven debilitadas por el "grano" anisotrópico en el método de construcción, la porosidad, la mala unión de las capas y la sustitución de materiales imprimibles pero que no son de ingeniería.

Preguntas frecuentes sobre la impresión 3D y el mecanizado CNC

¿Cuáles son las alternativas mutuas a la impresión 3D y el mecanizado CNC?

Sí, por supuesto. Una alternativa que potencialmente podría adaptarse a ambos es el moldeo por inyección, ya que es un proceso de una sola operación que puede producir piezas idénticas a su archivo 3D. Pero hacer los moldes para esto puede ser bastante costoso y llevar mucho tiempo, por lo que realmente vale la pena si estás fabricando un montón de piezas. Entonces, en última instancia, especialmente en comparación con los trabajos diarios de impresión 3D, el moldeo por inyección no es tan práctico.

¿Cuáles son las similitudes entre la impresión 3D y el mecanizado CNC?

La impresión 3D y el mecanizado CNC son similares en el sentido de que ambos procesos pueden producir productos funcionales. Sin embargo, en términos de procesos, la impresión 3D y el mecanizado CNC no tienen nada en común.

¿Cuáles son las otras comparaciones para la impresión 3D además del mecanizado CNC?

Algunos tipos de impresión 3D utilizan láseres, como SLS (sinterización selectiva por láser), DMLS (sinterización directa por láser de metal) y SLM (fusión selectiva por láser) y, al igual que el corte por láser, también se utiliza en muchas industrias y funciona con muchos metales diferentes. Pero el corte por láser utiliza ese mismo láser para grabar o cortar material de una pieza de trabajo, en lugar de acumularlo. Puedes leer más en nuestro artículo Impresión 3D vs. Corte por láser.

¿Cuáles son las otras comparaciones entre el mecanizado CNC además de la impresión 3D?

De manera similar al mecanizado CNC, la fundición a presión es otra excelente manera de fabricar piezas metálicas complejas. Pero la fundición a presión no es realmente barata, especialmente en lo que respecta a los costes de herramientas. Sin embargo, si está interesado en grandes tiradas de producción, el costo se reduce, lo que la convierte en una opción más comparable.

Kat de Naoum

Kat de Naoum es una escritora, autora, editora y especialista en contenido del Reino Unido con más de 20 años de experiencia en escritura. Kat tiene experiencia escribiendo para una variedad de organizaciones técnicas y de fabricación y ama el mundo de la ingeniería. Además de escribir, Kat fue asistente legal durante casi 10 años, siete de los cuales estuvieron en finanzas navales. Ha escrito para muchas publicaciones, tanto impresas como en línea. Kat tiene una licenciatura en literatura y filosofía inglesas y una maestría en escritura creativa de la Universidad de Kingston.

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