Impresión 3D vs. Mecanizado CNC: Diferencias clave explicadas

El mecanizado CNC y la impresión 3D son métodos de fabricación extremadamente prominentes hoy, no solo aquí en Xometry sino globalmente. Aunque difieren en casi todo, son competidores directos para la creación de piezas sólidas, y entre sus mayores diferencias está que un método funciona eliminando material, mientras que el otro lo añade capa por capa. Descubramos más.

Definición de impresión 3D y comparación con mecanizado CNC

También conocida como fabricación aditiva, la impresión 3D en realidad se refiere a una familia de procesos que funcionan de manera similar. Un modelo se diseña en computadora y luego se lamina en diferentes partes. El grosor se establece según la máquina y ajustes usados, y la impresora tomará esa información y construirá cada capa hasta que la pieza completa termine. Así es como puede convertir una serie de pasos 2D en un objeto 3D —adheriendo cada capa a la debajo y uniéndolas internamente también. Estas máquinas suelen trabajar con muchos materiales diferentes, algunos de los cuales incluyen filamentos de polímero extruido, resinas fotosensibles, polvos fundidos por láser, materia prima de filamento, ondas y materiales biológicos.

Para producir piezas con fabricación aditiva, necesitará más que solo una impresora. También necesitará un paquete CAD (diseño asistido por computadora) para hacer su diseño y guardarlo como archivo STL (estereolitografía). Un paquete de software laminador usará entonces ese archivo STL para dar a la impresora una serie de instrucciones 2D para hacer la pieza. Los sistemas de impresión 3D empezaron a aparecer en el mercado a finales de los 80, aunque nowhere near tan eficientes y ampliamente compatibles con materiales como las impresoras 3D modernas. La siguiente imagen es un ejemplo de una impresora 3D FDM:

Para saber más, 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 cantidades locas de dinero hacer formas complejas. Tampoco requiere intervención durante el proceso —puede dejarla hacer su cosa hasta que termine. Además, muchas impresoras 3D son aptas para oficina y principiantes.

Algunos inconvenientes potenciales, sin embargo, son que las piezas impresas en 3D pueden variar significativamente en resistencia, especialmente comparadas con la resistencia del material original. Por ejemplo, si usara FFF (fabricación por filamento fundido) para imprimir una pieza de ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), podría ser solo un 10% tan resistente como ABS sólido. Pero algo como SLS (sinterizado selectivo por láser) usando nailon puede resultar en cerca del 100% de resistencia del nailon sólido. Además, la impresión 3D es buena para precisión dimensional pero puede ser complicada cuando se trata de piezas y características extremadamente precisas, y lucha con superficies lisas, especialmente en la resolución Z (altura de capa), que puede crear escalones visibles en superficies inclinadas o curvas.

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

Las ventajas de la impresión 3D comparada con el mecanizado CNC son:

1. La impresión 3D entrega piezas de forma neta rápidamente, mientras que el mecanizado CNC requiere configuración individual y (generalmente) programación manual más supervisión.
2. La impresión 3D es generalmente un método de menor coste que otras formas de hacer formas complejas de forma neta. Requiere configuración mínima e intervención operativa. Es común que los componentes CNC cuesten 10x el precio de piezas impresas en 3D.
3. Las impresoras 3D aptas para oficina y que requieren solo habilidades modestas en configuración y mantenimiento son cada vez más comunes. También son cada vez más capaces de satisfacer la mayoría de necesidades. El CNC sigue siendo un proceso de ingeniería pesada y altamente calificado que requiere habilidades constantemente actualizadas en los operadores.

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

Las desventajas de la impresión 3D comparada con el mecanizado CNC son:

1. Varios procesos de impresión 3D ofrecen resistencia variada comparada con las propiedades "nativas" de los materiales. Por ejemplo, se reporta tan bajo como 10% de Rm del material para FFF en ABS, y hasta 100% para SLS de nailon. El mecanizado CNC produce piezas en materiales nativos sin alterar, por lo que la resistencia es generalmente alta.
2. La impresión 3D puede lograr buena precisión dimensional, pero donde se requiere alta precisión puede ser desafiante. El mecanizado CNC es altamente preciso y permite mayor precisión mediante procesamiento más lento.
3. La impresión 3D se ve generalmente afectada por la mecánica del proceso respecto al acabado superficial. La resolución Z en particular trae superficies escalonadas y disrupciones visuales. El acabado superficial CNC es tal como se mecaniza; puede ser extremadamente uniforme y altamente preciso si las trayectorias de herramienta se programan para un acabado liso.

Definición de mecanizado CNC y comparación con impresión 3D

Un proceso de fabricación computarizado, el mecanizado CNC (control numérico por computadora) usa software y códigos programados previamente para controlar el movimiento de varias herramientas de corte y conformado como tornos, fresadoras y rectificadoras y crear una variedad de piezas de mecanizado CNC. La idea se atribuye a James Parson, que buscaba una mejor forma de hacer palas de helicóptero y avión. En 1958, Richard Kegg, junto con ingenieros del MIT, creó la primera fresadora CNC. Aunque el proceso puede ser bastante caro y complicado de configurar, vale la pena si quiere hacer piezas de alta calidad y duraderas con superficies lisas. Puede saber más sobre 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 entregar una correlación cercana a características de producción en masa cuando la precisión de la pieza es un factor crítico.

Impresión 3D vs. Mecanizado CNC: Comparación de coste inicial

El mecanizado CNC asumirá todos los costes de programación y configuración y será caro en comparación con la impresión 3D —a menudo cinco a diez veces el precio. Sin embargo, cuando se requiere una serie de prototipos con pequeños ajustes, las piezas CNC modificadas asumirán un coste de configuración mucho menor, mientras que una segunda pieza impresa en 3D costará lo mismo que la primera.

Impresión 3D vs. Mecanizado CNC: Comparación de velocidad

La preparación para la impresión de un componente 3D requiere poco tiempo para configurar antes de que pueda comenzar una impresión. Aunque la impresión es lenta por algunas medidas, la mayoría de impresiones probablemente completarán en unas horas y estarán listas para usar. El mecanizado CNC, por otro lado, requiere preparación calificada de programación para selección de herramienta y trayectoria. A menudo requiere plantillas personalizadas o modificadas para retener la pieza durante el procesamiento (incluyendo posible reposicionamiento de la pieza). Esto puede consumir tiempo considerable antes del primer corte. El corte, sin embargo, es generalmente rápido, y piezas complejas pueden completarse generalmente en una hora o menos de mecanizado real. El tiempo total de preparación y mecanizado puede llegar a un día o más, dependiendo de la complejidad.

Impresión 3D vs. Mecanizado CNC: Comparación de volumen

Cuando el esfuerzo extensivo de configuración puede compartirse entre múltiples piezas, el mecanizado CNC puede producir piezas más rentables comparado con la impresión 3D. La impresión 3D tiene menos ventajas de volumen, ya que cada pieza toma los mismos costes de material y máquina, independientemente del volumen.

Impresión 3D vs. Mecanizado CNC: Comparación de materiales

En selección de materiales (y entrega exitosa de propiedades de material), el CNC ofrece mejores opciones. Esencialmente la elección de material está abierta a todos los materiales de ingeniería, hasta e incluyendo mecanizado CNC por electroerosión de aceros de herramientas pre-endurecidos. Las piezas mecanizadas CNC entregan las propiedades nativas del material en bruto, en gran medida sin perturbar por características de procesamiento.

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

Preguntas frecuentes sobre impresión 3D y mecanizado CNC

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

Sí, por supuesto. Una alternativa que podría encajar en ambas es el moldeo por inyección, en que es un proceso de operación única que puede producir piezas idénticas a su archivo 3D. Pero hacer los moldes para esto puede ser bastante caro y lento, así que realmente solo vale la pena si hace un montón de piezas. Así que, en última instancia, especialmente comparado con 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 que ambos procesos pueden producir productos funcionales. En términos de procesos, sin embargo, la impresión 3D y el mecanizado CNC no tienen nada en común.

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

Algunos tipos de impresión 3D usan láseres, como SLS (sinterizado selectivo por láser), DMLS (sinterizado directo de metal por láser) y SLM (fundición selectiva por láser), y, al igual que el corte por láser, también se usa en muchas industrias y funciona con muchos metales diferentes. Pero el corte por láser usa ese mismo láser para grabar o cortar material de una pieza de trabajo, en lugar de construir. Puede leer más en nuestro artículo Impresión 3D vs. Corte por láser.

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

De manera similar al mecanizado CNC, la fundición a presión es otra gran forma de hacer piezas de metal complejas. Pero la fundición a presión no es barata, especialmente en costes de utillaje. Si le interesan grandes tiradas de producción, el coste baja, haciéndola una opción más comparable.

Kat de Naoum

Kat de Naoum es escritora, autora, editora y especialista en contenido del Reino Unido con más de 20 años de experiencia escribiendo. Kat tiene experiencia escribiendo para una variedad de organizaciones manufactureras y técnicas y ama el mundo de la ingeniería. Además de escribir, Kat fue paralegal casi 10 años, siete de los cuales en finanzas navieras. Ha escrito para muchas publicaciones, tanto impresas como online. Kat tiene una licenciatura en literatura inglesa y filosofía, y un máster en escritura creativa de la Universidad de Kingston.

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