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¿Impresión 3D de metal vs mecanizado CNC?

Reducción de desperdicio, eficiencia de producción y ganancia funcional impulsada por una mayor libertad y flexibilidad de diseño. Un resumen cada vez más familiar de los beneficios clave que ofrece la impresión 3D en metal.


Mientras tanto, la repetibilidad de alto volumen y el acabado de superficies de precisión, particularmente en relación con tolerancias estrictas, siguen siendo características más estrechamente asociadas con el mecanizado CNC. Pero, ¿y si no hubiera competencia? ¿No 'lo uno o lo otro'?


¿No es el objetivo de considerar 3DP para piezas metálicas que ofrece más ventajas que otras técnicas, incluido el mecanizado CNC?


Un especialista afirmo que: “No, no lo es. Y ahí es donde se encuentra mucha confusión. La impresión 3D de metales (M3DP), como cualquier otra técnica o proceso de fabricación, tiene sus propias ventajas e inconvenientes específicos que deben sopesarse en relación con la tarea en cuestión. El "punto" es que ofrece opciones a los fabricantes, otra forma de hacer las cosas.


“En relación con el mecanizado CNC, algunas diferencias clave presentan una oportunidad. Por ejemplo, como proceso sustractivo, el mecanizado CNC generará más desperdicio de materia prima que el uso de M3DP. Cuando, como suele ser el caso del metal, esa materia prima es cara para empezar, el titanio por ejemplo, el beneficio de costo por sí solo puede ser significativo.


“Como el mecanizado CNC consiste, fundamentalmente, en utilizar una herramienta de corte en particular para formar la pieza deseada, esto también significa que la herramienta tiene que existir, y si no es así, entonces otro proceso tiene que comenzar a crear esa herramienta específica, por ejemplo para crear un socavado. También significa que las herramientas deben poder acceder a todas las superficies con la pieza sujeta de forma segura en su lugar, lo que, incluso con configuraciones de 5 ejes, puede hacer que algunas aplicaciones sean imposibles. La naturaleza cilíndrica de la mayoría de las herramientas de corte significa que las 'esquinas verdaderas' son problemáticas: las esquinas verticales internas siempre tendrán una curva a menos que se utilice una socavación.


“Sin embargo, como proceso aditivo, 3DP no requiere herramientas específicas de la pieza que no sean soportes, por lo que los bordes no presentan ningún problema. La mayor variedad de geometrías posibles, incluidos los canales internos, puede ayudar a reducir el peso, agregar funcionalidad y más. En esencia, la creación de herramientas físicas se reemplaza por el diseño en software ".



¿Pero estos beneficios no significan que 3DP sea siempre la mejor solución?

"Exactamente correcto. El mecanizado CNC también ofrece distintos beneficios. La precisión milimétrica (solo unos pocos micrómetros en cada eje) es una de ellas, que a su vez tiene implicaciones para lograr un acabado superficial superior sin la necesidad de un procesamiento adicional. Cuando se trata de tolerancias, el mecanizado CNC también suele superar al 3DP, ya que no se requiere un proceso de "calentamiento y reforma". Además, el mecanizado CNC es ideal para piezas de uso final de servicio pesado (literalmente materiales pesados).


“Donde no hay ningún beneficio funcional / de diseño al usar 3DP (canales internos, geometría compleja, peso reducido, componentes consolidados, etc.), la velocidad sustractiva del mecanizado CNC generalmente lo convertirá en una opción más atractiva y rentable en términos de producción de piezas de bajo volumen-por-similar.


"El problema es que muchos fabricantes creen que estos pros y contras tienen que resultar en una decisión de uno u otro, cuando de hecho las fortalezas de cada uno, si se aprovechan de la manera correcta, pueden, juntas, presentar una oportunidad mucho mayor".


¿Puede dar algún ejemplo de cómo los fabricantes podrían beneficiarse de estas fortalezas complementarias?

“Mencioné antes sobre las tolerancias. Para muchas aplicaciones de productos automotrices, aeroespaciales y de alta precisión, las piezas de metal críticas pueden exigir tolerancias superiores a las que se ofrecen solo con 3DP. Sin embargo, la flexibilidad de diseño (que a menudo ayuda a reducir el peso de la pieza / mejorar la ergonomía) que ofrece 3DP, es lo que más atrae en estos escenarios. El mecanizado CNC, en piezas impresas en 3D, ofrece lo mejor de ambos mundos, en algunos casos reduciendo las tolerancias hasta ± 0,005 mm.



“Además, pensando en un acabado de superficie preciso donde se requieren espacios reducidos, especialmente cuando el ajuste funcional absoluto con otras piezas es clave para el rendimiento, las dimensiones críticas pueden imprimirse en 3D sobredimensionadas, antes de usar el mecanizado CNC, por ejemplo, fresado de 5 ejes, para lograr la precisión especificación exigida.


“También hay ventajas materiales, literalmente. Anteriormente, beneficiarse de las características de rendimiento mecánico (resistencia, resistencia a la corrosión, propiedades térmicas, etc.) del titanio, aluminio, Inconel y acero inoxidable descartaba el 3DP en muchos casos. Pero con estos materiales, y muchas más aleaciones / superaleaciones, ahora disponibles con técnicas 3DP y 'terminables' con precisión milimétrica mediante el mecanizado CNC, los ingenieros de desarrollo de productos tienen una flexibilidad mucho mayor en los materiales con los que ya están muy familiarizados.


“También es importante recordar que, de la misma manera que la optimización del diseño con 3DP desbloquea beneficios específicos de forma o función, los archivos 3DP para piezas metálicas también se pueden optimizar para el mecanizado CNC para ayudar a los fabricantes a lograr las especificaciones que desean por un menor costo. La rotación, el reposicionamiento, la complejidad del proceso y los accesorios personalizados, comunes, pero costosos, al crear piezas metálicas intrincadas con CNC, se pueden minimizar o anular por completo mediante el uso de la impresión 3D para 'tomar la tensión estructural inicial', dejando un final simple, pero crítico para las especificaciones procesamiento a máquinas CNC, por ejemplo, para agregar hilos finos.


“Además, además de los beneficios de diseño / rendimiento, combinar las poderosas ventajas de 3DP y CNC para producir piezas mentales es a menudo un proceso más rápido y, por lo tanto, más rentable que desarrollar una solución de moldeo por inyección específica. Combine esto con los beneficios de la iteración del diseño que brindan estos procesos de fabricación digital, y está claro por qué este 'par poderoso' de la producción de piezas metálicas puede (y debe) llamar la atención de los fabricantes ".


Dado que ambos métodos de fabricación son digitales, ¿significa eso que se pueden configurar más fácilmente como un solo proceso?

"Lo hace. Y de hecho, las ventajas que esto ofrece es una de las razones clave por las que hemos agregado el mecanizado CNC a nuestra propia oferta de 3DP de metal.


“Saber que una pieza se terminará mediante mecanizado CNC permite diseñar piezas impresas en 3D para optimizar este potencial, con una configuración de datos que permite una cola de milano ordenada con los requisitos de CNC para agilizar la producción y el acabado del producto. La solución de 'flujo de trabajo único' que ofrecemos ahora permitirá a los clientes beneficiarse de todas las ventajas de agregar diseños complejos para formas y funciones específicas con la impresión 3D y la precisión del CNC. Además, al mismo tiempo, elimina cualquier tiempo de entrega innecesario y retrasos administrativos causados ​​por tener dos procesos completamente independientes: los tiempos de respuesta de las piezas impresas y fresadas pueden ser tan bajos como 12 días hábiles.


“Para nosotros, esta oferta combinada también es una oportunidad para desarrollar aún más el software y la tecnología 3DP para seguir impulsando el 3DP metálico hacia adelante. Realmente es un momento emocionante para participar en este campo y esperamos poder ayudar a los clientes a aprovechar la oportunidad que tienen entre manos ".


Estamos aquí para ayudarlo con sus desafíos de fabricación. Si necesita ayuda para diseñar su producto, podemos orientarlo.



Fuente: materialise

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