Usinage CNC est la technologie de fabrication soustractive la plus courante, elle commence par un bloc solide de matières premières et utilise divers outils de rotation et de coupe tranchants pour enlever le matériau, afin d'obtenir la forme finale requise avec une tolérance élevée. L'usinage CNC est largement appliqué pour fabriquer des volumes de production faibles, moyens et élevés. Il offre une excellente répétabilité, une grande précision et diverses finitions de surface avec une large gamme de métaux et de plastiques.
impression en 3D ou la fabrication additive produit des pièces en ajoutant plusieurs couches de matériau. Il n'a pas besoin d'outils ou de montages spéciaux. Son processus peut être divisé en SLS ou FDM pour les plastiques et DMLS pour les métaux.
Sélection de technologie parfaite
Il existe plusieurs directives simples pour la décision du processus de fabrication entre l'usinage CNC et l'impression 3D. Comme nous le savons, toutes les pièces pouvant être produites avec un effort limité par voie soustrative doivent sélectionner l'usinage CNC. Sinon, l'impression 3D peut avoir un sens dans les cas suivants :
- Les méthodes traditionnelles sont incapables de produire, en particulier pour les géométries très complexes.
- Un délai d'exécution rapide est essentiel.
- Le faible coût est essentiel, en particulier pour les petits volumes inférieurs à 1o.
- Les matériaux ne sont pas faciles à usiner, comme les superalliages ou le TPU souple.
L'usinage CNC est capable de fournir une précision dimensionnelle plus élevée et de meilleures propriétés mécaniques dans chaque dimension, tandis que dans la production en petit volume, son coût sera plus élevé. Dans une production de haute qualité, ni l'usinage CNC ni l'impression 3D ne peuvent être des options compétitives. La technologie de formage traditionnelle comme le moulage de précision, le moulage par injection est plus économique.
Caractéristique du processus
Précision dimensionnelle
L'usinage CNC offre une tolérance plus élevée et une excellente répétabilité pour différentes tailles de pièces. En raison de la forme des outils de coupe, les coins internes ont un rayon, tandis que la surface externe peut être usinée comme des arêtes vives et fines.
Différents systèmes d'impression 3D ont diverses précisions dimensionnelles, toutes les imprimantes 3D peuvent produire des pièces avec de bonnes tolérances. Une fois que vous avez besoin d'un dégagement plus serré, nous pouvons imprimer des dimensions surdimensionnées, puis usinées en opération de post-traitement. L'épaisseur de paroi minimale de l'impression 3D est limitée par la taille de l'effecteur final, comme le diamètre de la buse en FDM, la taille du point laser en SLS. Étant donné que les pièces imprimées en 3D sont créées couche par couche, il est visible de voir les lignes de couche dans les pièces, en particulier sur les surfaces courbes.
| Tolérance | Épaisseur de paroi minimale | Taille maximale de la pièce | |
| CNC | ± 0,025-0,125 mm | 0,75 mm | Fraisage : 2000×800×1000mm Tournage : 500 mm de diamètre |
| SLS | ± 0,300 mm | 0,7-1,0 mm | 300×300×300mm |
| FDM | ± 0,200 mm | 0,8-1,0 mm | 900×600×900mm |
| SLM | ±0.100mm | 0,40 mm | 230×150×150mm |
| DMLS | ±0.100mm | 0,40 mm | 230×150×150mm |
Matériaux
La CNC est largement appliquée pour l'appariement des métaux, elle peut également être utilisée pour l'usinage des thermoplastiques, des acryliques, des bois tendres et de la cire. Les pièces d'usinage CNC ont de grandes propriétés mécaniques et thermiques avec une isotropie totale. Matériaux CNC courants :
Plastique : ABS, Nylon, PEEK.
Métal: Aluminium, Acier inoxydable, Titane, Laiton.
L'impression 3D est principalement appliquée pour les plastiques, moins pour le métal. Les matériaux d'impression 3D sont larges avec des propriétés physiques différentes. TPU et superalliages toujours fabriqués avec la technologie d'impression 3D. Matériaux d'impression 3D courants :
Plastique : Nylon, PLA, ABS, ASA, TPU.
Métal : Aluminium, Inox, Titane.
Complexité des pièces
Dans la conception d'usinage CNC, nous devons tenir compte de certaines limitations de conception, telles que l'accès et le dégagement de l'outil, les points de maintien et de montage, et l'incapacité de fabriquer des coins carrés. Dans cette situation, certaines géométries ne peuvent pas être produites par usinage CNC, même avec des machines CNC 5 axes. Pour les caractéristiques latérales, nous devons faire pivoter la direction des pièces, cela ajoutera du temps de positionnement et du temps de travail dans le processus, dans certains cas, des gabarits et des montages personnalisés seront nécessaires. Tous ces éléments augmenteront le coût final.
L'impression 3D, comparée à l'usinage CNC, a peu de limitations géométriques. Des structures de support sont nécessaires dans la plupart des technologies, qui seront supprimées lors du post-traitement. La capacité de production de géométries très complexes est la principale force de l'impression 3D.
Processus de fabrication
Dans l'usinage CNC, les opérateurs ou les ingénieurs prendront d'abord en compte la sélection de l'outil, la vitesse de la broche, le chemin de coupe et le positionnement des pièces. Tous ces facteurs auront un impact considérable sur la qualité des pièces finales et le temps de traitement. Ce processus de fabrication est à forte intensité de main-d'œuvre, car tous les réglages sont manuels. Après le processus d'usinage, ces composants sont prêts pour les post-opérations.
Dans l'impression 3D, les opérateurs n'ont qu'à préparer le fichier numérique avec orientation et support supplémentaire, puis à l'envoyer aux machines d'impression. Ce qui a nécessité peu d'intervention humaine. Une fois l'impression terminée, nous avons besoin d'un nettoyage manuel et d'un post-traitement
Post-traitement
Il existe différentes méthodes de post-traitement pour l'usinage CNC et l'impression 3D de pièces, afin d'améliorer la fonctionnalité et l'esthétique des pièces. La technologie de post-traitement la plus courante, notamment :
Usinage CNC : microbillage, anodisation, thermolaquage.
Impression 3D : décapage des supports, sablage, polissage, micro-polissage, métallisation.
Expérience de sélection de technologie
Nous devons suivre les règles pour sélectionner la bonne technologie pour votre production de pièces :
- L'usinage CNC est le plus adapté à la production de volume moyen à élevé (1-500) avec des géométries simples.
- L'impression 3D est idéale pour les petites quantités et les géométries complexes.
- Pour les pièces métalliques, l'usinage CNC est plus compétitif avec une limitation des géométries.
- Une fois que la quantité est supérieure à 500 pièces, d'autres technologies de formage sont plus appropriées.