Mecanizado CNC vs. Impresión 3D SLS

La industria manufacturera actual valora enormemente el mecanizado CNC y la impresión 3D SLS. Se han convertido en elementos clave para la fabricación de piezas. El mecanizado CNC es conocido por su precisión y versatilidad. Esculpe materiales para lograr una precisión ultraalta, a la vez que realiza diseños complejos. Este método de fabricación sustractiva se ha vuelto indispensable para la producción de piezas de metal y plástico de alta calidad en una amplia gama de industrias.

La impresión 3D SLS (sinterización selectiva por láser) es una forma de fabricación aditivaConstruye objetos capa por capa. Esto permite la fabricación de piezas con formas complejas. Estas son difíciles o imposibles de fabricar con métodos tradicionales. El mecanizado CNC es ideal para la producción en masa. Destaca por su durabilidad y precisión. Sin embargo, la impresión 3D SLS es inigualable para el prototipado y la personalización de piezas. Ofrece gran flexibilidad y eficiencia. Juntas, estas dos tecnologías ofrecen una gama completa de opciones de mecanizado para el procesamiento de piezas. Yonglihao Machinery le mostrará las diferencias entre estos dos procesos.

¿Qué es el mecanizado CNC??

El mecanizado CNC, también conocido como mecanizado por control numérico computarizado (CNC), es un proceso de fabricación sustractivo. Crea piezas de precisión mediante la extracción de material de piezas brutas con herramientas de corte controladas con precisión por computadora. El mecanizado CNC es reconocido por su fiabilidad y precisión. Permite producir piezas finas con tolerancias ajustadas. Por lo tanto, es adecuado tanto para la fabricación de prototipos como para la producción en masa.

Cómo funciona el mecanizado CNC

El mecanizado CNC consta de varias etapas importantes, desde el diseño hasta la pieza final. Primero, los ingenieros utilizan herramientas CAD (Diseño Asistido por Computadora) para crear un modelo 2D o 3D de la pieza deseada. A continuación, se utiliza software CAM (Fabricación Asistida por Computadora) para convertir el archivo CAD en instrucciones, conocidas como instrucciones de máquina de código G.

Una vez finalizada la preparación, el código G se envía a la máquina CNC. Esta utiliza diferentes herramientas de corte para cortar el material a partir de la materia prima. La máquina CNC trabaja en múltiples ejes, generalmente tres, cuatro o cinco. Esto le permite producir formas complejas con precisión. Motores paso a paso o servomotores controlan cada eje, lo que resulta en un movimiento y un corte precisos.

Máquinas CNC comunes y sus funciones

Existen varios tipos de herramientas utilizadas en el mecanizado CNC. Cada tipo de herramienta está diseñada para una tarea y propósito específicos. Estos son algunos de los tipos más comunes:

• Fresadora CNCSe trata de una máquina que utiliza una herramienta rotatoria para cortar materiales. Las fresadoras CNC son ideales para fabricar piezas finas con formas complejas y se utilizan a menudo en industrias que requieren alta precisión.
• Torno CNCLos tornos crean piezas rotando material y utilizando herramientas de corte. Los tornos CNC son ideales para fabricar piezas cilíndricas. Por eso son muy populares en las industrias automotriz y aeroespacial.
• Taladros CNCLas brocas CNC se especializan en perforar agujeros de diámetro preciso. Se suelen utilizar junto con otras herramientas CNC para fabricar piezas que requieren una colocación precisa de los agujeros.
• Rectificadoras CNCLas rectificadoras CNC utilizan muelas abrasivas para alisar piezas metálicas. Son importantes para la fabricación de superficies que requieren limpieza, como herramientas médicas o piezas de automóviles.
• Máquinas de corte por plasma y láserLas máquinas de corte por plasma utilizan gas ionizado para cortar metal. Las cortadoras láser, en cambio, utilizan un haz de luz dirigido para realizar cortes de alta precisión. Estas herramientas se utilizan habitualmente para procesar chapa metálica y permiten un diseño preciso, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de material utilizado.

Además de estos tipos, las máquinas CNC tienen diferentes capacidades de ejes. Esto afecta considerablemente la complejidad de las piezas que pueden fabricar. Las configuraciones estándar incluyen:

• Máquinas de 3 ejes:Estas máquinas pueden moverse en las direcciones X, Y y Z. Son adecuadas para fabricar piezas sencillas.
• Máquinas de 4 ejes:Estas máquinas tienen una parte giratoria adicional, generalmente a lo largo del eje X, y pueden crear formas más complejas.
• Máquinas de 5 ejes:Estas máquinas pueden moverse en los cinco ejes, lo que permite mecanizar piezas complejas con alta precisión y flexibilidad.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D, también conocida como proceso de fabricación aditiva, consiste en crear artículos añadiendo diseños digitales capa por capa. Esta tecnología permite producir formas complejas difíciles de crear con métodos de fabricación estándar.

La impresión 3D comenzó en el MIT a finales de la década de 1980. Hoy en día, ha evolucionado en numerosos campos, transformando la forma de crear prototipos. Además, la impresión 3D está desarrollando rápidamente diseños personalizados en áreas como la salud, la automoción y la electrónica.

A diferencia del mecanizado CNC, que elimina material para formar una pieza, la impresión 3D reduce el desperdicio al utilizar solo el material necesario. Esta capacidad y su capacidad para crear formas complejas hacen de la impresión 3D una herramienta importante para el prototipado y la producción de pequeñas cantidades de piezas únicas sin trabajo adicional.

Cómo funciona la impresión 3D

El proceso de impresión 3D comienza con la creación de un modelo 3D, generalmente mediante software CAD (Diseño Asistido por Computadora). Como alternativa, se puede utilizar un escáner 3D que convierte el objeto físico en un modelo digital. Una vez creado el modelo, se revisa para detectar errores como huecos o superposiciones de superficies, ya que estos pueden afectar la impresión final.

A continuación, el modelo se procesará mediante un programa de corte. Este programa divide el modelo en capas delgadas bidimensionales, que se generan como un archivo de código G. Este archivo sirve de guía para la impresora 3D, ayudándola a añadir material capa por capa. Además, la forma de añadir material en la impresión 3D depende del tipo de tecnología utilizada, como FDM (modelado por deposición fundida), SLA (estereolitografía) o SLS (sinterización selectiva por láser).

¿Cuáles son los diferentes tipos de tecnología de impresión 3D?

Existen diferentes tipos de tecnologías de impresión 3D. Cada una tiene sus propios métodos, materiales y usos:

• Extrusión de materialEste método utiliza material plástico calentado, extruido a través de una boquilla, para crear capas. Se utiliza a menudo para la creación rápida de prototipos y piezas funcionales, como en los sectores de la electrónica de consumo y la automoción.
• Polimerización en cubaEste proceso utiliza una resina líquida que se endurece formando una capa sólida bajo la luz. La polimerización en cuba proporciona un excelente detalle y se utiliza comúnmente para modelos dentales y médicos, así como para joyería.
• Fusión del lecho de polvoEste método utiliza un láser o un haz de electrones para combinar materiales en polvo capa a capa. Esta técnica de impresión 3D es ideal para procesar metales y materiales de alta resistencia. Por lo tanto, es ideal para su uso en los sectores aeronáutico, automotriz y médico.
• Inyección de aglutinantePrimero, este método deposita un aglutinante líquido sobre un lecho de polvo. Este lecho de polvo se endurece para formar la pieza final. La inyección de aglutinante puede utilizarse para metales, cerámicas y arcillas. Se utiliza a menudo para fabricar piezas metálicas, que posteriormente se procesan para aumentar su resistencia.
• Inyección de materialEsta técnica pulveriza diminutas gotas de material, como en la impresión por inyección de tinta. Estas gotas se endurecen al depositarse. Es conocida por crear superficies lisas y de alta calidad, y se utiliza comúnmente en modelado experimental y médico.
• Deposición directa de energía (DED)En este proceso, la energía dirigida, como un láser o un haz de electrones, funde el material a medida que se deposita. La DED se utiliza en áreas como la defensa y la industria aeroespacial para fijar objetos y fabricar piezas metálicas de gran tamaño.
• Laminación de láminasEn este método, se combinan varias capas de material y se cortan en formas tridimensionales. Se suele utilizar para fabricar piezas económicas de metal o papel, especialmente cuando la finura no es importante.

Diferencias clave entre el mecanizado CNC y la impresión 3D SLS

El mecanizado CNC y la impresión 3D SLS son, en cierta medida, complementarios. Cada uno presenta ventajas únicas en función de la precisión, el material y la complejidad requeridos.

La principal diferencia entre el mecanizado CNC y la impresión 3D SLS reside en el método subyacente para crear las piezas. El mecanizado CNC es un proceso sustractivo que comienza con el corte cuidadoso de un bloque de material para obtener el producto final. Este método es conocido por su precisión. Permite fabricar piezas a partir de diversos materiales, como metales, plásticos y compuestos. Destaca por la producción de piezas duraderas y de alta calidad con tolerancias ajustadas. Por el contrario, la impresión 3D SLS es un proceso aditivo que utiliza materiales en polvo para crear piezas capa a capa. Esta tecnología ofrece grandes ventajas. Permite crear formas complejas que son difíciles o imposibles de fabricar por sustracción. Además, no necesita estructuras de soporte, lo que permite una mayor libertad de diseño.

En cuanto a los materiales, El mecanizado CNC y la impresión 3D SLS funcionan con una amplia gama de sustanciasEl mecanizado CNC trabaja principalmente con metales como aluminio, latón y acero inoxidable, y con plásticos como ABS y policarbonato. La impresión 3D SLS, además de procesar una amplia gama de plásticos, también puede procesar materiales especiales como nailon, poliuretanos termoplásticos y superaleaciones metálicas.

El mecanizado CNC es más preciso y produce piezas más lisas. Tienen un mecanizado más preciso. tolerancias, con una precisión de +/- 0,005 mm. La naturaleza sustractiva del mecanizado CNC permite acabados superficiales de alta calidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones donde la suavidad superficial es crucial. Las piezas impresas en 3D mediante SLS pueden presentar una superficie ligeramente granulada. Esto se debe al proceso de construcción capa por capa. Presentan precisiones típicas de aproximadamente ± 0,1 mm. Sin embargo, las técnicas de posprocesamiento pueden mejorar significativamente la calidad superficial de las piezas impresas en 3D, acortando la diferencia entre ambas tecnologías en cuanto a acabado.

Ventajas del mecanizado CNC

Además, el mecanizado CNC es conocido por su gran precisión y superficies lisas. Es esencial para la industria manufacturera. Las tolerancias se pueden mantener con un margen de ± 0,005 mm. Esto garantiza la fabricación de piezas con alta precisión. Una alta precisión es vital para aplicaciones que requieren un ajuste preciso. Además, el mecanizado sustractivo es controlado y predecible. El mecanizado CNC puede producir acabados muy lisos. Estos acabados se pueden adaptar a necesidades específicas. Esta precisión y calidad son muy útiles para industrias como la aeroespacial, la automotriz y la de dispositivos médicos. En estas industrias, la fiabilidad y el funcionamiento de cada pieza son cruciales.

El mecanizado CNC es robusto y versátil. Permite fabricar piezas duraderas en diversos metales, como aluminio, acero inoxidable y titanio. Estos metales se utilizan a menudo en entornos de alta tensión. El mecanizado CNC es eficaz para fabricar piezas con formas complejas, conductos internos y tolerancias ajustadas. Estas características serían difíciles de conseguir en otros procesos. Sin embargo, estas características son clave para fabricar piezas que deben soportar cargas pesadas y funcionar en condiciones extremas. Esto es importante en industrias como la aeroespacial y la automotriz, donde la seguridad y el rendimiento son fundamentales.

Ventajas de la impresión 3D SLS

La tecnología de impresión 3D SLS permite fabricar piezas con geometrías complejas y crear diseños sin problemas que normalmente requerirían estructuras de soporte en otros procesos de fabricación aditiva. Las ventajas medioambientales de la impresión 3D SLS también la hacen ideal para la fabricación sostenible. La fabricación sustractiva tradicional extrae material de un bloque sólido y genera muchos residuos. En cambio, la SLS utiliza un proceso aditivo. Construye objetos capa por capa y solo utiliza material cuando es necesario. Este método genera pocos residuos. El polvo sobrante en la cámara de impresión suele reciclarse para futuras impresiones. La impresión 3D SLS es una opción respetuosa con el medio ambiente. Es intrínsecamente eficiente y utiliza poco material.

Aplicaciones del mecanizado CNC y la impresión 3D SLS en diversas industrias

Las tecnologías de mecanizado CNC e impresión 3D SLS se utilizan en una amplia gama de industrias, cada una aprovechando sus ventajas únicas para resolver desafíos de fabricación complejos.

Aeroespacial: El mecanizado CNC es preciso y fiable. Es ideal para fabricar piezas críticas como el motor y el tren de aterrizaje. Estas piezas requieren alta resistencia y tolerancias estrictas. Esta tecnología permite mecanizar numerosos materiales, incluidas aleaciones de alto rendimiento. Esta capacidad es fundamental para cumplir con los exigentes requisitos de aeroespacial Aplicaciones. Al mismo tiempo, la impresión 3D SLS produce piezas ligeras con formas complejas. Esto puede reducir considerablemente el peso de la aeronave y mejorar el consumo de combustible y el rendimiento. La capacidad de prototipado rápido de esta tecnología también acelera el proceso de desarrollo, desde el concepto hasta el vuelo.

Médico: Debido a la crucial precisión del mecanizado CNC, es clave para fabricar herramientas quirúrgicas personalizadas, implantes ortopédicos y... médico Piezas del dispositivo. Además, estas piezas requieren especificaciones precisas para garantizar la seguridad y eficacia del paciente. La impresión 3D SLS ofrece una ventaja: permite fabricar prótesis e implantes dentales personalizados. Este potencial de personalización es invaluable para la comodidad del paciente y los resultados de la rehabilitación. Ofrece soluciones especializadas de rehabilitación.

Automotor: El mecanizado CNC es robusto y preciso. Permite realizar Piezas duraderas cruciales para el automóvil Rendimiento y seguridad. Estas piezas incluyen bloques de motor y componentes del chasis. La impresión 3D SLS es clave para la creación de prototipos. Permite probar rápidamente nuevos diseños. Además, su capacidad para crear piezas complejas y ligeras ayuda a optimizar el diseño del vehículo.

Comparación de costos, volumen y tiempo

Al comparar los costos iniciales, los costos de material y los tiempos de producción del mecanizado CNC y la impresión 3D SLS, la comparación debe ajustarse a los requisitos específicos del proyecto. Ambos procesos presentan ventajas únicas y factores a considerar. El mecanizado CNC tiene un mayor costo de configuración inicial debido a la necesidad de herramientas y programación precisas. Esto lo hace menos rentable para la producción en lotes muy pequeños. Sin embargo, para algunos proyectos, especialmente aquellos que requieren piezas metálicas, los costos de material pueden ser menores. Los costos de material a granel pueden ser menores que los de los polvos especiales para la impresión 3D SLS. El mecanizado CNC puede ser más rápido para la fabricación de piezas individuales debido a una mayor velocidad de eliminación de material. Sin embargo, es más lento para piezas complejas.

Conclusión

Por lo tanto, la clave para elegir entre el mecanizado CNC y la impresión 3D SLS en la fabricación moderna es comprender los beneficios de cada tecnología. Yonglihao Machinery proporciona Servicios de mecanizado CNCSon conocidos por su precisión y excelente acabado superficial. Esto los convierte en la opción preferida para la producción a gran escala de componentes metálicos y piezas de alta precisión. Sin embargo, la impresión 3D SLS es ideal para la creación de prototipos y formas complejas. Los métodos sustractivos presentarían dificultades con estas formas o las considerarían demasiado caras. Las empresas deben considerar diversos factores al elegir entre estas opciones, como el rendimiento, las necesidades de material y la complejidad de la pieza.

Preguntas frecuentes

¿Qué método es más rentable para una producción de bajo volumen?

La impresión 3D SLS suele ser más económica para tiradas pequeñas. Esto se debe a sus menores costes de configuración y a la posibilidad de crear formas complejas sin herramientas ni accesorios especiales.

¿Se pueden utilizar juntos el mecanizado CNC y la impresión 3D SLS?

Sí, el mecanizado CNC y la impresión 3D SLS pueden utilizarse de forma complementaria, aprovechando al máximo las ventajas de ambos procesos. Por ejemplo, la impresión 3D SLS permite crear rápidamente un prototipo de una pieza para comprobar su ajuste y funcionamiento. Una vez finalizado el diseño, podemos utilizar el mecanizado CNC para fabricar la pieza final. Además, utilizaremos materiales más adecuados para la aplicación o para perfeccionar la pieza impresa en 3D.