Usinage CNC vs impression 3D SLS

L'industrie manufacturière actuelle accorde une grande importance à l'usinage CNC et à l'impression 3D SLS. Ces techniques sont devenues essentielles à la fabrication de pièces. L'usinage CNC est reconnu pour sa précision et sa polyvalence. Il permet de sculpter les matériaux avec une précision extrême tout en réalisant des conceptions complexes. Cette méthode de fabrication soustractive est devenue indispensable à la production de pièces métalliques et plastiques de haute qualité dans un large éventail de secteurs.

L'impression 3D SLS (frittage sélectif par laser) est une forme de fabrication additiveElle construit des objets couche par couche, permettant ainsi la fabrication de pièces aux formes complexes, difficiles, voire impossibles, à réaliser avec les méthodes traditionnelles. L'usinage CNC est idéal pour la production de masse. Il excelle en durabilité et en précision. L'impression 3D SLS, quant à elle, est inégalée pour le prototypage et la personnalisation de pièces. Elle offre une flexibilité et une efficacité exceptionnelles. Ensemble, ces deux technologies offrent une gamme complète d'options d'usinage pour le traitement des pièces. Yonglihao Machinery vous présente les différences entre ces deux procédés.

Qu'est-ce que l'usinage CNC?

L'usinage CNC, également appelé usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), est un procédé de fabrication soustractif. Il permet de créer des pièces de précision en retirant de la matière des ébauches à l'aide d'outils de coupe contrôlés avec précision par ordinateur. L'usinage CNC est reconnu pour sa fiabilité et sa précision. Il permet de produire des pièces fines avec des tolérances serrées. Il convient donc aussi bien à la fabrication de prototypes qu'à la production en série.

Comment fonctionne l'usinage CNC

L'usinage CNC comporte plusieurs étapes importantes, de la conception à la pièce finale. Les ingénieurs utilisent d'abord des outils de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) pour créer un modèle 2D ou 3D de la pièce souhaitée. Un logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) est ensuite utilisé pour convertir le fichier CAO en instructions, appelées instructions machine en code G.

Une fois la préparation terminée, le code G est envoyé à la machine CNC. Celle-ci utilise ensuite différents outils de coupe pour découper la matière première. La machine CNC fonctionne sur plusieurs axes, généralement trois, quatre ou cinq, ce qui lui permet de produire avec précision des formes complexes. Des moteurs pas à pas ou des servomoteurs contrôlent chaque axe, ce qui assure un mouvement et une découpe précis.

Machines CNC courantes et leurs fonctions

Il existe différents types d'outils utilisés en usinage CNC. Chaque type d'outil est conçu pour une tâche et un usage spécifiques. Voici quelques-uns des types les plus couramment utilisés :

• Fraiseuse CNC: Il s'agit d'une machine qui utilise un outil rotatif pour découper des matériaux. Les fraiseuses CNC sont idéales pour la fabrication de pièces fines aux formes complexes et sont souvent utilisées dans les industries exigeant une grande précision.
• Tour CNCLes tours créent des pièces par rotation de la matière et utilisation d'outils de coupe. Les tours CNC sont parfaits pour la fabrication de pièces cylindriques. C'est pourquoi ils sont très populaires dans les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique.
• Perceuses CNCLes perceuses CNC sont spécialisées dans le perçage de trous de diamètre précis. Elles sont souvent utilisées en conjonction avec d'autres outils CNC pour fabriquer des pièces nécessitant un positionnement précis des trous.
• Rectifieuses CNCLes rectifieuses CNC utilisent des meules pour lisser les pièces métalliques. Elles sont essentielles pour la fabrication de surfaces nécessitant un nettoyage, comme les outils médicaux ou les pièces automobiles.
• Machines de découpe plasma et laserLes machines de découpe plasma utilisent un gaz ionisé pour découper le métal. Les découpeuses laser, quant à elles, utilisent un faisceau lumineux dirigé pour réaliser des découpes de haute précision. Ces outils sont généralement utilisés pour usiner des tôles et permettent des conceptions fines tout en réduisant la quantité de matière utilisée.

Outre ces types, les machines CNC disposent de capacités d'axes différentes, ce qui affecte considérablement la complexité des pièces qu'elles peuvent fabriquer. Les configurations standard incluent :

• Machines 3 axes:Ces machines peuvent se déplacer dans les directions X, Y et Z. Elles conviennent à la fabrication de pièces simples.
• Machines à 4 axes:Ces machines disposent d'une partie rotative supplémentaire, généralement le long de l'axe X, et peuvent créer des formes plus complexes.
• Machines 5 axes:Ces machines peuvent se déplacer sur les cinq axes, ce qui permet d'usiner des pièces complexes avec une grande précision et flexibilité.

Qu'est-ce que l'impression 3D ?

L'impression 3D est également connue sous le nom de fabrication additive. Il s'agit d'une méthode de création d'objets par ajout de motifs numériques couche par couche. Cette technologie permet de produire des formes complexes, difficiles à réaliser avec les méthodes de fabrication standard.

L'impression 3D a vu le jour au MIT à la fin des années 1980. Aujourd'hui, elle a évolué dans de nombreux domaines, transformant la façon dont les prototypes sont fabriqués. De plus, l'impression 3D permet de développer rapidement des conceptions personnalisées dans des secteurs tels que la santé, l'automobile et l'électronique.

Contrairement à l'usinage CNC, qui consiste à retirer de la matière pour former une pièce, l'impression 3D réduit les déchets en utilisant uniquement la matière nécessaire. Cette capacité et sa capacité à créer des formes complexes font de l'impression 3D un outil essentiel pour le prototypage et la production de petites quantités de pièces uniques sans travail supplémentaire.

Comment fonctionne l'impression 3D

Le processus d'impression 3D commence par la création d'un modèle 3D, généralement à l'aide d'un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Un scanner 3D peut également être utilisé pour convertir l'objet physique en modèle numérique. Une fois le modèle créé, il est vérifié pour détecter d'éventuelles erreurs, telles que des espaces ou des surfaces superposées. Ces erreurs peuvent en effet affecter l'impression finale.

Le modèle est ensuite traité par un programme de découpage. Ce programme divise le modèle en fines couches bidimensionnelles, générées sous forme de fichier G-code. Ce fichier sert de guide à l'imprimante 3D pour l'aider à ajouter du matériau couche par couche. De plus, la méthode d'ajout de matériau en impression 3D dépend de la technologie utilisée, comme le dépôt de filament fondu (FDM), la stéréolithographie (SLA) ou le frittage sélectif par laser (SLS).

Quels sont les différents types de technologie d’impression 3D ?

Il existe différents types de technologies d'impression 3D. Chacune possède ses propres méthodes, matériaux et utilisations :

• Extrusion de matériauxCette méthode utilise une matière plastique chauffée et extrudée à travers une buse pour créer des couches. Elle est souvent utilisée pour la création rapide de prototypes et de pièces fonctionnelles, notamment dans les secteurs de l'électronique grand public et de l'automobile.
• Polymérisation en cuveCe procédé utilise une résine liquide qui durcit sous l'effet de la lumière pour former une couche solide. La polymérisation en cuve offre d'excellents détails et est couramment utilisée pour les modèles dentaires et médicaux, ainsi que pour la joaillerie.
• Fusion sur lit de poudreCette méthode utilise un laser ou un faisceau d'électrons pour assembler des matériaux en poudre couche par couche. Cette technique d'impression 3D est idéale pour le traitement des métaux et des matériaux à haute résistance. Elle est donc idéale pour les secteurs de l'aéronautique, de l'automobile et du médical.
• Projection de liantCette méthode consiste d'abord à déposer un liant liquide sur un lit de poudre. Ce lit durcit ensuite pour former la pièce finale. Le jet de liant peut être utilisé pour les métaux, les céramiques et les argiles. Il est souvent utilisé pour fabriquer des pièces métalliques, qui sont ensuite traitées pour en améliorer la résistance.
• projection de matièreCette technique consiste à projeter de minuscules gouttelettes de matière, comme en impression jet d'encre. Ces gouttelettes durcissent ensuite une fois déposées. Réputée pour créer des surfaces lisses et de haute qualité, elle est couramment utilisée en modélisation expérimentale et médicale.
• Dépôt direct d'énergie (DED):Dans ce procédé, une énergie dirigée, comme un laser ou un faisceau d'électrons, fait fondre le matériau lors de son dépôt. Le DED est utilisé dans des domaines tels que la défense et l'aérospatiale pour maintenir des objets en place et fabriquer de grandes pièces métalliques.
• Laminage de feuillesCette méthode consiste à combiner plusieurs couches de matériau et à les découper en formes tridimensionnelles. Elle est souvent utilisée pour fabriquer des pièces en métal ou en papier bon marché, notamment lorsque la finesse n'est pas un critère important.

Principales différences entre l'usinage CNC et l'impression 3D SLS

L'usinage CNC et l'impression 3D SLS sont relativement complémentaires. Chacun présente des avantages uniques liés à la précision, au matériau et à la complexité requis.

La principale différence entre l'usinage CNC et l'impression 3D SLS réside dans la méthode de création des pièces. L'usinage CNC est un procédé soustractif qui commence par la découpe minutieuse d'un bloc de matière pour révéler le produit final. Cette méthode est réputée pour sa précision. Elle permet de fabriquer des pièces à partir de nombreux matériaux, tels que les métaux, les plastiques et les composites. Elle excelle dans la production de pièces durables et de haute qualité, avec des tolérances serrées. En revanche, l'impression 3D SLS est un procédé additif qui utilise des matériaux en poudre pour créer des pièces couche par couche. Cette technologie offre de grands avantages. Elle permet de créer des formes complexes, difficiles, voire impossibles, à réaliser par soustraction. De plus, elle ne nécessite pas de structures de support, ce qui offre une plus grande liberté de conception.

En termes de matériaux, L'usinage CNC et l'impression 3D SLS fonctionnent avec une large gamme de substancesL'usinage CNC traite principalement les métaux comme l'aluminium, le laiton et l'acier inoxydable, ainsi que les plastiques comme l'ABS et le polycarbonate. L'impression 3D SLS, tout en étant capable de traiter une large gamme de plastiques, peut également traiter des matériaux spéciaux comme le nylon, les polyuréthanes thermoplastiques et les superalliages métalliques.

L'usinage CNC est plus précis et produit des pièces plus lisses. Leurs performances sont plus élevées. tolérances, avec une précision de +/- 0,005 mm. La nature soustractive de l'usinage CNC permet d'obtenir des finitions de surface de très haute qualité, ce qui le rend idéal pour les applications où la régularité de surface est essentielle. Les pièces imprimées en 3D par SLS peuvent présenter une surface légèrement granuleuse, due au procédé de fabrication couche par couche. Leur précision typique est d'environ ± 0,1 mm. Cependant, les techniques de post-traitement peuvent améliorer considérablement la qualité de surface des pièces imprimées en 3D, comblant ainsi l'écart entre les deux technologies en termes de finition.

Avantages de l'usinage CNC

De plus, l'usinage CNC est reconnu pour sa grande précision et ses surfaces lisses. Il est essentiel pour l'industrie manufacturière. Les tolérances peuvent être maintenues à ± 0,005 mm, ce qui garantit la fabrication de pièces avec une grande précision. Une grande précision est essentielle pour les applications nécessitant un ajustement précis. De plus, l'usinage soustractif est contrôlé et prévisible. L'usinage CNC permet d'obtenir des finitions très lisses, personnalisables selon les besoins. Cette précision et cette qualité sont très utiles pour les industries telles que l'aérospatiale, l'automobile et les dispositifs médicaux. Dans ces secteurs, la fiabilité et la fonctionnalité de chaque pièce sont essentielles.

L'usinage CNC est robuste et polyvalent. Il permet de fabriquer des pièces durables dans de nombreux métaux, tels que l'aluminium, l'acier inoxydable et le titane. Ces métaux sont souvent utilisés dans des environnements soumis à de fortes contraintes. L'usinage CNC est performant pour la fabrication de pièces aux formes complexes, aux passages internes et aux tolérances serrées. Ces caractéristiques seraient difficiles à obtenir avec d'autres procédés. Ces caractéristiques sont essentielles pour la fabrication de pièces devant supporter de lourdes charges et fonctionner dans des conditions extrêmes. C'est un atout majeur dans des secteurs comme l'aéronautique et l'automobile, où la sécurité et la performance sont primordiales.

Avantages de l'impression 3D SLS

La technologie d'impression 3D SLS permet de fabriquer des pièces aux géométries complexes et de créer des designs fluides qui nécessiteraient normalement des structures de support dans d'autres procédés de fabrication additive. Les avantages environnementaux de l'impression 3D SLS en font également un outil idéal pour une fabrication durable. La fabrication soustractive traditionnelle extrait la matière d'un bloc solide et génère beaucoup de déchets. En revanche, la SLS utilise un procédé additif. Elle construit les objets couche par couche et n'utilise de la matière que lorsque cela est nécessaire. Cette méthode produit peu de déchets. La poudre non utilisée dans la chambre de fabrication peut souvent être recyclée pour de futures impressions. L'impression 3D SLS est une option écologique. Elle est intrinsèquement efficace et consomme peu de matière.

Applications de l'usinage CNC et de l'impression 3D SLS dans diverses industries

Les technologies d’usinage CNC et d’impression 3D SLS sont utilisées dans un large éventail d’industries, chacune utilisant ses avantages uniques pour résoudre des défis de fabrication complexes.

Aérospatial: L'usinage CNC est précis et fiable. Il est idéal pour la fabrication de pièces critiques comme le moteur et le train d'atterrissage. Ces pièces nécessitent une résistance élevée et des tolérances serrées. Cette technologie permet d'usiner de nombreux matériaux, y compris des alliages hautes performances. Cette capacité est essentielle pour répondre aux exigences strictes de l'industrie. aérospatial Applications. Parallèlement, l'impression 3D SLS permet de fabriquer des pièces légères aux formes complexes. Cela permet de réduire considérablement le poids des avions et d'améliorer leur efficacité énergétique et leurs performances. Les capacités de prototypage rapide de cette technologie accélèrent également le processus de développement, du concept au vol.

Médical: La précision de l'usinage CNC est cruciale. Il est donc essentiel à la fabrication d'outils chirurgicaux, d'implants orthopédiques et de prothèses sur mesure. médical Pièces d'appareils. De plus, ces pièces nécessitent des spécifications précises pour garantir la sécurité et l'efficacité du patient. L'impression 3D SLS présente un avantage : elle permet de fabriquer des prothèses et des implants dentaires sur mesure. Ce potentiel de personnalisation est précieux pour le confort du patient et les résultats de la rééducation. Elle offre des solutions de rééducation spécialisées.

Automobile: L'usinage CNC est robuste et précis. Il permet de réaliser pièces durables essentielles à la voiture Performance et sécurité. Ces pièces comprennent les blocs moteurs et les composants du châssis. L'impression 3D SLS est essentielle au prototypage. Elle permet de tester rapidement de nouvelles conceptions. De plus, sa capacité à créer des pièces complexes et légères contribue à optimiser la conception des véhicules.

Comparaison des coûts, du volume et du temps

Lors de la comparaison des coûts de démarrage, des coûts des matériaux et des délais de production de l'usinage CNC et de l'impression 3D SLS, la comparaison doit être adaptée aux exigences spécifiques du projet. Les deux procédés présentent des avantages et des facteurs uniques à prendre en compte. L'usinage CNC présente un coût de mise en service initial plus élevé, en raison de la nécessité d'un outillage et d'une programmation précis. Il est donc moins rentable pour la production en très petites séries. Cependant, pour certains projets, notamment ceux nécessitant des pièces métalliques, les coûts des matériaux peuvent être inférieurs. Le coût des matériaux en vrac peut être inférieur à celui des poudres spéciales pour l'impression 3D SLS. L'usinage CNC peut être plus rapide pour la fabrication de pièces unitaires grâce à un enlèvement de matière plus rapide. En revanche, il est plus lent pour les pièces complexes.

Conclusion

Par conséquent, la clé pour choisir entre l'usinage CNC et l'impression 3D SLS dans la fabrication moderne est de comprendre les avantages de chaque technologie. Yonglihao Machinery fournit Services d'usinage CNCElles sont réputées pour leur précision et leur excellent état de surface. Cela en fait le choix privilégié pour la production en grande série de composants métalliques et de pièces de haute précision. Cependant, l'impression 3D SLS est idéale pour le prototypage et les formes complexes. Les méthodes soustractives seraient difficiles à utiliser pour ces formes ou trop coûteuses. Les entreprises doivent prendre en compte de nombreux facteurs lors du choix entre ces options, notamment le débit, les besoins en matériaux et la complexité des pièces.

FAQ

Quelle méthode est la plus rentable pour une production à faible volume ?

L'impression 3D SLS est souvent moins coûteuse pour les petites séries, grâce à ses coûts de configuration réduits et à sa capacité à réaliser des formes complexes sans outils ni montages spécifiques.

L’usinage CNC et l’impression 3D SLS peuvent-ils être utilisés ensemble ?

Oui, l'usinage CNC et l'impression 3D SLS peuvent être utilisés de manière complémentaire, tirant pleinement parti des avantages des deux procédés. Par exemple, l'impression 3D SLS permet de prototyper rapidement une pièce afin de tester son ajustement et son fonctionnement. Une fois la conception finalisée, nous pouvons utiliser l'usinage CNC pour fabriquer la pièce finale. De plus, nous utiliserons des matériaux plus adaptés à l'application ou pour affiner la pièce imprimée en 3D.