Usinagem CNC vs. Impressão 3D SLS

A indústria de manufatura atual tem grande respeito pela usinagem CNC e pela impressão 3D SLS. Elas se tornaram essenciais para a fabricação de peças. A usinagem CNC é conhecida por sua precisão e versatilidade. Ela esculpe materiais para atingir altíssima precisão, ao mesmo tempo em que realiza designs complexos. Este método de manufatura subtrativa tornou-se indispensável para a produção de peças metálicas e plásticas de alta qualidade em uma ampla gama de indústrias.

A impressão 3D SLS (Sinterização Seletiva a Laser) é uma forma de manufatura aditivaEla constrói objetos camada por camada. Isso permite a fabricação de peças com formas complexas. Elas são difíceis ou impossíveis de fabricar com métodos tradicionais. A usinagem CNC é excelente para produção em massa. Ela se destaca em durabilidade e precisão. Mas a impressão 3D SLS é incomparável para prototipagem e personalização de peças. Ela oferece grande flexibilidade e eficiência. Juntas, essas duas tecnologias oferecem uma gama completa de opções de usinagem para o processamento de peças. Yonglihao Machinery mostrará as diferenças entre esses dois processos.

O que é usinagem CNC?

A usinagem CNC, também conhecida como usinagem por controle numérico computadorizado, é um processo de manufatura subtrativa. Ela cria peças de precisão removendo material de blanks com ferramentas de corte controladas com precisão por um computador. A usinagem CNC é confiável por sua confiabilidade e precisão. Ela pode produzir peças finas com tolerâncias rigorosas. Portanto, a usinagem CNC é adequada para a produção de protótipos, bem como para a produção em massa.

Como funciona a usinagem CNC

A usinagem CNC tem várias etapas importantes, começando com o projeto e terminando com a peça final. Primeiro, os engenheiros usam ferramentas de CAD (Projeto Assistido por Computador) para criar um modelo 2D ou 3D da peça desejada. Em seguida, o software CAM (Manufatura Assistida por Computador) é usado para converter o arquivo CAD em instruções, conhecidas como instruções de máquina em código G.

Após a conclusão da preparação, o código G é enviado para a máquina CNC. A máquina CNC utiliza diferentes ferramentas de corte para cortar o material a partir da matéria-prima. A máquina CNC trabalha em múltiplos eixos, geralmente três, quatro ou cinco. Isso a ajuda a produzir formas complexas com precisão. Motores de passo ou servomotores controlam cada eixo, resultando em movimento e corte precisos.

Máquinas CNC comuns e suas funções

Existem vários tipos de ferramentas utilizadas na usinagem CNC. Cada tipo de ferramenta é projetado para uma tarefa e finalidade específicas. Aqui estão alguns dos tipos mais utilizados:

• Fresadora CNC: Esta é uma máquina que utiliza uma ferramenta rotativa para cortar materiais. As fresadoras CNC são perfeitas para fabricar peças finas com formatos complexos e são frequentemente utilizadas em indústrias que exigem alta precisão.
• Torno CNC: Tornos criam peças girando o material e usando ferramentas de corte. Tornos CNC são perfeitos para fabricar peças cilíndricas. É por isso que são muito populares nas indústrias automotiva e aeroespacial.
• Furadeiras CNC: As brocas CNC são especializadas em furar furos com diâmetros precisos. Elas são frequentemente usadas em conjunto com outras ferramentas CNC para fabricar peças que exigem posicionamento preciso dos furos.
• Retificadoras CNC: As retificadoras CNC utilizam rodas de desbaste para alisar peças metálicas. Elas são importantes para a fabricação de superfícies que precisam ser limpas, como ferramentas médicas ou peças automotivas.
• Máquinas de corte a plasma e laser: Máquinas de corte a plasma usam gás ionizado para cortar metal. Cortadores a laser, por outro lado, usam um feixe de luz direcionado para fazer cortes de alta precisão. Essas ferramentas são normalmente usadas para processar chapas metálicas e permitem um design fino, reduzindo a quantidade de material utilizado.

Além desses tipos, as máquinas CNC possuem diferentes capacidades de eixo. Isso afeta significativamente a complexidade das peças que podem fabricar. As configurações padrão incluem:

• Máquinas de 3 eixos: Essas máquinas podem se mover nas direções X, Y e Z. Elas são adequadas para fazer peças simples.
• Máquinas de 4 eixos: Essas máquinas têm uma parte rotativa adicional, geralmente ao longo do eixo X, e podem criar formas mais complexas.
• Máquinas de 5 eixos: Essas máquinas podem se mover em todos os cinco eixos, permitindo que peças complexas sejam usinadas com alta precisão e flexibilidade.

O que é impressão 3D?

A impressão 3D também é conhecida como um processo de manufatura aditiva. É um método de criação de itens por meio da adição de designs digitais camada por camada. Essa tecnologia pode produzir formas complexas que são difíceis de criar com métodos de manufatura convencionais.

A impressão 3D teve início no MIT no final da década de 1980. Hoje, ela evoluiu para diversas áreas, mudando a forma como os protótipos são feitos. Além disso, a impressão 3D está desenvolvendo rapidamente designs personalizados em áreas como saúde, automotivo e eletrônicos.

Ao contrário da usinagem CNC, que remove material para formar uma peça, a impressão 3D reduz o desperdício usando apenas o material necessário. Essa capacidade e sua habilidade em criar formas complexas tornam a impressão 3D uma ferramenta importante para prototipagem e produção de pequenas quantidades de peças exclusivas sem trabalho adicional.

Como funciona a impressão 3D

O processo de impressão 3D começa com a criação de um modelo 3D, geralmente utilizando software CAD (Design Assistido por Computador). Alternativamente, pode ser utilizado um scanner 3D, que converte o objeto físico em um modelo digital. Após a criação do modelo, ele é verificado quanto a erros como lacunas ou superfícies sobrepostas. Isso ocorre porque esses erros podem afetar a impressão final.

Em seguida, o modelo será processado por um programa de fatiamento. O programa de fatiamento divide o modelo em camadas finas bidimensionais, que são produzidas como um arquivo em código G. Este arquivo serve como um guia para a impressora 3D, auxiliando-a a adicionar material camada por camada. Além disso, a forma como o material é adicionado na impressão 3D depende do tipo de tecnologia utilizada, como FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography) ou SLS (Selective Laser Sintering).

Quais são os diferentes tipos de tecnologia de impressão 3D?

Existem diferentes tipos de tecnologias de impressão 3D. Cada tipo tem seus próprios métodos, materiais e usos:

• Extrusão de material: Este método utiliza material plástico aquecido extrudado através de um bico para criar camadas. É frequentemente utilizado para a criação rápida de protótipos e peças funcionais, como nos setores de eletrônicos de consumo e automotivo.
• Polimerização de cuba: Este processo utiliza uma resina líquida que endurece e se transforma em uma camada sólida sob a ação da luz. A polimerização em cuba proporciona excelentes detalhes e é comumente usada em modelos odontológicos e médicos, bem como em joias.
• Fusão em leito de pó: Este método utiliza um laser ou feixe de elétrons para combinar materiais em pó camada por camada. Esta técnica de impressão 3D é ideal para o processamento de metais e materiais de alta resistência. Portanto, é ideal para uso nos setores aeronáutico, automotivo e médico.
• Jateamento de aglutinante: Primeiro, este método deposita um ligante líquido sobre uma camada de pó. A camada de pó endurece para formar a peça final. O jato de ligante pode ser usado para metais, cerâmicas e argilas. É frequentemente usado para fabricar peças metálicas, que são posteriormente processadas para maior resistência.
• Jateamento de materiais: Esta técnica pulveriza pequenas gotículas de material, como na impressão a jato de tinta. Essas gotículas endurecem ao serem depositadas. É conhecida por criar superfícies lisas e de alta qualidade, sendo comumente usada em modelagem experimental e médica.
• Deposição de Energia Direta (DED): Nesse processo, energia direcionada, como um laser ou feixe de elétrons, derrete o material à medida que ele é depositado. A DED é usada em áreas como defesa e aeroespacial para manter objetos no lugar e fabricar grandes peças metálicas.
• Laminação de folhas: Neste método, múltiplas camadas de material são combinadas e cortadas em formas tridimensionais. É frequentemente usado para fazer peças baratas de metal ou papel, especialmente quando a finura não é importante.

Principais diferenças entre usinagem CNC e impressão 3D SLS

A usinagem CNC e a impressão 3D SLS são complementares. Cada uma delas apresenta vantagens únicas com base na precisão, no material e na complexidade necessários.

A principal diferença entre a usinagem CNC e a impressão 3D SLS é o método subjacente pelo qual elas criam as peças. A usinagem CNC é um processo subtrativo que começa com o corte cuidadoso de um bloco de material para revelar o produto final. Este método é conhecido por sua precisão. Ele pode fabricar peças de diversos materiais, como metais, plásticos e compósitos. Ele se destaca na produção de peças duráveis e de alta qualidade com tolerâncias rigorosas. Em contraste, a impressão 3D SLS é um processo aditivo que utiliza materiais em pó para criar peças camada por camada. Esta tecnologia oferece grandes vantagens. Ela pode criar formas complexas que são difíceis ou impossíveis de serem feitas por subtração. Também não necessita de estruturas de suporte, permitindo maior liberdade de design.

Em termos de materiais, A usinagem CNC e a impressão 3D SLS funcionam com uma ampla gama de substânciasA usinagem CNC lida principalmente com metais como alumínio, latão e aço inoxidável, e com plásticos como ABS e policarbonato. A impressão 3D SLS, além de processar uma ampla gama de plásticos, também pode processar materiais especiais como náilon, poliuretanos termoplásticos e superligas metálicas.

A usinagem CNC é mais precisa e produz peças mais lisas. Elas têm peças mais apertadas tolerâncias, com precisão de +/- 0,005 mm. A natureza subtrativa da usinagem CNC permite acabamentos superficiais de altíssima qualidade, tornando-a ideal para aplicações onde a lisura da superfície é fundamental. As peças impressas em 3D por SLS podem apresentar uma superfície ligeiramente granulada. Isso se deve ao processo de construção camada por camada. Elas apresentam precisões típicas de cerca de ± 0,1 mm. No entanto, técnicas de pós-processamento podem melhorar significativamente a qualidade da superfície das peças impressas em 3D, eliminando a lacuna entre as duas tecnologias em termos de acabamento.

Vantagens da usinagem CNC

Além disso, a usinagem CNC é conhecida por sua alta precisão e superfícies lisas. É essencial para a indústria de manufatura. As tolerâncias podem ser mantidas dentro de ± 0,005 mm. Isso garante que as peças sejam fabricadas com alta precisão. Alta precisão é vital para aplicações que exigem um ajuste preciso. Além disso, a usinagem subtrativa é controlada e previsível. A usinagem CNC pode produzir acabamentos muito suaves. Esses acabamentos podem ser adaptados a necessidades específicas. Essa precisão e qualidade são muito úteis para as indústrias, incluindo aeroespacial, automotiva e de dispositivos médicos. Nesses setores, a confiabilidade e a funcionalidade de cada peça são essenciais.

A usinagem CNC é robusta e versátil. Ela pode produzir peças duráveis em diversos metais, como alumínio, aço inoxidável e titânio. Esses metais são frequentemente utilizados em ambientes de alta tensão. A usinagem CNC é adequada para a fabricação de peças com formatos complexos, passagens internas e tolerâncias rigorosas. Essas características seriam difíceis de serem obtidas em outros processos. Essas características são essenciais para a fabricação de peças que devem suportar cargas pesadas e trabalhar em condições extremas. Isso é importante em setores como o aeroespacial e o automotivo, onde a segurança e o desempenho são essenciais.

Vantagens da impressão 3D SLS

A tecnologia de impressão 3D SLS permite fabricar peças com geometrias complexas e criar designs que normalmente exigiriam estruturas de suporte em outros processos de manufatura aditiva. Os benefícios ambientais da impressão 3D SLS também a tornam ideal para a manufatura sustentável. A manufatura subtrativa tradicional esculpe o material a partir de um bloco sólido e gera muito desperdício. Em contraste, a SLS utiliza um processo aditivo. Ela constrói objetos camada por camada e utiliza material apenas quando necessário. Este método gera pouco desperdício. O pó não utilizado na câmara de construção pode frequentemente ser reciclado para impressões futuras. A impressão 3D SLS é uma opção ecologicamente correta. É inerentemente eficiente e utiliza pouco material.

Aplicações de usinagem CNC e impressão 3D SLS em vários setores

As tecnologias de usinagem CNC e impressão 3D SLS estão sendo usadas em uma ampla gama de indústrias, cada uma utilizando suas vantagens exclusivas para resolver desafios complexos de fabricação.

Aeroespacial: A usinagem CNC é precisa e confiável. É ideal para a fabricação de peças críticas, como o motor e o trem de pouso. Essas peças exigem alta resistência e tolerâncias rigorosas. A tecnologia pode usinar diversos materiais, incluindo ligas de alto desempenho. Essa capacidade é fundamental para atender aos rigorosos requisitos de aeroespacial Aplicações. Ao mesmo tempo, a impressão 3D SLS produz peças leves com formatos complexos. Isso pode reduzir significativamente o peso da aeronave e aumentar a eficiência de combustível e o desempenho. Os recursos de prototipagem rápida da tecnologia também aceleram o processo de desenvolvimento, do conceito ao voo.

Médico: A precisão da usinagem CNC é crucial. Portanto, é essencial para a fabricação de instrumentos cirúrgicos personalizados, implantes ortopédicos e médico Peças do dispositivo. Além disso, essas peças precisam de especificações precisas para garantir a segurança e a eficácia do paciente. A impressão 3D SLS tem uma vantagem. Ela permite a criação de próteses e implantes dentários personalizados para o paciente. Esse potencial de personalização é inestimável para o conforto do paciente e os resultados da reabilitação. Ela oferece soluções especializadas em reabilitação.

Automotivo: A usinagem CNC é robusta e precisa. Permite fazer peças duráveis cruciais para o carro Desempenho e segurança. Essas peças incluem blocos de motor e componentes do chassi. A impressão 3D SLS é essencial para a prototipagem. Ela permite testes rápidos de novos designs. Além disso, sua capacidade de criar peças complexas e leves ajuda a otimizar o design do veículo.

Comparação de custo, volume e tempo

Ao comparar os custos iniciais, os custos de material e os tempos de produção da usinagem CNC e da impressão 3D SLS, a comparação precisa ser adaptada aos requisitos específicos do projeto. Ambos os processos têm vantagens e fatores únicos a serem considerados. A usinagem CNC tem um custo inicial de configuração mais alto. Isso se deve à necessidade de ferramentas e programação precisas. Isso a torna menos econômica para a produção de lotes muito pequenos. No entanto, para alguns projetos, especialmente aqueles que precisam de peças metálicas, os custos de material podem ser menores. Os custos de material a granel podem ser menores do que os dos pós especiais para impressão 3D SLS. A usinagem CNC pode ser mais rápida para a fabricação de peças individuais devido à remoção mais rápida do material. Mas é mais lenta para peças complexas.

Conclusão

Portanto, a chave para escolher entre usinagem CNC e impressão 3D SLS na manufatura moderna é entender os benefícios de cada tecnologia. Yonglihao Machinery fornece Serviços de usinagem CNC. São conhecidas por sua precisão e excelente acabamento superficial. Isso as torna a escolha preferida para a produção em larga escala de componentes metálicos e peças de alta precisão. No entanto, a impressão 3D SLS é excelente para prototipagem e formas complexas. Métodos subtrativos teriam dificuldades com essas formas ou as considerariam muito caras. As empresas devem considerar muitos fatores ao escolher entre essas opções. Esses fatores incluem produtividade, necessidades de material e complexidade das peças.

Perguntas frequentes

Qual método é mais econômico para produção de baixo volume?

A impressão 3D SLS costuma ser mais barata para pequenas produções. Isso se deve aos seus menores custos de instalação e à capacidade de criar formas complexas sem ferramentas ou acessórios especiais.

A usinagem CNC e a impressão 3D SLS podem ser usadas juntas?

Sim, a usinagem CNC e a impressão 3D SLS podem ser usadas de forma complementar, aproveitando ao máximo os benefícios de ambos os processos. Por exemplo, a impressão 3D SLS pode ser usada para prototipar rapidamente uma peça para testar seu ajuste e funcionamento. Uma vez finalizado o projeto, podemos usar a usinagem CNC para fabricar a peça final. Além disso, usaremos materiais mais adequados à aplicação ou refinaremos a peça impressa em 3D.