Обработка с ЧПУ против 3D-печати SLS

В современной обрабатывающей промышленности высоко ценятся обработка с ЧПУ и 3D-печать методом SLS. Они стали ключевыми инструментами для изготовления деталей. Обработка с ЧПУ известна своей точностью и универсальностью. Она позволяет обрабатывать материалы с высочайшей точностью, реализуя сложные конструкции. Этот субтрактивный метод производства стал незаменимым для производства высококачественных металлических и пластиковых деталей в самых разных отраслях.

3D-печать методом SLS (селективного лазерного спекания) – это форма аддитивное производство. Он создаёт объекты слой за слоем. Это позволяет создавать детали сложной формы. Их сложно или невозможно изготовить традиционными методами. Обработка с ЧПУ отлично подходит для массового производства. Она отличается прочностью и точностью. Однако SLS 3D-печать не имеет себе равных в создании прототипов и индивидуализации деталей. Она обеспечивает высокую гибкость и эффективность. Вместе эти две технологии предлагают полный спектр возможностей для обработки деталей. Yonglihao Machinery покажет вам различия между этими двумя процессами.

Что такое обработка на станках с ЧПУ?

Обработка на станках с ЧПУ, также известная как обработка с числовым программным управлением, представляет собой субтрактивный производственный процесс. Он позволяет создавать прецизионные детали путём удаления материала с заготовок режущими инструментами, управляемыми компьютером с высокой точностью. Обработка на станках с ЧПУ пользуется доверием благодаря своей надёжности и точности. Она позволяет производить точные детали с жёсткими допусками. Поэтому обработка на станках с ЧПУ подходит как для изготовления прототипов, так и для серийного производства. Если вы хотите узнать больше о принципах и преимуществах обработки на станках с ЧПУ, ознакомьтесь со статьёй. Что такое обработка с ЧПУ?

Как работает обработка на станках с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов, начиная с проектирования и заканчивая финальной частью. Сначала инженеры используют инструменты САПР (системы автоматизированного проектирования) для создания 2D- или 3D-модели нужной детали. Затем программное обеспечение CAM (системы автоматизированного производства) преобразует файл САПР в инструкции, известные как машинные инструкции G-кода.

После завершения подготовки G-код отправляется на станок с ЧПУ. Станок с ЧПУ использует различные режущие инструменты для резки заготовки. Станок с ЧПУ работает по нескольким осям, обычно по трём, четырём или пяти. Это позволяет ему точно создавать сложные формы. Шаговые двигатели или серводвигатели управляют каждой осью, обеспечивая точность перемещения и точную резку.

Распространенные станки с ЧПУ и их функции

Есть разные типы инструментов, используемых при обработке на станках с ЧПУКаждый тип инструмента предназначен для определённой задачи и цели. Вот некоторые из наиболее распространённых типов:

• Фрезерный станок с ЧПУ: это станок, который использует вращающийся инструмент для резки материалов. Фрезерные станки с ЧПУ идеально подходят для изготовления мелких деталей сложной формы и часто используются в отраслях, требующих высокой точности.
• Токарный станок с ЧПУ: Токарные станки создают детали путём вращения материала и использования режущих инструментов. Токарные станки с ЧПУ идеально подходят для изготовления цилиндрических деталей. Именно поэтому они так популярны в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
• Сверлильные станки с ЧПУ: Станки с ЧПУ предназначены для сверления отверстий точного диаметра. Они часто используются совместно с другими станками с ЧПУ для изготовления деталей, требующих точного расположения отверстий.
• Шлифовальные станки с ЧПУ: Шлифовальные станки с ЧПУ используют шлифовальные круги для шлифования металлических деталей. Они важны для производства поверхностей, требующих очистки, например, медицинских инструментов или автомобильных деталей.
• Машины плазменной и лазерной резки: Плазменные резаки используют ионизированный газ для резки металла. Лазерные резаки, в свою очередь, используют направленный луч света для высокоточной резки. Эти инструменты обычно используются для обработки листового металла и позволяют создавать точные конструкции, экономя при этом материал.

Помимо этих типов, станки с ЧПУ имеют различные возможности управления осями. Это существенно влияет на сложность изготавливаемых деталей. Стандартные конфигурации включают:

• 3-осевые станки: Эти станки могут перемещаться по осям X, Y и Z. Они подходят для изготовления простых деталей.
• 4-осевые станки: эти машины имеют дополнительную вращающуюся часть, обычно вдоль оси X, и могут создавать более сложные формы.
• 5-осевые станки: Эти станки могут двигаться по всем пяти осям, что позволяет обрабатывать сложные детали с высокой точностью и гибкостью.

Что такое 3D-печать?

3D-печать также известна как аддитивное производство. Это метод создания изделий путём нанесения цифровых изображений слой за слоем. Эта технология позволяет создавать сложные формы, которые сложно воспроизвести стандартными методами производства.

3D-печать появилась в Массачусетском технологическом институте в конце 1980-х годов. Сегодня она проникла во многие области, изменив способ создания прототипов. Кроме того, 3D-печать быстро способствует разработке индивидуальных проектов в таких областях, как здравоохранение, автомобилестроение и электроника.

В отличие от обработки на станках с ЧПУ, где для создания детали удаляется материал, 3D-печать сокращает количество отходов, используя только необходимый материал. Эта возможность и способность создавать сложные формы делают 3D-печать важным инструментом для создания прототипов и производства небольших партий уникальных деталей без дополнительных затрат.

Как работает 3D-печать

Процесс 3D-печати начинается с создания 3D-модели, обычно с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР). В качестве альтернативы можно использовать 3D-сканер, который преобразует физический объект в цифровую модель. После создания модели она проверяется на наличие ошибок, таких как зазоры или наложение поверхностей. Это необходимо, чтобы они могли повлиять на качество конечного отпечатка.

Затем модель обрабатывается программой нарезки. Программа нарезки делит модель на тонкие двумерные слои, которые создаются в виде файла G-кода. Этот файл служит руководством для 3D-принтера, помогая ему добавлять материал по одному слою за раз. Кроме того, способ добавления материала в 3D-печати зависит от типа используемой технологии, например, FDM (моделирование методом послойного наплавления), SLA (стереолитография) или SLS (селективное лазерное спекание).

Какие существуют типы технологий 3D-печати?

Существуют различные типы технологий 3D-печати. Каждый тип имеет свои методы, материалы и области применения:

• экструзия материала: Этот метод использует нагретый пластик, выдавливаемый через сопло для создания слоёв. Он часто применяется для быстрого создания прототипов и рабочих деталей, например, в бытовой электронике и автомобилестроении.
• Ванной полимеризации: В этом процессе используется жидкая смола, затвердевающая под воздействием света. Полимеризация в ванне обеспечивает отличную детализацию и широко применяется для стоматологических и медицинских моделей, а также ювелирных изделий.
• Плавка в порошковом слое: Этот метод использует лазер или электронный луч для послойного соединения порошковых материалов. Эта технология 3D-печати идеально подходит для обработки металлов и высокопрочных материалов. Поэтому она идеально подходит для использования в авиационной, автомобильной и медицинской промышленности.
• Струйная подача связующего вещества: Сначала этот метод предполагает нанесение жидкого связующего на слой порошка. Затем слой порошка затвердевает, образуя готовую деталь. Струйное нанесение связующего может применяться для металлов, керамики и глины. Этот метод часто применяется для изготовления металлических деталей, которые затем подвергаются дополнительной обработке для придания им прочности.
• Струйная обработка материалов: Этот метод предполагает распыление мельчайших капель материала, подобно струйной печати. Эти капли затвердевают при нанесении. Этот метод известен созданием гладких и высококачественных поверхностей и широко используется в экспериментальном и медицинском моделировании.
• Прямое депонирование энергии (DED): В этом процессе направленная энергия, например, лазера или электронного луча, расплавляет материал по мере его осаждения. Технология DED используется в таких областях, как оборона и аэрокосмическая промышленность, для фиксации объектов на месте и производства крупных металлических деталей.
• Ламинирование листов: При этом методе несколько слоёв материала объединяются и разрезаются на трёхмерные формы. Его часто используют для изготовления недорогих металлических или бумажных деталей, особенно когда тонкость не важна.

Ключевые различия между обработкой на станках с ЧПУ и SLS 3D-печатью

Обработка с ЧПУ и SLS 3D-печать в некоторой степени дополняют друг друга. Каждый из них обладает уникальными преимуществами, обусловленными требуемой точностью, используемым материалом и сложностью.

Основное различие между ЧПУ-обработкой и SLS 3D-печатью заключается в методе создания деталей. ЧПУ-обработка — это субтрактивный процесс, который начинается с аккуратной резки заготовки для получения готового изделия. Этот метод известен своей точностью. Он позволяет изготавливать детали из множества материалов, таких как металлы, пластики и композиты. Он превосходен в производстве прочных, высококачественных деталей с жесткими допусками. В отличие от этого, SLS 3D-печать — это аддитивный процесс, в котором для создания деталей слой за слоем используются порошковые материалы. Эта технология обладает значительными преимуществами. Она позволяет создавать сложные формы, которые сложно или невозможно изготовить методом субтракции. Кроме того, она не требует опорных конструкций, что обеспечивает большую свободу проектирования.

Что касается материалов, Обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать SLS позволяют работать с широким спектром материалов.Обработка на станках с ЧПУ в основном применяется к таким металлам, как алюминий, латунь и нержавеющая сталь, а также к пластикам, таким как АБС и поликарбонат. SLS 3D-печать, помимо обработки широкого спектра пластиков, также может обрабатывать специальные материалы, такие как нейлон, термопластичные полиуретаны и металлические суперсплавы.

Обработка на станках с ЧПУ более точна и позволяет получать более гладкие детали. Они имеют более плотную поверхность. допускис точностью +/- 0,005 мм. Субтрактивный характер обработки на станках с ЧПУ позволяет получать очень высококачественные отделки поверхности, что делает его идеальным решением для применений, где критична гладкость поверхности. Детали, изготовленные методом SLS 3D-печати, могут иметь слегка зернистую поверхность. Это связано с послойным процессом изготовления. Типичная точность составляет около ±0,1 мм. Однако методы постобработки могут значительно улучшить качество поверхности деталей, изготовленных методом 3D-печати, сокращая разрыв между двумя технологиями по качеству финишной обработки.

Преимущества обработки с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ славится своей высокой точностью и достоверностью, что делает её незаменимой технологией в современном производстве. Благодаря минимальным допускам (до ±0,005 мм) она гарантирует изготовление деталей с точными размерами и формой, соответствующими проектным требованиям. Такой уровень точности критически важен для применений, требующих идеальной подгонки, например, в аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности, где надежность и функциональность каждого компонента имеют первостепенное значение.

Кроме того, обработка на станках с ЧПУ обеспечивает исключительное качество поверхности. Передовые технологии обработки позволяют создавать исключительно гладкие поверхности, которые также могут быть адаптированы к конкретным требованиям. Это превосходное качество поверхности не только улучшает внешний вид деталей, но и повышает их эксплуатационные характеристики, например, снижает трение или повышает стойкость к коррозии.

Обработка на станках с ЧПУ также отлично подходит для крупносерийного производства. Благодаря автоматизации процессов станки с ЧПУ позволяют эффективно производить большие партии деталей с неизменно высоким качеством и точностью. Это делает их идеальным выбором для отраслей, где требуется крупносерийное производство без ущерба для точности.

Что касается универсальности материалов, то обработка на станках с ЧПУ превосходна в плане обработки широкого спектра материалов. Станки могут обрабатывать различные металлы и неметаллы, включая алюминий, нержавеющую сталь, титан и пластик. Такая гибкость позволяет удовлетворять разнообразные потребности отрасли, будь то лёгкие конструкции или высокопрочные изделия.

Наконец, обработка на станках с ЧПУ особенно хорошо подходит для деталей, требующих прочности и долговечности. Благодаря использованию высокопрочных материалов, обработка на станках с ЧПУ позволяет создавать прочные и долговечные детали, способные выдерживать высокие нагрузки и экстремальные условия. Эти характеристики особенно важны в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская, где безопасность и производительность играют решающую роль.

Если вы хотите узнать больше о преимуществах и ограничениях обработки на станках с ЧПУ, ознакомьтесь со статьей Каковы преимущества и ограничения обработки с ЧПУ?.

Преимущества SLS 3D-печати

Технология 3D-печати SLS (селективное лазерное спекание) превосходно подходит для производства деталей со сложной геометрией и сложными внутренними элементами. В отличие от других методов аддитивного производства, SLS не требует опорных конструкций, что позволяет создавать бесшовные конструкции, которые было бы сложно или невозможно реализовать с помощью традиционных технологий. Это делает её идеальным выбором для инженеров и дизайнеров, стремящихся к инновациям.

Одним из главных преимуществ SLS 3D-печати является минимальные отходы материала, особенно по сравнению с субтрактивными методами, такими как обработка на станках с ЧПУ. Традиционное производство часто предполагает вырезание материала из цельного блока, что приводит к значительному количеству отходов. В отличие от этого, SLS изготавливает детали слой за слоем, используя только необходимый для конструкции материал. Кроме того, неиспользованный порошок из рабочей камеры часто можно переработать для последующих печатных процессов, что дополнительно сокращает отходы и делает SLS более экологичным и экологичным вариантом.

Технология SLS также хорошо подходит для создания функциональных прототипов и мелкосерийного производства. Способность создавать прочные, высококачественные детали с превосходными механическими свойствами делает её идеальным решением для тестирования и проверки конструкций перед масштабированием производства. Эффективность создания функциональных прототипов помогает сократить время и стоимость разработки.

Ещё одним ключевым преимуществом SLS 3D-печати является возможность создания деталей с уникальными свойствами материалов. Используя передовые материалы, такие как нейлон, SLS позволяет производить лёгкие, прочные и устойчивые к воздействию тепла и химикатов детали. Эта универсальность делает этот метод предпочтительным выбором для таких отраслей, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и здравоохранение, где часто требуются особые характеристики материалов.

Ограничения обработки на станках с ЧПУ

Хотя обработка на станках с ЧПУ является высокоточным и универсальным методом производства, у него есть некоторые ограничения, особенно при работе со сложной геометрией и сложными внутренними элементами. Субтрактивный характер процесса делает его менее эффективным при создании конструкций со сложными деталями или внутренними полостями, поскольку для этого часто требуются дополнительные настройки или специализированная оснастка.

Другим фактором, который следует учитывать, является значительное количество отходов материала, связанных с обработкой на станках с ЧПУ. В отличие от процессов аддитивного производства, обработка на станках с ЧПУ вырезает детали из цельных блоков материала, что приводит к значительному количеству отходов. Это может сделать процесс менее экологичным и менее экономичным для некоторых применений.

Кроме того, для сложных деталей затраты на инструмент могут быть высокими. Производство сложных конструкций часто требует изготовления специального инструмента или выполнения нескольких операций механической обработки, что может увеличить как начальные затраты на наладку, так и время производства. Это делает обработку на станках с ЧПУ более подходящей для более простых конструкций или крупносерийного производства, где первоначальные инвестиции могут быть окуплены за счет большего количества деталей.

Ограничения SLS 3D-печати

Несмотря на множество преимуществ, технология SLS 3D-печати имеет и определённые ограничения. Одним из заметных недостатков является то, что поверхность может быть не такой гладкой, как у деталей, изготовленных на станке с ЧПУ. Детали SLS часто имеют слегка шероховатую или зернистую текстуру из-за порошкового процесса, что может потребовать постобработки в случаях, когда требуется полировка.

Другим ограничением является ограниченный выбор материалов по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ. Хотя SLS в основном использует такие материалы, как нейлон и некоторые композиты, обработка на станках с ЧПУ позволяет работать с гораздо более широким спектром металлов, пластиков и других материалов, что делает её более универсальной для конкретных применений.

SLS 3D-печать также может быть медленнее при крупносерийном производстве. Послойный аддитивный процесс, хотя и эффективен для создания прототипов и мелкосерийного производства, может не соответствовать скорости и масштабируемости станков с ЧПУ или других традиционных методов производства при изготовлении больших партий деталей.

Наконец, хотя SLS обычно не требует опорных конструкций для большинства моделей, некоторые геометрические формы могут потребовать дополнительной поддержки во время печати. Это может усложнить этапы проектирования и постобработки, особенно для деталей с выступами или сложными элементами.

Применение обработки с ЧПУ и SLS 3D-печати в различных отраслях промышленности

Технологии обработки на станках с ЧПУ и 3D-печати SLS используются в самых разных отраслях промышленности, каждая из которых использует свои уникальные преимущества для решения сложных производственных задач.

Аэрокосмическая промышленность: Обработка на станках с ЧПУ отличается точностью и надёжностью. Она идеально подходит для изготовления ответственных деталей, таких как двигатель и шасси. Эти детали требуют высокой прочности и жёстких допусков. Эта технология позволяет обрабатывать множество материалов, включая высокопрочные сплавы. Эта способность критически важна для удовлетворения жёстких требований аэрокосмическая промышленность Применение. В то же время, SLS 3D-печать позволяет создавать лёгкие детали сложной формы. Это может значительно снизить вес самолёта, повысить топливную эффективность и производительность. Возможности технологии быстрого прототипирования также ускоряют процесс разработки от концепции до полёта.

Медицина: Точность обработки на станках с ЧПУ имеет решающее значение. Поэтому она играет ключевую роль в изготовлении индивидуальных хирургических инструментов, ортопедических имплантатов и т.д. медицинский Детали устройств. Кроме того, эти детали должны иметь точные характеристики для обеспечения безопасности и эффективности лечения пациента. Технология SLS 3D-печати имеет преимущество. Она позволяет изготавливать индивидуальные протезы и зубные имплантаты для пациента. Этот потенциал персонализации бесценен для комфорта пациента и результатов реабилитации. Она предоставляет специализированные решения для реабилитации.

Автомобильная промышленность: Обработка на станках с ЧПУ отличается надежностью и точностью. Она позволяет производить прочные детали, имеющие решающее значение для автомобиля Производительность и безопасность. К таким деталям относятся блоки двигателя и компоненты шасси. 3D-печать методом SLS играет ключевую роль в создании прототипов. Она позволяет быстро тестировать новые конструкции. Кроме того, её способность создавать сложные и лёгкие детали помогает оптимизировать конструкцию автомобиля.

Сравнение стоимости, объема и времени

Сравнивая начальные затраты, стоимость материалов и сроки производства при обработке с ЧПУ и SLS 3D-печати, необходимо учитывать конкретные требования проекта. Оба процесса обладают уникальными преимуществами и факторами, которые необходимо учитывать. Обработка с ЧПУ требует более высокой начальной наладки. Это связано с необходимостью точного инструмента и программирования. Это делает её менее рентабельной при мелкосерийном производстве. Однако для некоторых проектов, особенно для проектов с металлическими деталями, стоимость материалов может быть ниже. Стоимость сыпучих материалов может быть ниже, чем стоимость специальных порошков для SLS 3D-печати. Обработка с ЧПУ может быть быстрее при изготовлении отдельных деталей благодаря более быстрому удалению материала. Однако для сложных деталей она медленнее.

Выберите правильную технологию обработки!

Таким образом, ключом к выбору между обработкой с ЧПУ и SLS 3D-печатью в современном производстве является понимание преимуществ каждой технологии. Yonglihao Machinery обеспечивает Услуги обработки на станках с ЧПУМы известны своей точностью и превосходным качеством обработки поверхности. Это делает нас предпочтительным выбором для крупносерийного производства металлических компонентов и высокоточных деталей.

С другой стороны, SLS 3D-печать превосходна в приложениях, требующих сложной геометрии и быстрого прототипирования. Она особенно эффективна для создания сложных форм, которые было бы сложно или слишком дорого получить традиционными субтрактивными методами. Многие компании по быстрому прототипированию Положитесь на технологию SLS 3D-печати, поскольку она позволяет быстро создавать подробные прототипы и проверять проекты перед запуском в полномасштабное производство.

В конечном счёте, при выборе подходящего процесса компаниям необходимо учитывать ряд факторов, включая объём производства, требования к материалам и сложность деталей. В некоторых случаях сочетание обеих технологий может быть стратегическим выбором: использование SLS для быстрого создания прототипов и проверки конструкции, а затем обработка на станке с ЧПУ для конечного производства с повышенной точностью и качеством поверхности.

Часто задаваемые вопросы

Какой метод более экономически эффективен при мелкосерийном производстве?

SLS 3D-печать часто обходится дешевле при мелкосерийном производстве. Это обусловлено более низкой стоимостью настройки и возможностью создания сложных форм без специальных инструментов и приспособлений.

Можно ли использовать одновременно обработку на станках с ЧПУ и 3D-печать SLS?

Да, ЧПУ-обработка и SLS 3D-печать могут использоваться как взаимодополняющие технологии, в полной мере используя преимущества обоих процессов. Например, SLS 3D-печать позволяет быстро создать прототип детали для проверки её соответствия и функциональности. После завершения проектирования мы можем использовать ЧПУ-обработку для изготовления готовой детали. Кроме того, мы сможем использовать материалы, более подходящие для конкретного применения, или улучшить качество 3D-печатной детали.