CNC 대 3D 인쇄:귀하의 역할을 수행하는 가장 좋은 방법은 무엇입니까?

소개

더 강력한 3D 프린팅 재료의 개발로 인해 업계 전반의 제조업체가 CNC 대 3D 프린팅을 탐색하고 이전에 CNC로 가공된 기능 부품을 3D 프린팅하는 방법을 찾도록 장려했습니다. 3D 프린팅 프로세스는 제조업체가 상당한 시간과 비용을 절약하는 동시에 산업 수준의 생산에 필요한 품질을 생성할 수 있습니다.

스위치를 만드는 제조업체는 3D 프린팅 소프트웨어를 활용하여 기존 CNC 가공 비용의 일부만으로 하루 만에 부품을 프로토타입하고 생산할 수 있습니다. 그러나 여전히 CNC가 올바른 선택일 수 있는 몇 가지 핵심 영역이 있습니다.

물리적인 것부터 재정적인 것에 이르기까지 CNC와 3D 프린팅 사이에서 결정하기 전에 평가해야 할 몇 가지 주요 영역을 살펴보겠습니다.

3D 프린터 구매자 가이드 읽기

물리적 고려사항

기하학

피쳐 크기: CNC 및 3D 프린팅 프로세스는 모두 도구 크기에 따라 제한됩니다. CNC의 경우 공구 직경은 생성할 수 있는 가장 작은 음의 형상을 나타냅니다. 그러나 3D 프린팅의 경우 노즐 직경은 생성할 수 있는 가장 작은 포지티브 형상을 나타냅니다. 압출 기반 3D 프린터의 노즐 직경은 일반적으로 0.25mm에서 0.8mm 사이이며, 이러한 기계의 최소 기능 크기는 4배이므로 최소 기능 크기는 1.0mm에서 3.2mm 사이입니다.

연속 섬유 강화를 위한 최소 피처 크기에 대한 자세한 내용을 위해 최소 섬유 피처 크기에 대한 가이드를 만들었습니다.

표면 마감: 올바른 도구를 사용하면 CNC 기계는 3D 프린터보다 훨씬 더 매끄러운 표면을 생성할 수 있습니다. 3D 프린터는 맞춤 및 마감을 위한 부품을 생산할 수 있지만 다른 정밀 부품과 결합하기 위해 탁월한 부드러움이 필요한 부품의 경우 CNC 가공이 더 바람직할 수 있습니다.

공차: 최고의 복합 3D 프린터 중 일부는 치수 공차를 +/- 0.005”까지 유지할 ​​수 있으며 일반적으로 압입을 위한 호환 표면이 있습니다. 3D 인쇄 부품의 엄격한 공차 기능은 후가공할 수 있습니다. 그러나 부품의 다른 기능에 따라 전체를 가공하는 것이 더 쉬울 수 있습니다. 결과는 기계, 재료 및 부품 형상에 따라 다를 수 있습니다.

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로드 중: 비구조적 부품은 일반적으로 기존 3D 프린팅의 쉬운 대상입니다. 상당한 물리적 하중을 견뎌야 하는 구조 부품은 연속 섬유 강화 또는 CNC 가공으로 생산할 수 있습니다. 연속 섬유 강화는 다른 3D 프린팅 부품에 비해 상당한 강도 향상을 제공할 수 있지만 복합 부품은 Z보다 2축(X, Y)이 더 강하고 금속 부품과 같은 등방성을 나타내지 않습니다. 이것이 인쇄용 부품의 디자인과 방향에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 자세히 알아보려면 Isotropic Fiber Fill에서 이 부품을 더 자세히 살펴보십시오.

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환경

3D 프린팅과 CNC 머시닝은 모두 금속과 폴리머로 부품을 생산할 수 있으므로 필요한 재료를 형성하는 데 어떤 프로세스를 더 쉽게 사용할 수 있는지에 따라 선택이 달라집니다.

온도: 3D 프린팅과 CNC 머시닝은 모두 금속과 폴리머로 부품을 생산할 수 있으므로 필요한 재료를 형성하는 데 어떤 프로세스를 더 쉽게 사용할 수 있는지에 따라 선택이 달라집니다. 특정 금속의 사용 온도는 일반적으로 용융 온도와 관련이 있습니다. "순수 금속은 일반적으로 절대 온도 척도에서 녹는점의 약 절반(F + 459의 녹는점)에서 심각하게 약해집니다." 합금은 일반적으로 유용한 범위를 더 높게(어떤 경우에는 용융 온도의 약 65%까지) 높일 수 있습니다.

3D 인쇄된 복합 재료 및 폴리머는 금속보다 낮은 사용 온도 제한을 갖습니다. Markforged 재료는 일반적으로 150°C 이상의 고온에서 장기간 사용해서는 안 됩니다.

수분 :일부 폴리머 필라멘트는 수분을 흡수하여 장기간 노출 또는 침수시 강도를 잃을 수 있습니다. Liquitex와 같은 코팅이 필요할 수 있습니다. 수분은 일반적으로 알루미늄에 영향을 미치지 않지만 강철이 녹슬게 할 수 있습니다.

화학물질: 부품이 화학 물질의 영향을 받을 경우 재료와 화학 물질의 화학적 호환성을 확인하십시오. 많은 금속이 다양한 화학 물질과 함께 사용하기에 적합하지만 새로운 재료나 환경을 도입하기 전에 항상 호환성을 확인하십시오. Markforged 나일론 기반 소재는 내화학성이 있으며 대부분의 석유화학제품에 영향을 받지 않습니다. 강산 또는 강염기 환경에서 사용하기에 적합하지 않습니다.

경제적 고려사항

언제 필요합니까?

자체 가공 :부품이 즉시 필요하고 작업에 대한 다른 보류가 없고 사용 가능한 기계, 작업자, 재료 및 워크홀딩이 있는 경우 부품을 CNC 가공해야 합니다. 더 긴급한 작업이 있거나 부품이 대기할 수 있는 경우 일반적으로 3D 프린팅을 통해 다음 날 부품을 얻을 수 있으므로 작업자는 더 중요한 작업에 시간을 할애할 수 있습니다.

CNC 가공은 일반적으로 3D 프린팅이 증착할 수 있는 것보다 훨씬 빠르게 재료를 제거할 수 있습니다. 크기는 일반적으로 기계가공에 대한 시간 제약에 영향을 미치지 않습니다. 필요한 재료 제거의 양이 훨씬 더 중요합니다. 부품 부피/재고 부피 비율이 매우 낮은 경우(재료 제거율이 높음) 3D 프린팅이 좋은 옵션일 수 있습니다.

3D 프린팅의 경우 부품 크기가 시간에 영향을 미칩니다. 큰 부품은 인쇄하는 데 시간이 더 오래 걸립니다. 부품이 손바닥에 들어가는 경우 일반적으로 당일에 받을 수 있습니다. 더 작은 부품의 경우 종종 기계보다 3D 프린팅이 더 빠를 수 있습니다. CNC 기계를 사용하면 재고 확보, G 코드 작성, 작업 보류 파악, 도구 설정 및 청소 후 시간을 보내야 합니다. 일부 부품은 CNC 기계를 준비하는 데 걸리는 시간에 인쇄할 수 있습니다.

사외 가공: 가공된 구성 요소를 CNC 가공 서비스에 아웃소싱하는 프로세스는 일반적으로 부품 검토, 도면 작성, 견적 발송, 구매 검토 사이에 최소 며칠이 걸립니다. 여기에 배송 및 상점의 리드 타임이 더해져 때때로 프로세스가 매우 길어질 수 있습니다. 이 경우 인쇄는 맞춤 및 마감을 확인하거나 영구 부품을 절단하는 동안 다음날 부품을 준비하는 데 적합한 방법일 수 있습니다.

얼마나 필요합니까?

소량 가공 부품의 비용을 분류하면 대부분의 비용은 프로그래밍 및 설정에 필요한 시간에서 비롯됩니다. 금속을 절단하는 실제 시간은 일반적으로 상당히 짧습니다. 생산량을 늘리려면 일반적으로 더 많은 부품을 자동으로 절단하기 위해 더 큰 설정을 수행해야 합니다. 부품 복잡성과 기능 수가 증가함에 따라 프로그래밍 시간과 필요한 설정 수도 증가할 수 있습니다. 그러나 추가 장치의 비용은 상당히 빨리 떨어집니다. 지오메트리에 따라 단위 비용당 CNC는 프로그래밍 및 설정을 재사용할 수 있기 때문에 매월 수백 또는 수천 단위로 확장됩니다.

3D 프린팅을 사용하면 프로그래밍(슬라이싱)이 몇 분 만에 이루어지며 복잡성은 프로그래밍 시간에 거의 영향을 미치지 않습니다. 첫 번째 단가와 노력은 낮지만 단위당 비용은 부피에 크게 영향을 받지 않습니다. 생산량을 늘리려면 일반적으로 더 많은 기계를 온라인 상태로 전환해야 합니다.

장비 및 운영자에 대한 예산은 얼마입니까?

CNC 기계는 적절하게 설정되면 무인으로 실행할 수 있지만 일반적으로 훈련된 정규직 작업자와 프로그래머가 성공에 매우 중요합니다. 소유자가 기계를 수리하기가 항상 쉬운 것은 아니므로 값비싼 유지 관리 계획이 필요합니다.

3D 프린터는 완전히 무인으로 쉽게 실행할 수 있고 작업자는 최소한의 교육만 필요로 하며 프로그래밍은 소프트웨어를 통해 쉽게 이루어집니다. 기계는 일반적으로 서비스가 용이하고 유지 관리 비용이 훨씬 저렴합니다.

CNC 기계와 3D 프린터는 기능과 품질에 따라 다양한 가격으로 제공되지만 일반적으로 3D 프린터는 CNC 기계보다 훨씬 적은 투자 비용으로 소유할 수 있습니다.

적층 제조의 초기 비용과 운영 비용이 낮아 프로토타이핑 및 툴링과 같은 소량 애플리케이션에 이상적입니다. 그러나 더 많은 양으로 확장할 때 빼기 제조 및 성형이 더 비용 효율적입니다.

데모 요청

CNC 대 3D 프린팅 논쟁에서 당신은 어디에 속해야 합니까?

케이스가 일대일 프로세스 교체만큼 간단한 경우는 거의 없으며 3D 프린팅은 하루 아침에 모든 생산 문제를 해결하지 못할 것입니다. 경제적 제약은 3D 프린팅을 위한 비용 효율적인 부품 수량을 소량으로 제한하고 재료 및 공정 제약으로 인해 적용 공간이 제한될 수 있습니다. 반면에 CNC 가공은 일반적으로 한 달에 수백 개의 단위로 수량을 조금 더 늘리면 규모의 경제가 유리합니다.‍