Impressão 3D vs Usinagem CNC: tudo o que você precisa saber | Precisão JS

Impressão 3D versus usinagem CNC são dois processos de fabricação primários que podem transformar ideias de produtos em objetos reais. Selecionar o método incorreto pode não apenas causar excesso de orçamento, mas também peças que não atendem aos padrões de desempenho.

Este guia tem como objetivo revelar em detalhes as principais diferenças, bem como as situações e a lógica de seleção entre essas duas tecnologias, com a ajuda de referências a dados relevantes e estudos de caso para ajudá-lo a fazer uma escolha informada e, ao mesmo tempo, mostrar como a JS Precision, por meio de suas soluções profissionais de usinagem CNC e experiência em engenharia, pode ser seu parceiro de fabricação.

Resumo das principais respostas

Principais conclusões

• A natureza do processo determina a aplicação:

A impressão 3D é a melhor opção para prototipagem geométrica complicada e produção em pequenos lotes, enquanto a usinagem CNC é a mais adequada para a produção final de peças metálicas de alta precisão e alta resistência.

• Precisão e resistência são a linha divisória:

Se os requisitos de precisão forem superiores a 0,1 mm ou se houver necessidade das propriedades mecânicas de um material denso, o CNC (especialmente 5 eixos) é uma opção mais preferível.

• Não existe melhor, apenas mais adequado:

A melhor escolha é o resultado de uma consideração minuciosa de todos os aspectos, como materiais, tamanho do lote, custo, prazo de entrega e requisitos de desempenho.

• A colaboração profissional é fundamental:

A parceria com profissionais como a JS Precision não só auxilia na otimização, mas também no planejamento de processos através de programas de usinagem CNC, atingindo as maiores taxas de sucesso e benefícios do projeto.

Por que confiar na comparação dos dois processos de usinagem da JS Precision?

A usinagem CNC continua sendo o núcleo de nossas operações na JS Precision. Nos dedicamos à indústria de fabricação de precisão ao longo dos anos e somos reconhecidos pela ISO 9001:2015 por nosso rigoroso sistema de gestão de qualidade.

Esta norma se aplica a todo o nosso fluxo de trabalho: desde a usinagem CNC até a prototipagem e inspeção de qualidade. Fazemos até testes comparativos seguindo o ASTM F2924, padrão de fabricação aditiva 20.

Temos mais de 45 máquinas-ferramentas CNC com precisão extremamente fina, cobrindo a gama de modelos de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos, todos submetidos a uma certificação de calibração de precisão da SGS. Em particular, 12 dos centros de usinagem CNC de 5 eixos estão equipados com sistemas de controle importados da Alemanha, permitindo-lhes trabalhar com usinagem de tolerância ultra alta de 0,003 mm.

Os membros da nossa equipe de engenharia têm em média mais de 10 anos de experiência no setor e estão profundamente envolvidos com clientes em setores de ponta como aeroespacial, equipamentos médicos e automotivo. Juntos, eles produziram mais de 500.000 peças de precisão.

A análise comparativa que fazemos é baseada em dados reais de produção e estudos de caso de clientes, em vez de ser puramente hipotética. Um desses casos é o projeto de trem de pouso para um cliente de drones que também é um dos três principais fabricantes globais de drones.

Ao examinar as variações de desempenho entre a impressão 3D e a usinagem CNC de 5 eixos, encontramos uma solução que reduziu os custos em 15%, atendeu aos requisitos de resistência e encurtou o ciclo de pesquisa e desenvolvimento em 20%.

Estabelecemos um sistema abrangente de controle de qualidade. Cada lote de peças é inspecionado por uma máquina de medição por coordenadas para garantir que os dados sejam precisos e confiáveis.

Deseja verificar a viabilidade do processo de fabricação da sua peça? Envie seus desenhos de peças. JS Precision fornece uma análise comparativa gratuita entre processos de impressão 3D e usinagem CNC para ajudar você a evitar riscos de seleção.

Impressão 3D versus usinagem CNC: quais são as principais diferenças?

Compreender as diferenças inerentes é um fator essencial para determinar o processo certo. Esta seção do artigo explicará os recursos de cada processo em três aspectos principais: princípios, materiais e precisão.

Princípios de funcionamento e comparação de tecnologias

• Impressão 3D é um tipo de manufatura aditiva, na qual estruturas internas complexas são construídas camada por camada com materiais.
• A usinagem CNC é um tipo de fabricação subtrativa, na qual matérias-primas sólidas são formadas pelo corte da ferramenta. Fatores como precisão e resistência dependem em grande parte da boa qualidade do material e do processo de corte.

Essas duas características definem o alcance de suas aplicações.

Propriedades de materiais e comparação de escopo

Tradicionalmente, a impressão 3D atende a resinas fotossensíveis, pó de náilon e uma gama limitada de pós metálicos. A presença de problemas de ligação entre camadas e subsequentemente propriedades mecânicas anisotrópicas caracteriza as peças fabricadas por impressão 3D.

A usinagem CNC é capaz de manusear praticamente qualquer material sólido de engenharia, como liga de alumínio 6061-T6 e aço inoxidável 316L. Após o processo de usinagem, as peças apresentam as mesmas propriedades totalmente densas e isotrópicas do material original, tornando-as mais confiáveis sob condições de carga elevada.

Análise de precisão e qualidade de superfície

As diferenças de precisão e qualidade de superfície entre os dois são significativas, atendendo aos requisitos do padrão ISO 286-1. Dados específicos são mostrados na tabela abaixo:

Figura 1: uma imagem de tela dividida. O lado esquerdo mostra uma máquina CNC azul cortando metal, enquanto o lado direito mostra uma impressora 3D amarela criando um anel azul esverdeado, com o título “MACHINAGEM CNC VS IMPRESSÃO 3D”.

Usinagem CNC versus impressão 3D: como escolher com base nas necessidades do seu projeto?

Depois de entender o que fundamentalmente diferencia os dois, é bastante lógico e muito útil escolher o curso de ação sob medida, feito para as necessidades do seu projeto. Aqui, uma estrutura de tomada de decisão é elaborada a partir de aspectos de custo, velocidade e liberdade de design, destacando o fato de que serviços de usinagem CNC de 5 eixos não podem ser substituídos.

Análise de custo-benefício: relação entre protótipo, tamanho do lote e complexidade

As diferenças de custo entre os dois processos são significativas em diferentes tamanhos de lote de produção, conforme detalhado na tabela abaixo:

• 1 a 10 protótipos complexos: a impressão 3D não requer ferramentas, resultando em uma vantagem de custo significativa.
• 10-500 peças de metal: a prototipagem de usinagem CNC e o processamento de pequenos lotes são mais econômicos.
• Peças multieixos altamente complexas: requer avaliação específica com base na dificuldade do processo.

Comparação entre velocidade de produção e tempo de entrega

• Impressão 3D: O tempo de preparação é de apenas 15-30 minutos, o que é muito rápido ao imprimir uma única peça, mas o processamento pós-processamento é bastante complicado.
• Usinagem CNC: A programação e a fixação requerem 2-8 horas, o tempo de peça única pode ser drasticamente reduzido na produção em massa, portanto, é capaz de uma produção em massa rápida.

Considerações sobre liberdade de projeto versus resistência estrutural

• Benefícios da impressão 3D: Essas tecnologias são mais adequadas do que a usinagem CNC para produzir canais de fluxo interno complexos e estruturas otimizadas por topologia.
• Benefícios da usinagem CNC: As peças serão capazes de suportar cargas pesadas e terão alta resistência à fadiga, e a ausência de ligação entre camadas eliminará os pontos fracos.

Quando a usinagem CNC de 5 eixos é a solução imbatível?

Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos adicionam dois eixos rotativos à configuração de três eixos X/Y/Z, permitindo assim a usinagem de superfícies curvas complexas em uma única configuração. Alguns dos usos típicos podem ser impulsores de motor, joelheiras de liga de titânio e peças com tolerâncias de forma e posição <0,02 mm.

Em comparação com peças metálicas impressas em 3D, ela se destaca em todos os aspectos como precisão, acabamento superficial e densidade do material, sendo assim a única opção para peças finais de alto desempenho.

Prototipagem de usinagem CNC ou impressão 3D: qual caminho para o primeiro artigo?

A prototipagem é uma etapa vital no desenvolvimento do produto. A seleção do método de prototipagem adequado pode acelerar seu ciclo de verificação, ajudá-lo a evitar retrabalho e ter influência direta na eficiência de sua pesquisa e desenvolvimento e no controle de custos.

Muitos clientes são facilmente levados a “buscar velocidade” ou “economizar custos” na fase de prototipagem. O objetivo é alinhar seus objetivos de verificação, o que também é um problema que a JS Precision resolve em seus serviços de prototipagem de usinagem CNC.

Selecione prototipagem impressa em 3D

• Quando seu objetivo é esclarecer rapidamente as formas conceituais, relações de montagem ou demonstrações de mercado; as propriedades mecânicas dos materiais são secundárias.
• Quando a estrutura é tão complexa (por exemplo, canais internos densos, topologias ocas) que a usinagem CNC seria impossível e nenhum teste de carga é necessário, a prototipagem impressa em 3D é perfeita para você iterar rapidamente logo no início do desenvolvimento de um novo produto.

Selecione prototipagem de usinagem CNC

• É necessário testar a verdadeira função, durabilidade ou resistência à fadiga das peças.
• O material do protótipo deve ser consistente com as peças produzidas em massa para garantir que os dados de teste possam ser usados diretamente como referência para produção em massa.
• Esperamos que o protótipo possa ser usado diretamente para produção experimental em pequena escala, alcançando uma transição perfeita do protótipo para a produção em massa.

Uma comparação do desempenho principal e dos tamanhos de lote aplicáveis de diferentes processos de prototipagem pode ajudar intuitivamente nas decisões de seleção do processo de prototipagem:

Quer fazer prototipagem de usinagem CNC? Observe que "Rush Prototype" e JS Precision oferecem soluções de prototipagem econômicas com entrega em até 3 dias. Também fornecemos consultoria gratuita em DFM para garantir que o design do protótipo esteja alinhado com os processos subsequentes de produção em massa.

Como a otimização do programa de usinagem CNC aumenta a eficiência?

Um programa de usinagem CNC profissional é crucial para aumentar o nível de eficiência da usinagem CNC, diminuir custos e manter a qualidade. Vários clientes desconhecem a otimização do programa, o que resulta em ciclos de usinagem mais longos, maior desgaste de ferramentas e maiores taxas de refugo de peças, aumentando assim os custos de fabricação.

Temos uma equipe profissional de engenheiros de programação que não apenas possui profundo conhecimento e experiência em otimização de programas de usinagem CNC, mas também, através de vários projetos, desenvolveu procedimentos de otimização padronizados.

Reduzindo o tempo ocioso e melhorando a estabilidade de corte

A otimização do percurso da ferramenta ajuda a reduzir o tempo sem corte. Ao mesmo tempo, os parâmetros de corte são alterados de acordo com as propriedades do material para manter a carga de corte constante, aumentando assim a eficiência emmais de 30%, as ferramentas duram mais e os custos de consumíveis são mais baixos.

Simulação e detecção de colisão

Antes de processar peças complexas, é realizada uma simulação completa do processo usando um software profissional para simular o caminho de corte e a posição de fixação. Problemas de interferência e colisão são detectados antecipadamente para evitar danos à peça, ferramentas e equipamentos, e para evitar perdas de retrabalho causadas por erros de programação.

Deseja melhorar a eficiência do seu programa de usinagem CNC? Envie seu arquivo de caminho de usinagem e nossos engenheiros irão otimizá-lo gratuitamente, reduzindo os custos de usinagem e fornecendo explicações de otimização para ajudá-lo a compreender claramente o valor das melhorias.

Figura 2: close-up do painel de controle de um torno CNC exibindo código G, coordenadas (por exemplo, X104.210, Z-81.136), velocidade do fuso e um botão vermelho de parada de emergência.

As soluções automatizadas de usinagem CNC podem lidar com suas peças complexas?

O que é usinagem CNC automatizada?

A usinagem CNC automática é um modo de fabricação inteligente que combina trocadores automáticos de ferramentas e manuseio robótico de materiais, permitindo assim produção autônoma 24 horas. Basicamente, dá uma resposta perfeita aos principais problemas de baixa eficiência manual, qualidade instável e dificuldade em garantir o prazo de entrega no processamento em lote de peças complicadas.

JS Precision é uma empresa profissional de usinagem CNC automotiva profundamente familiarizada com o campo, com equipamentos automatizados avançados à disposição da empresa e capaz de estabilizar a produção de peças complexas de pequenos lotes e multivariedades.

Solução única para usinagem de peças complexas

Através do design de processos, ferramentas especializadas, fluxos de trabalho automatizados e controle de qualidade de ponta a ponta, as soluções de usinagem CNC da JS Precision são um serviço completo para suas necessidades.

Não se trata apenas de usinagem automatizada, trata-se de projetar soluções que atendam aos requisitos exatos da peça do cliente, proporcionando assim excelente qualidade da primeira à milésima peça, ao mesmo tempo em que reduz os custos de mão de obra e as taxas de desperdício.

Figura 3: Um braço robótico amarelo manipula pequenos componentes em uma fábrica automatizada e iluminada com esteiras transportadoras e estações de trabalho.

Um estudo de caso de trem de pouso de UAV: da impressão 3D ao CNC de 5 eixos

Desafio do cliente

Empresa de UAV tentou criar um protótipo de trem de pouso usando impressão 3D de metal.

No entanto, o protótipo fraturou na junta intercalar, causando sua falha durante um teste de queda. A fabricação deste componente foi complicada pela exigência de uma cavidade de amortecimento interna, estrutura irregular, um limite de escoamento de mais de 450MPa e uma rugosidade superficial deRa1,6m.

O processo de impressão 3D foi otimizado várias vezes, mas nunca atingiu os requisitos definidos, por isso a empresa decidiu contatar a JS Precision para nossos serviços de usinagem CNC de 5 eixos.

Solução de precisão JS

Programa e controle de qualidade:

A equipe desenvolveu um programa de usinagem CNC otimizado que considerou as características da liga de alumínio 7075-T6, alterou a velocidade de corte e a taxa de avanço para evitar a ocorrência de vibraçõesdurante a usinagem e evitar danos ao material.

Uma sonda on-line foi usada durante a usinagem para a compensação dimensional em tempo real, onde a precisão foi constantemente verificada para garantir que a peça estava dentro das tolerâncias exigidas.

Planejamento de processos:

Através de serviços de usinagem CNC de 5 eixos, foram usados blanks de liga de alumínio de grau aeroespacial 7075-T6 (os mesmos que os materiais de produção em massa do cliente) e ferramentas de corte foram projetadas sob medida com recursos de metal duro e pescoço longo para usinar superfícies internas e externas complexas em uma única configuração, eliminando assim erros de fixação secundários e garantindo que as tolerâncias dimensionais e posicionais da peça sejam adequadas e atendam aos padrões.

Otimização DFM:

Os engenheiros refinaram a estrutura da cavidade interna do trem de pouso alterando ligeiramente o raio do filete e ajustando a distribuição da espessura da parede. Não alteramos o recurso original de absorção de choque e a ideia de design, mas em vez disso, equipamos-o com um caminho de intervenção de ferramenta de 5 eixos, evitando assim a interferência de usinagem e aumentando a resistência geral do componente.

Resultados Quantitativos

A resistência ao escoamento foi medida em 480MPa no trem de pouso após a otimização da usinagem JS Precision, um valor que é significativamente maior do que a marcação de 450MPa definida pelo cliente. O peso foi reduzido em 15% em relação ao protótipo original impresso em 3D, assim toda a carga da aeronave ficou mais leve.

A rugosidade da superfície estava em Ra1,2m, o que foi um avanço em relação ao padrão Ra1,6m, portanto, a taxa de descarte de peças foi quase zero. O prazo de entrega foi reduzido em 20% em relação ao ciclo previsto do cliente, portanto, a produção em massa do modelo do cliente foi suficientemente apoiada. Posteriormente, o cliente nos dará a usinagem desta série de trens de pouso como próxima tarefa.

Deseja replicar uma história de sucesso semelhante? Envie os desafios técnicos da sua peça (desenhos, tolerâncias, requisitos de materiais) e a JS Precision personalizará uma solução de fabricação para você, superando gargalos de processo e alcançando uma implementação eficiente desde o protótipo até a produção em massa.

Figura 4: Um trem de pouso de drone preto com duas escoras estendidas, juntas metálicas de conexão e uma grande roda central, isolada em um fundo branco.

Por que escolher a JS Precision para a fabricação de peças de precisão personalizadas?

Na esfera da fabricação de precisão, é muito mais crítico localizar um parceiro confiável do que simplesmente decidir sobre um processo. A JS Precision é uma empresa profundamente envolvida em usinagem CNC versus impressão 3D há vários anos.

Por meio de sua tecnologia profissional, serviços abrangentes e rica experiência, nossa empresa tornou-se um parceiro de fabricação de longo prazo para muitos clientes sofisticados em todo o mundo. Sua principal vantagem é fornecer soluções de usinagem CNC que atendem perfeitamente às necessidades do cliente, abordando efetivamente seus pontos fracos e gerando valor.

Planejando o caminho de fabricação ideal para você

JS Precision realiza uma análise imparcial dos prós e contras da impressão 3D versus usinagem CNC com base em todo o projeto (orçamento, desempenho, tempo, tamanho do lote) e, a partir de então, traça o melhor caminho do protótipo à produção em massa, o que ajuda você a reduzir custos de P&D e encurtar os prazos de entrega.

Garantia de qualidade de ponta a ponta: dos desenhos aos produtos acabados

Nosso equipamento é um centro de usinagem CNC de 5 eixos, e temos uma equipe profissional de programa de usinagem CNC, um sistema de inspeção de qualidade de três coordenadas e recursos de usinagem CNC automática. Um membro dedicado da equipe interage constantemente com o processo garantindo que a qualidade e o prazo de entrega sejam mantidos sob controle.

Um parceiro confiável enraizado na China, servindo o mundo

Estamos enraizados no cluster de manufatura de alta qualidade da China, fornecendo serviços econômicos e de resposta rápida, equipados com uma equipe multilíngue e atendendo clientes em mais de 50 países e regiões em todo o mundo.

Precisa de soluções de usinagem CNC personalizadas? Conte-nos os requisitos de sua peça para receber uma solução completa, incluindo processo, custo e prazo de entrega, e aproveite os serviços gratuitos de otimização DFM.

Perguntas frequentes

Q1: O que é mais barato, impressão 3D ou usinagem CNC?

Varia de acordo com a quantidade, o material e a complexidade. Para protótipos de plástico complexos de volume único ou baixo, a impressão 3D é mais barata, enquanto para peças de metal ou peças de alta precisão e alta resistência, a usinagem CNC proporcionará um custo total mais baixo.

Q2: Que nível de precisão a usinagem CNC pode alcançar?

Nossa precisão de produto de usinagem CNC padrão é de 0,025 mm. Ao otimizar os processos, podemos atingir 0,01 mm ou até mais para recursos críticos.

Q3: Posso usar a impressão 3D para produzir peças metálicas de uso final?

Sim, mas é preciso comprometer o acabamento superficial, a porosidade interna e as propriedades mecânicas das peças metálicas, que são anisotrópicas. A usinagem CNC é a melhor escolha para componentes de suporte de carga.

Q4: Por que a usinagem CNC de 5 eixos é mais cara do que a de 3 eixos?

Devido ao maior custo do equipamento e à programação mais complicada, ele pode realizar usinagem multifacetada em apenas um setup, reduzindo assim o acúmulo de erros e o tempo de setup secundário. Para peças complexas, isso se traduz em economia geral de custos.

Q5: Como posso reduzir meus custos de usinagem CNC?

Entre as maneiras de manter seus custos de usinagem sob controle estão: redesenhar para evitar bolsões muito profundos, usar os mesmos raios de canto, escolher materiais e tolerâncias adequados e aumentar sabiamente o tamanho do lote.

Q6: A transição da prototipagem para a produção em massa é tranquila?

Extremamente suave. A prototipagem de usinagem CNC envolve os mesmos métodos e sistemas de controle de qualidade que a produção em massa. Os dados de desempenho dos protótipos podem ser aplicados diretamente na produção em massa, portanto, a transição pode ser perfeita.

Q7: Que benefícios a "usinagem CNC automatizada" pode me trazer?

Ele permite consistência de maior qualidade, prazos de entrega mais rápidos e a capacidade de lidar com pedidos múltiplos, variados e pequenos em lotes, o que, por sua vez, reduz o gerenciamento e os custos de tempo.

Q8: Qual é a quantidade mínima de pedido (MOQ)?

Para usinagem CNC, podemos atender às suas necessidades, desde a prototipagem de peça única até a produção em massa. Não há limites rígidos de MOQ e estamos totalmente comprometidos em atender aos seus requisitos de pesquisa e desenvolvimento e produção.

Resumo

A impressão 3D e a usinagem CNC não podem ser comparadas entre si em termos de superioridade ou inferioridade absoluta; o fator decisivo é se elas atendem aos requisitos do seu projeto. Aproveitando nosso conhecimento especializado de processos, sistema completo de equipamentos e ampla experiência em projetos, a JS Precision irá ajudá-lo com eficiência na seleção do processo certo.

Aproveite a oportunidade para fazer do seu projeto um produto de precisão e competitivo no mercado.

Clique para entrar em contato conosco, envie os desenhos das peças e os requisitos técnicos, e a equipe de especialistas da JS Precision oferecerá soluções personalizadas de usinagem CNC que são exatamente o que você precisa para dar vida às suas ideias.

JS

Especialista em Prototipagem Rápida e Fabricação Rápida

Especializamo-nos em usinagem CNC, impressão 3D, fundição de uretano, ferramental rápido, moldagem por injeção, fundição de metais, chapas metálicas e extrusão.

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