Druk 3D a obróbka CNC. Porównanie technologii

Druk 3D to technologia, która cieszy się sporym zainteresowaniem i znajduje coraz częstsze zastosowanie w wielu branżach. Wciąż jeszcze ma pewne ograniczenia, dlatego też nie stanowi większej konkurencji dla obróbki skrawaniem z zastosowaniem metody CNC. Mając jednak wybór między różnymi technologiami wytwórczymi, klienci niejednokrotnie zastanawiają się, która z nich będzie bardziej adekwatna w przypadku konkretnych wyrobów. W tym wpisie dokonamy krótkiego porównania druku 3D i obróbki CNC.

Zasada działania

Podstawowe różnice między drukiem 3D a obróbką skrawaniem metodą CNC jest specyfika działania. W przypadku druku 3D mamy do czynienia z wytwarzaniem przyrostowym, co oznacza, że dany element tworzony jest warstwa po warstwie przy użyciu wybranego materiału. W większości przypadków jest to rozgrzany materiał termoplastyczny, z którego powstaje zaprojektowany komponent.

W przypadku obróbki CNC mamy do czynienia z sytuacją odwrotną, ponieważ ma ona charakter ubytkowy. Oznacza to, że cały proces produkcji danego elementu rozpoczyna się od bloku materiału (półfabrykat), z którego następnie poprzez wycinanie powstaje detal zgodny z wcześniej opracowanym projektem.

Materiały

Większość dostępnych obecnie drukarek 3D pracuje ze stosunkowo niewielką ilością materiałów. Są to głównie tworzywa termoplastyczne, fotopolimery, żywice, chociaż możliwe jest także drukowanie w ceramice czy metalu (chociaż jest to nadal stosunkowo rzadko praktykowane). Pod tym względem obróbka CNC daje nam zdecydowanie więcej możliwości. Podstawowym surowcem są metale i ich stopy, ale powszechnie obrabiane są też tworzywa sztuczne, drewno, różnego rodzaju pianki, a nawet wosk.

Jakość i precyzja

Pod względem precyzji i jakości wykonania obróbka CNC pod pewnymi względami okazuje się lepszym rozwiązaniem. Jakość wydruków 3D zależy przede wszystkim od grubości nakładanej warstwy. Im cieńsza warstwa, tym lepsza jakość, chociaż nie zawsze udaje się uniknąć pewnych nierówności. Wydłuża się jednak czas realizacji projektu. Przy wysokich wymaganiach z zakresu jakości i precyzji korzystniejsze może okazać się zastosowanie technologii CNC. Oprócz możliwości wykonania elementów o wyjątkowej dokładności, obrabiarki CNC zapewniają też większy zakres regulacji jakości i prędkości.

Warto jednak rozważyć wdrożenie druku 3D w sytuacji, gdy istnieje konieczność przygotowania elementów o skomplikowanej geometrii lub posiadających strukturę wewnętrzną. Również w przypadku komponentów o cienkich ściankach drukowanie przestrzenne może okazać się lepszym rozwiązaniem.

Koszty i czas realizacji

W przypadku druku 3D proces przygotowania jest dość szybki i prosty, ale już samo drukowanie bywa czasochłonne. Obróbka CNC wymaga zaangażowania na etapie przygotowania produkcji, jednak późniejsza realizacja przebiega bardzo sprawnie. Niekiedy wytworzenie jednego komponentów to zaledwie kilkanaście sekund!

Opłacalność obu metod zależy przede wszystkim od tego, w jakich nakładach odbywa się produkcja. Z zasady przy większych ilościach elementów (powyżej 100) obróbkach CNC okazuje się korzystniejsza cenowo. Druk 3D będzie jednak tańszy, gdy oczekiwane jest wykonanie pojedynczych egzemplarzy, np. prototypów.

Co jest lepsze: druk 3D czy obróbka CNC?

Na tak postawione pytanie trudno udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Ze względu na spore różnice między tymi technologiami wydaje się, że raczej się one uzupełniają, a nie konkurują ze sobą. Obie są bardzo użyteczne i mają swoje zalety, ale i pewne ograniczenia, dlatego też ostateczny wybór zależy przede wszystkim od konkretnych potrzeb oraz czynników, takich jak np. wielkość produkcji, specyfika materiałów, złożoność geometryczna itp.

Przy produkcji przemysłowej zdecydowanie częściej wybierana jest obróbka CNC ze względu na precyzję wykonania, wysoką wydajność, powtarzalność procesu i ekonomiczność. Z kolei druk 3D znajduje zastosowanie głównie przy niewielkich nakładach (np. prototypy). Sprawdza się też w sytuacjach, gdy tradycyjne metody nie są w stanie wyprodukować oczekiwanego wyrobu, np. ze względu na złożoną geometrię.