Impressió 3D en metalls vs. Fresatge CNC - ¿Qui dominarà la indústria de la fabricació del futur?

9 de maig de 2025 | Tendències de Tecnologia de Fabricació

En l'àmbit de la fabricació, l'impresió 3D en metalls i el fresatge CNC són com dos jugadors principals, cadascun amb un paquet únic de "habilitats" per competir per la supremacia. Algunes persones diuen que l'impresió 3D és una estrella futurista que subverteix la tradició, mentre que d'altres creuen que el fresatge CNC encara és el "germà gran" inamovible. ¿Qui guanyarà aquesta partida tècnica? O bé, la resposta pot ser més complicada del que pensem.

1. Comparació de l'estat actual: Quan "addició" es troba amb "subtracció"

La diferència principal entre l'impresió 3D metàl·lica (fabricació additiva) i el fresat CNC (fabricació substractiva) està en "apilar materials" o "tallar materials".

• impressió 3D: apilant pols metàl·lic o fil capa per capa com si fossin blocs de construcció, adequat per a estructures complexes (com cavitats interns, superfícies especialment formades) i personalització, amb una taxa d'ús del material superior al 95%. Per exemple, l'artticulació d'al·litj de l'Honor Magic V2 és impressa en 3D, cosa que ahorra materials i permet un disseny més lleuger.
• Processament CNC: "escultura" de peces des d'una peça sòlida mitjançant tallants, fresats i altres processos, amb precisió a nivell de nanòmetre i una acabada superficial propera a l'efecte mirall, especialment adequada per a produccions massives. El marc d'al·litj de l'iPhone 15 Pro d'Apple és una obra representativa de la tecnologia CNC.

Comparació de dades clau:

2. Vantatges i punts dolents: el "llança i escut" de la tecnologia

El codi secret per a l'ascens de la impressió 3D metàl·lica:

• Llibertat de disseny: Pot fabricar formes geomètriques complexes que no es poden assolir amb els processos tradicionals, com ara components lleugers dels motors aerospacials.
• Iteració ràpida: No és necessari obrir models, es poden produir prototips directament a través de models digitals, reduint considerablement el cicle d'I+D.
• Innovació en materials: Suporta materials difícils de processar com als alloys de titani i als alloys a base de níquel de temps alt, però els materials opcionals segueixen sent limitats (com els tipus limitats de pols metàl·lics).

L'irreemplaçable de l'usinat CNC:

• Precisió extrema: El CNC encara és la primera elecció en camps que requereixen una precisió estricta a nivell de microns, com ara implants mèdics o components de semiconductors.
• Cost escalat: En la producció massiva, el cost unitari del CNC és molt més baix que l'impresió 3D, i és més estable.
• Universalitat del material: Suporta gairebé tots els materials metàl·lics i no metàl·lics, des d'als acolls fins a plàstics d'enginyeria.

Desafiaments comuns:

• impressió 3D: Alta rugositat de superfície (necessita post-processament), cost elevat de l'equipament i velocitat lenta.
• Freshat CNC: Estructures complexes requereixen múltiples processos, molta pèrdua de material i gran desgast d'eines quan es fresen materials durs com als alians de titanis.

3. Divisió d'aplicació: Quina és més adequada per a les teves necessitats?

Escenaris per a l'elecció de l'impresió 3D:

• Personalització médica: com ara implantes ortopètics, que s'ajusten perfectament a la estructura óssia del pacient.
• Aeronàutic: Components lleugers i disseny integrat (com ara les paletes del turbin amb canals d'enfriament interns).
• Producció en petites sèries: Evitar els costos d'estencions i verificar ràpidament el disseny.

Escenaris per a l'elecció de processament CNC:

• Electrònics de consum: Productes de gran volum que requereixen una alta qualitat de superfície, com ara marcs mitjans de telèfons mòbils i carcasses d'ordinadors portàtils.
• Fabricació d'automòbils: Components estandaritzats com blocs cilíndrics d'enginy i parts de caixa de canvis.
• Eines de precisió: Molds de precisió, parts d'instruments òptics, etc.

tendències futures: Fusió o substitució?

A curt termini, els dos coexistiràn i es complementaran, però els progrés tecnològics podrien reescriure les regles del joc:

Direcció evolutiva de l'impressió 3D:

• Avanç en velocitat i cost: Per exemple, la "tecnologia d'impressió regional" de Seurat fusiona grans àrees de pols a través de lasers pulsats al mateix temps, augmentant la velocitat més de 3 vegades.
• Fabricació híbrida: Combina el retall CNC per millorar l'acabat de superfície. Per exemple, la tecnologia EHLA 3D de l'Institut Fraunhofer combina l'alta eficiència del recobriment per laset amb la precisió de la fusió de llit de pols.

Camí d'actualització CNC:

• Intelligència i automatització: Optimitza les trajectòries d'eines mitjançant IA, redueix l'intervenció manual i disminueix encara més els costos.
• Enllaç multi-eix: Les màquines eixos-cinc i eixos-set solen atendre a requisits estructurals més complexos.

Previsió de l'industria: Per al 2030, la mida del mercat d'impressió 3D metàl·lica pot superar els 30.000 milions d'àmbits estatsunidencs, però el CNC encara representarà més del 60% de la quota de fabricació de precisió.

No hi ha guanyador, només la millor combinació

El rei de la indústria de fabricació futura pot no ser una sola tecnologia, sinó un ecosistema col·laboratiu de "impressió 3D + CNC". L'impressió 3D és responsable de superar els límits de disseny, el CNC assegura la precisió i l'eficiència, i l'integració dels dos (com ara equipaments híbrids additius i subtractius) es convertirà en el nou estàndard per a la fabricació d'alta gama. Com va dir un enginyer: "Utilitza l'impressió 3D per crear formes impossibles, i després utilitza el CNC per polir la superfície perfecta; aquest és l'últim respost a la fabricació."