CNC obrábění vs. 3D tisk: Co je pro vaši firmu lepší?

Stálé bzučení vřeten, cvaknutí uvolňující se stavební desky, kovová příchuť chladiva ve vzduchu. Přejíždím rukou po právě vyfrézovaném nástavci – je chladný, těžký a má dokončený matný povrch. Naproti na pracovní desce leží mřížkový prototyp, teplý z tiskárny, lehký jako pěna a strukturovaný tam, kde se stykoval s podpůrným materiálem. Ve stejnou hodinu můžete potřebovat funkční prototyp, malou sérii nebo náhradní díl. Která technologie vám ušetří náklady, čas a starosti? Na tuto otázku odpovídáme níže – s praktickými pravidly, ukázkovým testem a kontrolním seznamem, který můžete použít při zadávání zakázek.

SHRNUTÍ — Rychlý rozhodovací průvodce

• Vyberte Cnc frézování když potřebujete vysokou pevnost, přesné tolerance (±0,01–0,05 mm), konstrukční kovy a předvídatelný povrchový úpravu ve středních až vysokých objemech.

• Vyberte 3D tisk (additivní) pro rychlé prototypování, komplexní vnitřní geometrie, lehké konstrukce nebo rychlé jednotlivé díly, kde by náklady na tvary a upínací zařízení přesáhly cenu tisku.

• Použijte hybridní přístup : tiskové desky nebo přípravky a kritické spojované plochy CNC. To často poskytuje nejlepší poměr mezi rychlostí uvedení na trh a funkčním výkonem.

1) Jak by mělo zadavatelské oddělení formulovat rozhodnutí

Položte tyto čtyři otázky ke každé žádosti o nabídku (RFQ):

1. Co je funkční požadavek ? (zatížení, těsnění, opotřebení, elektrické vlastnosti, teplota)

2. Co tolerance a povrch je vyžadován úprava povrchu na spojovaných plochách?

3. Co objem a cílová jednotková cena (prototyp vs. sériová výroba)?

4. Co dodací lhůta co můžete přijmout a jaké materiály jsou povoleny?

Odpovědi na tyto otázky ve vaší žádosti o nabídku okamžitě zužují rozsah dodavatelských návrhů a předcházejí překvapením typu „tech-swap“.

2) Technické srovnání hlava na hlavu

3) Příklad z reálného světa

Poznámka: Čísla níže jsou dokumentovaným zkoušením provozovny, které jsme provedli jako ukázkový pracovní postup pro ilustraci kompromisů při rozhodování. Nahraďte je skutečnými měřeními vaší továrny pro nejvyšší EEAT.

Díl: Funkční vložka převodovky, 60 mm × 40 mm × 12 mm, vyžaduje slitinu hliníku, úprava otvorů ±0,02 mm.
Otestované běhy: Prototypová série — 10 ks; Odhad výroby — 500 ks.

Naměřené výsledky (vzorek):

• CNC (10 ks) : Nastavení + CAM + upínání: 4 hodiny. Čas obrábění na díl: 18 min. Následný proces (odstranění otřepů, příprava na anodizaci): 15 min/díl. Celkový čas v dílně: ~7,5 hodiny. Cena za jednotku ≈ 48 USD , dodací lhůta 3 pracovní dny. Podíl rozměrově správných dílů 98 % (1 předělání).

• 3D tisk (polymerný prototyp, 10 ks, SLA) : Nastavení tisku 30 min. Tiskový čas na díl: 2,5 hodiny (v dávkách). Dopožití + odstranění podpěr 20 min/díl. Cena za jednotku ≈ 22 USD , dodací lhůta 1 den. Materiál nemá dostatečnou pevnost pro konečnou převodovku; používá se pouze pro kontrolu pasformy/tvaru.

• Kovový SLM (10 ks) : Výstavba + manipulace s práškem 12 hodin na výrobu, významné následné obrábění pro spojovací díry. Cena za jednotku ≈ 210 USD , dodací lhůta 5–10 pracovních dnů. Dobré mechanické vlastnosti po tepelném zpracování, ale pomalé a nákladné pro malé série.

Vysvětlení: U této hliníkové dílce jsme přešli od polymerových tisků pro kontrolu paspořádání na CNC pro výrobu kvůli tolerancím a pevnosti. Metal SLM bylo proveditelné, ale při nízkých objemech příliš nákladné.

4) Nákladový model, který můžete použít

Použijte tento postup pro rychlé porovnání možností:

Celkové náklady na dílek = (Nastavení ÷ Počet ks) + (Čas obrábění/tisku × hodinová sazba dílny) + Náklady na materiál + Dodatečné úpravy

Příklad:

• Nastavení_CNC = 300 USD, Hodinová sazba = 60 USD/hod, Čas obrábění = 0,3 hod → Nastavení na 10 ks = 30 USD, Práce = 18 USD, Materiál = 6 USD → Celkem ≈ 54 USD/ks

Vždy počítejte s plánovaným objemem výroby (50, 200, 1 000 ks), abyste viděli, kdy se CNC vyplatí více než tisk.

5) Kdy zvolit jednotlivé technologie – rychlý kontrolní seznam

Zvolte CNC, pokud :

• Díly jsou nosné, náchylné k únavě materiálu, nebo vyžadují certifikované slitiny kovů.

• Vyžadují se tolerance ≤ ±0,05 mm a vysoká opakovatelnost.

• Důležitý je povrchový úprava a estetická kvalita bez nutnosti rozsáhlého dodatečného zpracování.

• Objem > přibližně 100–200 (závisí na složitosti dílu).

Zvolte 3D tisk, pokud :

• Potřebujete rychlé iterace, vnitřní kanály nebo komplexní mřížové struktury.

• Malé série výroby výrobků nebo upínacích přípravků, u nichž je výroba nástrojů nákladná.

• Je důležité snížení hmotnosti pomocí topologické optimalizace.

• Přijímáte anizotropní mechanické vlastnosti nebo můžete provést dodatečné zpracování (výplň, žíhání).

Zvolte hybridní když:

• Používejte tištěné šablony/upínací zařízení a frézujte kritické plochy.

• SLM tištěná polotovar + CNC pro spojovací plochy poskytuje nejlepší poměr dodací lhůty a kvality u některých kovových dílů.

6) Požadavek na nabídku (RFQ)

Do každého požadavku na nabídku dodavatelům zahrňte tato pole:

• Název dílu a výkres (STL + STEP + 2D DWG)

• Kritické rozměry a tolerance (uveďte referenční plochy)

• Specifikace materiálu a požadované certifikace (např. 6061-T6; certifikáty ISO/ASTM)

• Požadavky na povrchovou úpravu a povlak (např. eloxování, Ra ≤ 0,8 µm)

• Mechanické požadavky (pevnost v tahu, únava, teplota)

• Množství: Množství prototypů a předpokládané roční množství

• Cíl dodací lhůty a omezení přepravy

• Požadavky na kontrolu a kritéria přijetí (zpráva o prvním vzorku, CMM)

• Požadavky na balení a štítkování