Tisková 3D tisková technologie z kovu vs. CNC frézování - Kdo bude dominovat v budoucích průmyslových odvětvích?

9. května 2025 | Trendy v technologii výroby

V oblasti výroby je kovový 3D tisk a CNC frézování jako dva vrcholní hráči, každý s jedinečným "balíčkem dovedností" pro boj o vedení. Někteří říkají, že 3D tisk je budoucí hvězda, která obrací tradici naruby, zatímco jiní věří, že CNC frézování stále zůstává nepohnutelným "starším bratrem". Kdo vyhraje za touto technickou hrou? Nebo může být odpověď složitější, než si myslíme.

1. Současný srovnání stavů: Když se "přídavná" setkává s "odjímavou"

Hlavní rozdíl mezi tiskem 3D v kovu (aditivní výroba) a CNC frézováním (subtraktivní výroba) spočívá v "naskládání materiálu" nebo "řezání materiálu".

• tisk 3D: naskládání vrstev kového prachu nebo drátu jako stavebních bloků, vhodné pro komplexní struktury (například vnitřní dutiny, speciálně tvarované plochy) a personalizované přizpůsobení, s využitím materiálu více než 95 %. Například otočný kloub z titanové slitiny ve verzi Honor Magic V2 je vytištěn pomocí 3D tisku, což ušetří materiál a dosahuje lehkosti.
• CNC zpracování: "sochaření" součástí z celého kusu materiálu prostřednictvím řezání, frézování a dalších procesů, s přesností na úrovni nanometrů a povrchovou kvalitou blízkou zrcadlovému efektu, což je zejména vhodné pro hromadnou výrobu. Titanová rámova konstrukce Apple iPhone 15 Pro je reprezentativním dílem CNC technologie.

Klíčové porovnání dat:

2. Výhody a problémy: "kopecká a štít" technologie

Tajemství úspěchu metalického 3D tisku:

• Volnost návrhu: Dokáže vyrábět složité geometrické tvary, které nelze dosáhnout pomocí tradičních procesů, jako jsou lehké komponenty letadlových motorů.
• Rychlá iterace: Není třeba otevírat formy, prototypy lze přímo vyrábět pomocí digitálních modelů, což značně zkracuje vývojový cyklus.
• Inovace materiálů: Podporuje těžko zpracovatelné materiály, jako jsou titanové slitiny a niklové vysokoteplotné slitiny, ale volitelné materiály jsou stále omezené (například omezené druhy kovových prachů).

Nahraditelnost CNC frézování:

• Extrémní přesnost: CNC je stále první volbou v oblastech, které vyžadují přísnou přesnost na úrovni mikronů, jako jsou medicínské implantáty nebo součástky pro polovodiče.
• Škálovatelné náklady: V hromadné výrobě je jednotkový náklad CNC mnohem nižší než u tisku 3D a je stabilnější.
• Univerzálnost materiálů: Podporuje téměř všechny kovové a nekovové materiály, od hliníkových slitin po technické plastiky.

Běžné výzvy:

• tisk 3D: Vysoká hrubost povrchu (vyžaduje pozdější zpracování), drahé náklady na zařízení a pomalá rychlost.
• CNC frézování: Komplexní struktury vyžadují více procesů, mnoho ztrát materiálu a velké poškození nástrojů při zpracování tvrdých materiálů, jako jsou slitiny titanu.

3. Rozdělení aplikací: Která možnost vyhovuje vašim potřebám lépe?

Případy použití 3D tisku:

• Medicínské přizpůsobení: jako ortopedické implantáty, které dokonale odpovídají struktuře kostí pacienta.
• Letectví: Lehké komponenty a integrované návrhy (například vějířové listy s interními chladiči).
• Malosériová zkoušební výroba: Vyhnutí se nákladům na formy a rychlá kontrola návrhu.

Scénáře pro volbu CNC zpracování:

• spotřební elektronika: Produkty ve velkém množství vyžadující vysokou kvalitu povrchu, jako rámky mobilních telefonů a obaly notebooků.
• Výroba automobilů: Standardizované součásti, jako jsou bloky válcových motorů a díly převodovek.
• Nástroje s vysokou přesností: Presné formy, díly optických přístrojů atd.

4. Budoucí trendy: Fúze nebo substituce?

V krátkodobém horizontu budou oba spolupracovat a doplňovat jeden druhého, ale technologické pokroky mohou přepsat pravidla hry:

Směr vývoje 3D tisku:

• Překlady rychlosti a nákladů: Například Seuratova "regionální tisková technologie" zkapalňuje velké plochy prášku současně pomocí pulzních laserů, čímž zvýší rychlost více než o 3 krát.
• Hybridní výroba: Kombinujte CNC pozdní úpravu pro vylepšení hladkosti povrchu. Například technologie EHLA 3D Fraunhoferova ústavu kombinuje vysokou efektivitu laserového nasazování s přesností metody založené na práškovém ložisku.

Cesta k upgradu CNC:

• Inteligence a automatizace: Optimalizujte nástrojové trasy pomocí umělé inteligence, snižte ruční zásah a dále redukujte náklady.
• Vícesměrové spojení: Stroje s pěti a sedmi osami splňují složitější konstrukční požadavky.

Predikce odvětví: Do roku 2030 může být velikost trhu metalického 3D tisku více než 30 miliard dolarů USA, ale CNC stále bude tvořit více než 60 % podílu v přesné výrobě.

Není žádný vítěz, pouze nejlepší kombinace

Král budoucí výrobní průmyslové oblasti nemusí být jednotlivá technologie, ale spolupracující ekosystém „3D tisk + CNC“. 3D tisk se stará o překonání návrhových limitů, CNC zaručuje přesnost a efektivitu a integrace obou (například hybridní zařízení s additivními a subtraktivními procesy) se stane novým standardem pro vysokou výrobu. Jak řekl jeden inženýr: „Použijte 3D tisk k vytvoření nemožných forem a pak CNC k leštění dokonalého povrchu – to je konečná odpověď na výrobu.“