Metalinė 3D spauda palyginti su CNC gamyba - Kas valdys ateities gamybos pramonę?

2025 m. gegužės 9 d. | Gamybos technologijų tendencijos

Gamybos arenoje metalinis 3D spaudimas ir CNC gamyba yra kaip du geriausi žaidėjai, kiekvienas su unikaliu „gebėjimų rinkiniu“, kuris concuruoja už viršenybę. Kai kurie sako, kad 3D spaudimas yra ateities žvaigždė, kuri subvertuoja tradicijas, kol kitieji manomi, kad CNC gamyba vis dar yra nežalingas „didysis broliukas“. Kas laimės šio technologinio žaidimo metu? Ar atsakymas gali būti sudėtingesnis nei mes galime manyti.

1. Esamosios padėties lyginimas: Kai „pridėjimas“ susitinka su „atimtimi“

Pagrindinė skirtumas tarp metalo 3D spausdinimo (adityvinio gamybos) ir CNC talpinimo (atimties gamybos) yra „medžiagų uždengimas“ arba „medžiagų pjovimas“.

• 3D spausdinimas: metalo pelenų ar kabelio sluoksnio uždengimas ant kito, kaip statomas blokas, tinkamas sudėtingoms struktūroms (pvz., vidiniams kietojam, specialiakopiam paviršiui) ir asmeniniam pritaikymui, su daugiau nei 95% medžiagos naudojimo efektyvumu. Pavyzdžiui, Honor Magic V2 titaninis grandinas yra pagamintas naudojant 3D spausdinimą, tai tausojama medžiaga ir pasiekiama lengvesnė masė.
• CNC apdirbimas: „skulptūros“ dalys iš visos medžiagos dalies per pjovimo, šlifavimo ir kitus procesus, su nanometrinės tikslumo lygiais ir paviršiumi beveik lankstinio efekto, ypač tinkamas masiniam gamybai. Apple iPhone 15 Pro titaninis rėmuo yra CNC technologijos atstovinis darbas.

Pagrindinių duomenų palyginimas:

2. Privalumai ir problemos: technologijos „ginklai ir pankštis“

Slaptasis kodas metaliniam 3D spausdinimui kilti:

• Dizaino laisvė: Galima gaminti sudėtingus geometrinius formatus, kuriuos neįmanoma gauti tradiciniu procesu, pvz., kosminio transporto variklių šiltesnius komponentus.
• Greitas iteravimas: Nereti reikia atidaryti formų, galima tiesiogiu būdu pagaminti prototipus per skaitmeninius modelius, kas labai sutrumpina tyrimo ir vystymosi ciklą.
• Inovacinis medžiagų naudojimas: Palaiko sudėtingas apdoroti medžiagas, tokias kaip titaninės aliejiai ir nikeline baziškos aukštų temperatūrų aliejiai, tačiau pasirinktinės medžiagos vis dar yra ribotos (pvz., ribotas metalo porausių tipai).

CNC obrabojo nepakeičiamumas:

• Ekstremali tikslumas: CNC vis dar yra pirmasis pasirinkimas srityse, kur reikalingas griežtas mikronų lygio tikslumas, pvz., medicinos implantams ar poluprovodui elementams.
• Masės išlaidos: Masinėje gamyboje CNC vieneto kainos yra daug žemesnės nei 3D spaudimui, be to, jie yra stabilesni.
• Medžiagų universališkumas: Palaiko beveik visas metines ir nemetines medžiagas, nuo aliuminio aliejiaus iki inžinerinių plastmačių.

Bendros iššūkiai:

• 3D spausdinimas: Aukšta paviršiaus rūgštis (reikalingas po apdorojimas), brangus įrangos kainos ir lėtas greitis.
• CNC talpinimas: Sulčių struktūros reikalauja daugelio procesų, daug medžiagos atliekų ir didelis įrankių nuostolis talpinant sunkias medžiagas, tokias kaip titaninės aliejus.

3. Taikymo skyrius: Kuris tinkamesnis jūsų poreikiams?

Scenarijai, kada pasirenkama 3D spausdinimą:

• Medicinos tinkinimas: pvz., ortopedinių įdarijų, kurie puikiai pritaikytųsi prie paciento kaulų struktūros.
• Oro erdvinė technika: Vilnos masės komponentai ir integruotas dizainas (pvz., turbinos lypiai su vidiniais šaldymo kanalais).
• Mažų serijų bandymų gamyba: Išvengti formų išlaidų ir greitai patikrinti dizainą.

Scenarijus, kada renkami CNC apdorojimo metodai:

• Vartotojo elektronika: Didelio apimties produktai, reikalaujantys aukštos paviršiaus kokybės, pvz., mobiliojo telefono vidurinės rėmimo dalys ir dvičių korporiai.
• Automobilių gamyba: Standartizuoti komponentai, tokie kaip variklio cilindro dėžutės ir pavarų dėžės dalys.
• Aukštosniam tikslumui prietaisai: Tikslūs formonai, optinių prietaisų dalys ir kt.

4. Būsimos tendencijos: Sulyginimas ar pakeitimas?

Trumpojo laikotarpio metu abi technologijos veiks kartu ir papildys viena kitą, tačiau technologinės pažangos gali pakeisti žaidimo taisykles:

3D spaudos vystymosi kryptis:

• Pertraukimas greičio ir kainos: Pavyzdžiui, Seurato „regioninė spaudos technologija“ pulso laseriais kartu šilina didelius plovimo plotus, padidindama greitį daugiau nei 3 kartus.
• Hibridinė gamyba: Kombinuokite CNC po GAMINIMO patobulinimą, norėdami pagerinti paviršiaus išlydymą. Pavyzdžiui, Fraunhofer instituto EHLA 3D technologija jungia aukštos našumo laserinį uždengimą su tikslumu, kurį suteikia plovimo lova.

CNC patobulinimo kelias:

• Inteligencija ir automatizavimas: Optimizuokite įrankių trajektorijas per AI, sumažinkite rankinį įsikišimą ir toliau sumažinkite išlaidas.
• Daugiakampis ryšys: Penkių ir septynių ašių gamybos įrankiai tenka sudėtingesniems konstrukciniams reikalavimams.

Pramonės prognozė: iki 2030 m. metalo 3D spaudos rinkos dydis gali viršyti JAV $30 mlrd., tačiau CNC vis dar sudarys daugiau nei 60% tikslios gamybos dalies.

Nėra laimėtojo, tik geriausias derinys

Būtų galima manyti, kad ateities gamybos pramonės karalius nebus viena technologija, o bendradarbiavimo ekosistema „3D spausdinimas + CNC“. 3D spausdinimas atsakingas už dizaino ribų viršijimą, o CNC užtikrina tikslumą ir efektyvumą. O jų integracija (pvz., adityvinio ir subtraktinio hibridinio įrenginio) taps aukštosios gamybos nauju standartu. Kaip vienas inžinierius pasakė: „Naudojame 3D spausdinimą, kad sukurtume neįmanomus formoms, o tada naudojame CNC, kad išglaudytume idealų paviršių – tai yra gamybos galutinis atsakymas.“