Печать металла 3D или фрезеровка CNC — кто будет доминировать в будущей промышленности производства?

9 мая 2025 | Тенденции технологий производства

В сфере производства металлическая 3D-печать и фрезеровка CNC подобны двум лидерам, каждый из которых обладает уникальным "набором навыков", чтобы бороться за господство. Некоторые говорят, что 3D-печать — это звезда будущего, которая переворачивает традиции, тогда как другие считают, что фрезеровка CNC всё ещё остаётся незыблемым "старшим братом". Кто победит в этой технической игре? Или, возможно, ответ окажется сложнее, чем мы думаем.

1. Сравнение текущего состояния: Когда "сложение" встречается с "вычитанием"

Основное различие между металлической 3D печатью (аддитивным производством) и обработкой на CNC станках (субтрактивным производством) заключается в "наложении материалов" или "их удалении".

• 3D печать: нанесение порошка или проволоки из металла слой за слоем, как строительные блоки, подходит для сложных конструкций (например, внутренних полостей, специфических поверхностей) и персонализированного производства, с коэффициентом использования материала более 95%. Например, титановый шарнир Honor Magic V2 создан с помощью 3D печати, что экономит материалы и обеспечивает легкость.
• Обработка на CNC: "вырезание" деталей из цельного куска материала через резку, фрезеровку и другие процессы, с точностью до нанометра и зеркальной гладкостью поверхности, особенно подходящей для массового производства. Титановый каркас Apple iPhone 15 Pro является выдающим примером технологии CNC.

Сравнение ключевых данных:

2. Преимущества и болевые точки: «копье и щит» технологии

Секретный код для роста металлической 3D-печати:

• Свобода дизайна: она может производить сложные геометрические формы, которые невозможно получить традиционными методами, например, легковесные компоненты авиадвигателей.
• Быстрая итерация: Нет необходимости открывать формы, напрямую производятся прототипы через цифровые модели, что значительно сокращает цикл разработки.
• Инновации в материалах: Поддерживает труднообрабатываемые материалы, такие как титановые сплавы и никелевые высокотемпературные сплавы, но выбор материалов все еще ограничен (например, ограниченное количество видов металлических порошков).

Незаменимость ЧПУ обработки:

• Экстремальная точность: ЧПУ остается первым выбором в областях, где требуется строгая точность на уровне микронов, таких как медицинские импланты или компоненты полупроводников.
• Масштабируемая стоимость: При массовом производстве удельная стоимость ЧПУ намного ниже, чем у 3D-печати, и она более стабильна.
• Универсальность материала: Поддерживает практически все металлические и неметаллические материалы, от алюминиевых сплавов до инженерных пластиков.

Общие проблемы:

• 3D печать: Высокая шероховатость поверхности (требует послепечатной обработки), дорогая стоимость оборудования и низкая скорость.
• Обработка CNC: Сложные конструкции требуют нескольких процессов, большого количества отходов материала и значительного износа инструмента при обработке твердых материалов, таких как титановые сплавы.

3. Прикладное разделение: Какой вариант лучше подходит для ваших потребностей?

Сценарии выбора 3D печати:

• Медицинская кастомизация: например, ортопедические имплантаты, которые идеально подходят под структуру костей пациента.
• Авиакосмическая промышленность: Легковесные компоненты и интегрированный дизайн (например, турбинные лопасти с внутренними каналами охлаждения).
• Производство малыми партиями: Избегание затрат на формы и быстрая проверка дизайна.

Сценарии выбора обработки методом ЧПУ:

• Потребительская электроника: Продукция большими объемами, требующая высокого качества поверхности, например, средние рамки мобильных телефонов и корпуса ноутбуков.
• Производство автомобилей: Стандартизированные компоненты, такие как блоки цилиндров двигателя и детали коробки передач.
• Точное оборудование: Точные формы, детали оптических приборов и т.д.

4. Будущие тенденции: Слияние или замена?

В краткосрочной перспективе они будут сосуществовать и дополнять друг друга, но технологические достижения могут переписать правила игры:

Направление эволюции 3D-печати:

• Прорыв в скорости и стоимости: Например, технология "региональной печати" Seurat плавит большие области порошка одновременно с помощью импульсных лазеров, увеличивая скорость более чем в 3 раза.
• Гибридное производство: Комбинировать обработку CNC для улучшения качества поверхности. Например, технология EHLA 3D Фраунгофера объединяет высокую эффективность лазерного напыления с точностью плавления порошкового слоя.

Путь модернизации CNC:

• Интеллект и автоматизация: Оптимизируйте траектории инструмента с помощью ИИ, сократите ручное вмешательство и еще больше снизьте затраты.
• Многоосевая связь: Пятикоординатные и семикоординатные станки удовлетворяют более сложные конструктивные требования.

Прогноз отрасли: к 2030 году市场规模 металлической 3D-печати может превысить 30 миллиардов долларов США, но CNC все еще будет составлять более 60% доли точного производства.

Победителя нет, есть только лучшее сочетание

Король будущей производственной индустрии может не быть одной технологией, а скорее collaborative экосистемой "3D печать + CNC". 3D печать отвечает за преодоление дизайнерских ограничений, CNC гарантирует точность и эффективность, а интеграция обоих (например, гибридное оборудование с аддитивными и субтрaktивными методами) станет новым стандартом для высокотехнологичного производства. Как сказал один инженер: "Используйте 3D печать для создания невозможных форм, а затем используйте CNC для полировки идеальной поверхности — это окончательный ответ в производстве."