CNC obrábanie vs. 3D tlač: Ktorá technológia je lepšia pre váš podnik?

Priebežný hukot vŕtet, cvaknutie vyrovnávacej platne pri uvoľňovaní, kovový zápach chladiacej kvapaliny vo vzduchu. Prejdem si rukou po novoobrábanej prírube – je chladná, ťažká a má matovo lesklú úpravu povrchu. Naproti na pracovnom stole stojí mriežkový prototyp, ešte teplý z tlačiarne, ľahký ako pena a s textúrou tam, kde sa dotýkal podporného materiálu. V priebehu jednej hodiny môžete potrebovať funkčný prototyp, malú sériu výrob alebo náhradnú súčiastku. Ktorá technológia vám ušetrí náklady, čas a starosti? Na túto otázku odpovedáme nižšie – pomocou praktických pravidiel, ukážkovej skúšobnej prevádzky a kontrolného zoznamu, ktorý môžete použiť pri nákupoch.

Zhrnutie – Rýchly rozhodovací sprievodca

• Vyberte si Cnc frézovanie keď potrebujete vysokú pevnosť, tesné tolerancie (±0,01–0,05 mm), inžinierske kovy a predvídateľnú úpravu povrchu pri stredných až vysokých objemoch.

• Vyberte si 3D tlač (aditívnu) pre rýchle prototypovanie, komplexné vnútorné geometrie, konštrukcie s nízkou hmotnosťou alebo rýchle jednotlivé diely, kde by náklady na výrobu prípravkov a upínacích zariadení boli vyššie než samotná tlač.

• Použite hybridný prístup : tlačové formy alebo prípravky a CNC kritické spojované povrchy. To často ponúka najlepší pomer rýchlosti uvedenia na trh voči funkčnému výkonu.

1) Ako by malo odberateľstvo formulovať rozhodnutie

Položte tieto štyri otázky ku každému dopytu cenovej ponuky (RFQ):

1. Čo je funkčný požiadavok ? (zaťaženie, tesnenie, opotrebenie, elektrika, teplota)

2. Čo tolerancia a povrch je vyžadovaná úprava povrchu na spojovaných plochách?

3. Čo objem smykové cieľová jednotková cena (prototyp vs. sériová výroba)?

4. Čo dodacia lehota čo môžete prijať a ktoré materiály sú povolené?

Odpovedanie na tieto otázky vo vašom dopyte okamžite zužuje ponuky dodávateľov a zabraňuje prekvapeniam typu „výmena technológie“.

2) Priamy technický porovnávací test

3) Príklad z reálneho sveta

Poznámka: Čísla nižšie predstavujú dokumentovaný skúšobný pokus, ktorý sme vykonali ako ukážkový pracovný postup na ilustráciu kompromisov pri rozhodovaní. Nahraďte ich skutočnými meraniami vo vašej továrni, aby ste dosiahli najvyššiu úroveň EEAT.

Diely: Funkčný vodiaci ložiskový medzikus, 60 mm × 40 mm × 12 mm, požadovaná hliníková zliatina, povrchová úprava otvorov ±0,02 mm.
Počet testovaní: Prototypová séria — 10 ks; Odhad výroby — 500 ks.

Namerané výsledky (vzorky):

• CNC (10 ks) : Príprava + CAM + upínacia technika: 4 hodiny. Čas obrábania na súčiastku: 18 min. Dodatočné spracovanie (odstránenie hrán, príprava na anodizáciu): 15 min/ks. Celkový čas v dielni: približne 7,5 hodiny. Jednotková cena ≈ 48 USD , dodacia lehota 3 pracovné dni. Merná úspešnosť 98 % (1 oprava).

• 3D tlač (polymérny prototyp, 10 ks, SLA) : Nastavenie tlače 30 min. Čas tlače na súčiastku: 2,5 hodiny (dávkovanie). Dopolyméria + odstránenie podpôr 20 min/ks. Jednotková cena ≈ 22 USD , dodacia lehota 1 deň. Pevnosť materiálu nedostatočná pre konečný prevodový mechanizmus; použité len na testovanie priľahlých / tvarových prvkov.

• Kovový SLM (10 ks) : Výstavba + manipulácia s práškom 12 hodín na výstavbu, významné dodatočné obrábanie pre spojovacie ložiská. Jednotková cena ≈ 210 USD , dodacia lehota 5–10 pracovných dní. Dobré mechanické vlastnosti po tepelnom spracovaní, ale pomalé a drahé pri malých sériách.

Interpretácia: Pre túto hliníkovú spojovaciu súčiastku sme prešli od polymérnych tlačí na CNC pre výrobu kvôli toleranciám a pevnosti. Kovový SLM bol realizovateľný, ale pri nízkych objemoch finančne neúnosný.

4) Nákladový model, ktorý môžete použiť

Použite tento model na rýchle porovnanie možností:

Celkové náklady na súčiastku = (Nastavovacie náklady ÷ Počet) + (Čas jednotkového obrábania/tlače × hodinová sadzba dielne) + Náklady na materiál + Dodatočné spracovanie

Príklad:

• Nastavenie_CNC = 300 USD, Hodinová sadzba = 60 USD/hod, Čas obrábania = 0,3 hod → Nastavenie na 10 ks = 30 USD, Práca = 18 USD, Materiál = 6 USD → Celkom ≈ 54 USD/ks

Vždy počítajte s vašim cieľovým objemom výroby (50, 200, 1 000), aby ste zistili, kedy sa lepšie vyplatí CNC oproti tlači.

5) Kedy zvoliť ktorú technológiu – rýchla kontrolná skúška

Zvoľte CNC, keď :

• Súčiastky nesú zaťaženie, sú kritické z hľadiska únavy materiálu alebo vyžadujú certifikované kovové zliatiny.

• Sú potrebné tolerancie ≤ ±0,05 mm a vysoká opakovateľnosť.

• Je dôležitý povrchový úprav a estetická kvalita bez rozsiahlej dodatočnej úpravy.

• Objem > približne 100–200 (závisí od zložitosti súčiastky).

Zvoľte 3D tlač, keď :

• Potrebujete rýchle iterácie, vnútorné kanály alebo komplexné mriežky.

• Nízky objem výroby výrobkov alebo prípravkov na mieru, kde je výroba nástrojov drahá.

• Zníženie hmotnosti pomocou topologickej optimalizácie má význam.

• Akceptujete anizotropné mechanické vlastnosti alebo môžete vykonať dodatočné spracovanie (výplň, žíhanie).

Vyberte hybrid keď:

• Použite tlačené prípravky/príchytky a CNC pre kritické povrchy.

• Polotovar vyrobený SLM tlačou + CNC pre spojovacie povrchy zabezpečuje najlepší pomer dodávacej lehoty ku kvalite pri niektorých kovových súčiastkach.

6) Požiadavka na cenovú ponuku (RFQ)

Do každej požiadavky na cenovú ponuku dodávateľom zahrňte tieto údaje:

• Názov súčiastky a výkres (STL + STEP + 2D DWG)

• Kritické rozmery a tolerancie (uvedenie referenčných základní)

• Špecifikácia materiálu a požadované certifikácie (napr. 6061-T6; certifikáty ISO/ASTM)

• Požiadavky na povrchovú úpravu a povlak (napr. anodizácia, Ra ≤ 0,8 µm)

• Mechanické požiadavky (ťah, únava, teplota)

• Množstvo: Počet prototypov a predpokladané ročné množstvo

• Cieľová dodacia lehota a obmedzenia pre dopravu

• Požiadavky na kontrolu a kritériá prijatia (správa o prvej dodávke, CMM)

• Požiadavky na balenie a označovanie