CNC-työstö vs. 3D-tulostus: Mikä on paras yrityksellesi?

3D-tulostustekniikan tarjoamasta kustannusten ja ajan säästöstä on tullut merkittävä hyöty, jota monilla teollisuudenaloilla ei ole varaa jättää huomioimatta. Sekä CNC-työstöllä että 3D-tulostuksella on kuitenkin omat vahvuutensa ja sovelluksensa, joten ne soveltuvat erilaisiin tilanteisiin. Tässä katsauksessa tarkastellaan niiden eroja, etuja ja kustannuksia, jotta voit tehdä tietoon perustuvan päätöksen yrityksesi kannalta.

CNC-työstön ja 3D-tulostuksen ymmärtäminen

CNC-työstö

CNC-työstö (tietokoneohjattu numeerinen ohjaus) on subtraktiivinen valmistusprosessi, jossa koneiden ohjaukseen käytetään ennalta ohjelmoituja ohjelmistoja. Se on tunnettu tarkkuudestaan ja kyvystään työstää monenlaisia materiaaleja, kuten metalleja ja muoveja.

3D-tulostus

3D-tulostuksessa eli materiaalia lisäävässä valmistuksessa esineitä rakennetaan kerroksittain digitaalisista malleista. Se on erittäin monikäyttöinen, ja sillä voidaan valmistaa monimutkaisia geometrioita mahdollisimman pienellä jätemäärällä.

CNC-työstön ja 3D-tulostuksen tärkeimmät erot

Aspekti	CNC-työstö	3D-tulostus
Prosessi	Materiaalin poistaminen kiinteästä osasta	Rakentaa osaa kerroksittain digitaalisesta mallista
Tarkkuus	Korkea tarkkuus ja toistettavuus	Hyvä monimutkaisille geometrioille vähemmän tarkka
Materiaalijäte	Tuottaa enemmän jätettä	Minimaalinen jäte, kestävämpi ympäristön kannalta
Monimutkaisuus	Vaatii ammattitaitoisia käyttäjiä ja asennusta	Helpompi asennus, usein automatisoitu

Tarkkuus

Erityisesti metallin 3D-tulostukseen voi liittyä lämpövääristymiä, halkeilua ja muita vikoja. Onneksi nykyään on olemassa ohjelmistotekniikoita, jotka auttavat 3D-tulostuksen suunnittelijoita simuloimaan, ennustamaan ja korjaamaan mahdollisia vikoja etukäteen. Näillä ohjelmistojen parannuksilla on mahdollisuus poistaa aiemmat epätarkkuudet kokonaan.

Materiaalijäte

3D-tulostuksessa syntyy vähemmän jätettä, koska materiaalia syötetään yleensä, ja ylijäämämateriaali voidaan kierrättää. Tämä tekee siitä puhtaamman kuin CNC-työstö, jossa yleensä leikataan materiaalista ja luodaan. 3D-tulostus on kuitenkin rajoitettu rakennuskokoon. Kun kyse on siis osien enimmäiskoosta, 3D-tulostus ei voi kilpailla hyvin CNC:n kanssa. 3D-tulostuksessa voidaan käyttää lähes rajattomasti esimerkiksi muovia ja metallia. On olemassa 3D-tulostusesimerkkejä elintarvikkeista, suklaasta, vitamiineista ja jopa ihmisen kudoksista. Vaikka CNC:tä voidaan käyttää monenlaisiin materiaaleihin, on silti materiaaleja, joita CNC ei voi tehdä, kuten tietyt superseokset.

Monimutkaisuus

Esiohjelmoidulla CNC-koneistuksella monimutkaiset projektit voidaan toteuttaa nopeasti. Yksi 3D-tulostuksen suurimmista eduista on kuitenkin sen kyky käsitellä lähes mitä tahansa monimutkaista geometriaa. Tämä vähentää osien määrää, joita kokoonpanossa yleensä tarvitaan CNC-tekniikkaa käytettäessä. Kun on kyse monimutkaisista osista, joita on vaikea valmistaa, 3D-tulostusta on siis harkittava ensisijaisesti. Lisäbonuksena on, että nykyään on olemassa ohjelmistotekniikoita, jotka hyödyntävät tätä ominaisuutta ja auttavat suunnittelijoita valitsemaan pienimmän painon ja optimaalisen jäykkyyden topologian analyysin avulla ennen tulostusta. 3D-tulostustekniikat eroavat toisistaan toleranssien suhteen, joita ne voivat käsitellä. CNC-tekniikkaa pidetään yleensä ylivoimaisena. Tosin kun otetaan huomioon joidenkin 3D-tulostustekniikoiden saavuttama vähimmäiskerrospaksuus, tämä etu heikkenee.

Kustannukset

Tämä riippuu pitkälti painomäärästä ja toimituksen nopeudesta. Näin ollen 3D-tulostus on pienissä erissä (eli satasissa) edullisempi ja nopeampi vaihtoehto. Muita tekijöitä on tarkasteltava tarkemmin, kuten CNC-osien korjaamista ja korvaamista. Suurissa erissä (500 kappaletta ja enemmän) olisi kuitenkin harkittava myös muuta valmistusta, kuten valua.

Teollisuuden sovellukset: CNC-työstö vs. 3D-tulostus

Ilmailu- ja avaruusala

CNC-työstö

CNC-työstöä käytetään kriittisten komponenttien, kuten turbiinin lapojen ja moottorin osien, valmistukseen. CNC-työstöä voidaan käyttää esimerkiksi titaanisten moottorin kiinnikkeiden valmistamiseen, joiden on kestettävä äärimmäisiä lämpötiloja ja rasituksia lennon aikana.

3D-tulostus

Airbus käyttää 3D-tulostusta lentokoneiden sisätilojen täysimittaisten prototyyppien luomiseen, mikä lyhentää merkittävästi toimitusaikaa ja kustannuksia. Tämä sisäinen 3D-tulostusprosessi mahdollistaa nopean suunnittelun iteroinnin, jolloin kalliita muotteja ei tarvita ja innovatiivisia malleja voidaan tutkia tehokkaasti.

Autoteollisuus

CNC-työstö

CNC-työstöä käytetään osissa, jotka vaativat tiukkoja toleransseja ja suurta lujuutta, kuten vaihteistokoteloissa ja jarrukomponenteissa. CNC-koneistuksella voidaan esimerkiksi valmistaa alumiiniseosvanteita, jotka ovat sekä lujia että kevyitä.

3D-tulostus

Ruotsalainen autonvalmistaja Koenigsegg 3D-tulosti turboahtimen maailman ensimmäiseen sarjavalmisteiseen mega-autoon. The One:1 tuottaa yhden megawatin tehon, ja se on saanut nimensä hämmästyttävän hv-kg-suhteensa mukaan.

Terveydenhuolto

Kirurgisten työkalujen ja implanttien CNC-työstö

CNC-työstöä käytetään kirurgisten instrumenttien ja ortopedisten implanttien valmistuksessa, jossa tarkkuus ja biologinen yhteensopivuus ovat olennaisia. CNC-työstöä voidaan käyttää esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kirurgisten työkalujen valmistukseen, jotka vaativat tarkat mitat turvallisen ja tehokkaan käytön varmistamiseksi.

Potilaskohtaisten implanttien ja proteesien 3D-tulostus

Räätälöinti on merkittävä etu lääketieteen alalla. 3D-tulostus mahdollistaa potilaskohtaisten implanttien ja proteesien valmistuksen. 3D-tulostuksen avulla valmistajat voivat esimerkiksi valmistaa räätälöityjä implantteja, jotka on räätälöity potilaan anatomian mukaan ja jotka parantavat mukavuutta ja toimivuutta.

Yhteenveto

Valinta 3D-tulostuksen ja CNC-tekniikan välillä riippuu pitkälti käytettävistä materiaaleista, osien määrästä, vaaditusta toimitusnopeudesta ja geometrisesta monimutkaisuudesta. Viime vuosina 3D-tulostuksesta on tullut yhä tarkempaa, ja myös rakennekoot ovat kasvaneet ja tulostusajat parantuneet.

Miten TECHNIA voi auttaa?

Tarjoamme CNC-työstöpalveluja, tietämystä ja tukea muottien, puristimien ja valutyökalujen valmistukseen ja varmistamme onnistuneen työstöprosessin simuloinnin ja analyysin avulla. CNC-palvelumme räätälöidään ympäristöönne sopiviksi ja niissä käytetään olemassa olevia työkalukirjastoja ja koneen parametreja olemassa olevien valmiuksien tehokkaaseen laajentamiseen. 3D-tulostusta tai materiaalia lisäävää valmistusta varten tarjoamme optimoitua generatiivista suunnittelua, simulointia ja analyysiä, joiden avulla asiakkaat voivat tutkia ja tarkentaa 3D-tulostusprosesseja ennen täysimittaista käyttöönottoa. Lisäksi tarjoamme yhteistyössä Renishaw’n kanssa turvallisen kehitysympäristön metallia lisäävää valmistusta varten . Tämä sisältää pääsyn uusimpiin AM-järjestelmiin ja asiantuntevaa opastusta 3D-tulostusteknologian integroimiseksi osaksi liiketoimintaa.