Obróbka CNC czy druk 3D: cechy, zastosowania, różnice

Obróbka CNC jest standardem w wielu procesach produkcji – zapewnia precyzję, szybkość pracy oraz możliwość optymalizacji kosztów. W większości przypadków bazuje na znanej i cenionej technologii obróbki skrawaniem, a dzięki zastosowaniu automatyzującego pracę sterowania numerycznego – zwiększyła efektywność wielokrotnie. Mimo licznych zalet, ta znana technologia od kilku dekad zdaje się być wypierana w niektórych obszarach przez druk 3D. Jest to technika obróbki addytywnej, która pozwala na wytworzenie obiektów o konkretnym kształcie z wielu materiałów, jednak znacznie się różni od obróbki skrawaniem. 

Jakie są kluczowe różnice między obróbką CNC i drukiem 3D oraz jak te rozwiązania mogą koegzystować dzięki ich odpowiedniemu zastosowaniu?

Czym jest obróbka CNC i jakie są jego zastosowania

Obróbka CNC to pojęcie, pod którym się kryje wiele form skrawania – od frezowania, przez toczenie i szlifowanie, aż do wycinania laserowego, systemów typu water jet czy obróbki elektroerozyjnej (EDM). Dla uproszczenia – będę pisał o „obróbce skrawaniem CNC” jako o „obróbce CNC”. 

Każdą z tych metod obróbki łączy zastosowanie numerycznego sterowania – zapewnia ono wysoką precyzję i powtarzalność wykonywanej pracy, którą – w przypadku tradycyjnych (ręcznie sterowanych) urządzeń automatycznych – powinien realizować lub bezpośrednio kontrolować operator. Najczęściej: ręcznie lub w oparciu o szablony. Skrawanie jest formą obróbki ubytkowej, czyli proces wytwarzania części opiera się na usuwaniu nadmiaru materiału z bloku w formie wiórów. Oznacza to, że finalna część jest lżejsza niż materiał, z którego została wytworzona. 

Pozwala to na precyzyjne formowanie obiektów i nadawanie im niemal dowolnych kształtów, zwłaszcza przy użyciu zaawansowanych frezarek CNC (np. 5-osiowych), niekiedy wspieranych przez obrabiarki elektroerozyjne w celu precyzyjnego formowania trudnodostępnych powierzchni wewnętrznych. Obecnie obróbka CNC ma zastosowanie w produkcji części dla niemal każdej branży – wśród najważniejszych odbiorców tak wytworzonych elementów należy wymienić:

• branżę automotive,
• branżę lotniczą, 
• branżę medyczną, 
• branżę kosmiczną, 
• szeroko pojęte branże AGD i RTV, 
• przemysł komputerowy, 
• przemysł elektryczny, 
• branżę energetyczną,
• i wiele, wiele więcej. 
  
  
  

Czym jest druk 3D i jakie są jego zastosowania

Druk 3D – czyli drukowanie przestrzenne – jest stosunkowo nową technologią wytwarzania obiektów (opracowana w 1984 i opatentowana w 1986 roku). Jest to technologia addytywna (czasem określana jako „wytwarzanie przyrostowe”), czyli obiekt jest „budowany” – warstwa po warstwie – z wybranego materiału. Samo pojęcie „druku trójwymiarowego” kryje w sobie wiele technologii i metod produkcji, które różnią się między sobą zarówno medium, z którego wytwarzane są obiekty (polimerym stopy metali, itp.), jak i samym procesem „dodawania” kolejnych warstw. 

Wśród najpopularniejszych technik druku 3D należy wymienić: 

• FDM (fused deposition modelling) – jedna z najpopularniejszych technologii druku 3D, opierająca się na „wyciskaniu” materiału termoplastycznego przez specjalne dysze w odpowiedniej sekwencji, który stygnąc staje się podstawą pod kolejną warstwę, 
• DLP (digital light processing) – wykorzystująca utwardzanie świetlne kolejnych warstw nakładanego polimeru, 
• SLA (stereolitografia) – w której wykorzystuje się specjalistyczne żywice światłoczułe (kolejne warstwy utwardzają się w kontakcie ze światłem o odpowiednich parametrach), 
• SLS (selective laser sintering) – kolejne warstwy polimerowego pyłu są „dodawane” w procesie topienia przy pomocy lasera wykonującego zadany ruch, 
• DMLS (direct metal laser sintering) – czyli w praktyce druk 3D z metalu – zasada działania jest identyczna jak w przypadku SLS, jednak do produkcji wykorzystywane są sproszkowane stopy nakładane warstwa po warstwie i zespalane światłem o odpowiednich parametrach. 

Warto dodać, że sama procedura dodawaniem kolejnych warstw materiału bazuje na technologii CNC (sterowania numerycznego) – głównie dzięki zapewnianej precyzji realizacji skomplikowanych sekwencji ruchów.  Druk 3D ma obecnie wiele zastosowań, a wraz rozwojem tej technologii – pozwala na użycie coraz to nowych materiałów.  O ile najpopularniejsze pozostają polimery (np. PVA czy nylon), to coraz częściej można spotkać mniej oczywiste materiały wykorzystywane do druku 3D, takie jak metal, beton, żywice czy ludzkie tkanki. 

Obecnie druk 3D używany jest w sytuacjach, które wymagają wytwarzania części o skomplikowanych geometriach, w szczególności skomplikowanych strukturach wewnątrz elementów, nieosiągalnych w przypadku tradycyjnych form produkcji. Mowa tu zarówno o obróbce na maszynach CNC (niekiedy – nawet wspieranych urządzeniami elektroerozyjnymi), jak i nawet na najbardziej precyzyjnych form odlewniczych. 

Współczesne zastosowania drukarek 3D to m.in.:

• szybkie prototypowanie, zwłaszcza produkcja jednostkowa obiektów, 
• wytwarzanie drobnych części do zastosowań hobbystycznych, 
• produkcja specjalistycznych obiektów, takich jak elementy protez, 
• wytwarzanie gadżetów, 
• produkcja niewielkich ilości partii części o skomplikowanych geometriach i strukturach, nieosiągalnych dla innych metod, 
• w bliskiej przyszłości – „drukowanie” organów (biodruk 3D pozwala obecnie na wytwarzanie tkanek). 

Kluczowe różnice między obróbką CNC a drukiem 3D i zastosowaniem części

Żeby lepiej zrozumieć różnice między tymi dwiema technologiami warto przedstawić różnice między wytwarzaniem przyrostowym, a obróbką skrawaniem (czyli: drukiem 3D i obróbką CNC):

• metoda obróbki:

• zastosowanie:

• dojrzałość technologii oraz jej zdolność do produkcji masowej:

• osiągane efekty i precyzja wykonania części:

• poziom skomplikowania wytwarzanych części:

• bezpieczeństwo pracy:

Niewątpliwie – są to technologie uzupełniające się i pod wieloma względami powiązane ze sobą (np. sam fakt, że bazują na sterowaniu CNC). Zarazem wymienione różnice sprawiają, że w sytuacji, w której niezbędne jest wyprodukowanie pojedynczej części o skomplikowanym kształcie (zwłaszcza wewnętrznym) – warto wybrać druk 3D. Podobnie jest w przypadku potrzeby szybkiego prototypowania lub wytworzenia przykładowego obiektu, którego finalna forma zostanie potem zamieniona w zlecenie obróbki CNC. 

Skrawanie pozostaje oczywistym wyborem w przypadku produkcji masowej, która uwzględnia wszystkie wnioski z wcześniejszego prototypowania i  pozwala na szybkie wytworzenie dużych ilości obiektów. Połączenie możliwości obu tych technologii pozwala znacznie przyspieszyć produkcję i przełożyć się na obniżenie kosztów – zwłaszcza w przypadku, w którym prototypy 3D zostały już wielokrotnie przetestowane i zamawiający posiada gotowe do wdrożenia projekty. 

Jedno zlecenie, wiele korzyści - tak się współpracuje z RADMOT

W RADMOT oferujemy usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych, w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż. Mamy do Twojej dyspozycji ponad 80 nowoczesnych maszyn w naszym parku maszynowym, wszystkie od renomowanych producentów. Pobierz prezentację i sprawdź na jakich obrabiarkach produkujemy części.

Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Usługi CNC świadczymy od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się u Ciebie najlepiej, nasza fachowa wiedza jest na Twoje usługi.