Pencetakan 3D vs Penggilingan CNC:Mana yang Anda Butuhkan Saat Menyiapkan Lab Prototipe?

Untuk menilai secara akurat apa yang Anda butuhkan saat menyiapkan lab pembuatan prototipe, urutan pertama bisnis adalah memutuskan antara pencetakan 3D vs. penggilingan CNC.

Kedua opsi telah terbukti penting untuk proses manufaktur modern, dengan masing-masing menampilkan daftar manfaat dibandingkan metode manufaktur tradisional. Pada akhirnya, ketika berbicara tentang pencetakan 3D vs. penggilingan CNC, “Memilih untuk membuat prototipe dengan mesin CNC atau printer 3D bergantung pada beberapa hal; kisaran harga, ukuran suku cadang/prototipe, dan jenis bahan yang digunakan.”

Itu sebabnya kami memutuskan untuk meluruskan dan menjernihkan beberapa kesalahpahaman. Meskipun pencetakan 3D tidak diragukan lagi memiliki tempatnya, penting untuk tidak berpandangan sempit saat mengevaluasi keunggulan pabrik CNC sehubungan dengan pembuatan prototipe industri.

Berikut ini adalah rincian definisi, sejarah, aplikasi, dan proyeksi untuk kedua proses sebagai manufaktur modern terus berkembang. Pada akhirnya, kami berharap informasi ini akan memandu keputusan Anda mengenai apa yang dibutuhkan bisnis Anda, khususnya, saat menyiapkan lab pembuatan prototipe.

Mendefinisikan Pencetakan 3D vs. Penggilingan CNC

Penjelasan sederhana tentang pencetakan 3D “adalah proses manufaktur di mana objek padat tiga dimensi (3D) dibuat. Ini memungkinkan pembuatan model objek 3D fisik menggunakan serangkaian kerangka kerja pengembangan tambahan atau berlapis, di mana lapisan diletakkan secara berurutan untuk membuat objek 3D yang lengkap. Karena alasan ini, pencetakan 3D juga disebut sebagai manufaktur aditif.

Menurut Investopedia, “Teknologi pencetakan 3D telah meningkatkan produktivitas manufaktur, dan memiliki potensi sedemikian rupa sehingga dapat secara besar-besaran mengganggu logistik manufaktur dan industri manajemen inventaris — jika dapat berhasil digunakan dalam produksi massal, dan jika manufaktur menjadi lebih lokal.”

Di sisi lain, “mesin Computer Numerical Control (CNC) mengotomatisasi kontrol peralatan mesin melalui penggunaan perangkat lunak yang tertanam dalam komputer mikro yang terpasang pada alat tersebut. Biasanya digunakan dalam manufaktur untuk pemesinan komponen logam dan plastik.”

Kesalahpahaman umum tentang CNC adalah bahwa kontrol otomatis ini membutuhkan biaya — secara harfiah. CNC sering secara tidak akurat dianggap lebih mahal, sebagian karena keyakinan bahwa tenaga kerja yang sangat terampil diperlukan. Pada kenyataannya, permesinan CNC telah membuat langkah signifikan dari kebenaran awal ini.

Pencetakan 3D — Sejarah Singkat

Aplikasi modern pencetakan 3D berakar pada awal 1980-an. Sejarah pencetakan 3D adalah studi dalam evolusi yang cepat. Setelah pencetakan 3D dimulai pada tahun 1981, muncullah kreasi stereolitografi tahun 1984, yang merupakan “suatu bentuk teknologi pencetakan 3D yang digunakan untuk membuat model, prototipe, pola, dan bagian produksi dalam mode lapis demi lapis menggunakan proses fotokimia di mana cahaya menyebabkan monomer kimia. untuk menghubungkan bersama untuk membentuk polimer.”

Industri medis segera memanfaatkan kemajuan pencetakan 3D; pertama pada tahun 1999, ketika Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, yang dipimpin oleh Anthony Atala, MD, mengumumkan keberhasilan pencetakan dan pembuatan jaringan kandung kemih manusia, yang kemudian ditransfer ke individu dengan risiko kecil bahwa sistem kekebalan mereka akan menolak implan karena dibangun dari struktur seluler atau perancah mereka sendiri.

Maju cepat ke 2016 ketika “institut mengumumkan keberhasilan mencetak struktur jaringan hidup menggunakan printer 3D khusus yang dirancang para penelitinya selama lebih dari satu dekade. Para ilmuwan mencetak struktur telinga, tulang, dan otot yang, ketika ditanamkan pada hewan, menjadi matang menjadi jaringan fungsional dan mengembangkan sistem pembuluh darah.”

Saat ini, “Aplikasi pencetakan 3D tercanggih yang ditunggu-tunggu adalah bioprinting organ kompleks. Diperkirakan bahwa kita kurang dari 20 tahun dari jantung yang dapat dicetak berfungsi penuh.”

Sehubungan dengan penggunaan industri pembuatan prototipe cepat melalui pencetakan 3d, “Produsen meningkatkan ketergantungan mereka pada pencetakan 3D sebagai bagian dari strategi manufaktur mereka yang lebih luas, dengan penggunaan produksi hingga 51% dari semua responden dari 38,7% pada 2018.”

Ini seharusnya tidak mengejutkan, terutama ketika Anda mempertimbangkan beberapa sorotan yang diterbitkan oleh The State of 3D Printing Forbes, 2019:

Menurut laporan ini, delapan industri ditampilkan dalam studi desain penelitian:Barang Industri (13,6%), Teknologi Tinggi (10,6%), Jasa (9,9%), Barang Konsumen (8,6%), Kesehatan &Medis (6,2%), Otomotif (5,7%), Aerospace &Defense (5,5%), dan Education (4,9%), yang menggambarkan beragam potensi pencetakan 3D untuk mendukung dan memberi manfaat bagi berbagai vertikal.

Namun, dalam The Battle of Manufacturing:Additive vs. Subtractive, mesin CNC berkuasa:“Meskipun manufaktur aditif telah membuat beberapa terobosan yang mengesankan di industri kedirgantaraan dan otomotif, mesin CNC tetap menjadi pilihan bagi sebagian besar produsen.”

Bagaimana Pabrik CNC Muncul

Sebagaimana diuraikan dalam Sejarah dan Definisi CNC 100, mesin CNC, awalnya dikenal sebagai mesin NC, “dikendalikan oleh sirkuit listrik yang kompleks. Mesin NC membaca dan mengeksekusi satu baris kode pada satu waktu dari bagian program yang dimasukkan ke dalam pita kertas atau pita mylar.”

Sebagai teknologi komputer kecil berkembang, komputer mulai mengendalikan peralatan mesin; karenanya, lahirnya CNC sebagai proses manufaktur. Dari baris kode pertama itu, mesin CNC telah mengembangkan kapasitas untuk menyimpan ratusan program.

Untuk sejarah mendalam tentang peralatan mesin CNC, Encyclopedia.com mencakup semua dasar. Sangat menarik untuk dicatat bahwa:

Namun, kami dapat menetapkan beberapa sorotan penting yang ditampilkan pada timeline berikut:

• Peralatan mesin seperti mesin bubut pengerjaan kayu sesuai dengan Alkitab, tetapi baru pada tahun 1800 Henry Maudslay menemukan mesin bubut pengerjaan logam.
• Segera setelah itu, pada tahun 1818, Eli Whitney (terkenal karena penemuan mesin giling kapasnya) memperkenalkan mesin penggilingan pertama.
• Kedua mesin ini membutuhkan operator manusia untuk menjalankannya, yang mengakibatkan kesalahan manusia pada produk jadi.
• Pasca-Perang Dunia II, John T. Parsons memperkenalkan mesin penggilingan modern pertama, yang menggabungkan komputer IBM awal ke dalam rencana ini.
• Tahun 1960-an menghasilkan titik harga yang lebih rendah dan mesin yang lebih mudah diakses, menjadikannya bagian integral dari aplikasi dan industri tambahan.
• Seiring kemajuan elektronik terintegrasi, kertas atau pita mylar (direferensikan di atas) dihilangkan, dengan mesin modern sekarang dapat membaca data dari memori komputer program.

Saat ini, “Proses manufaktur umum yang menggunakan mesin CNC meliputi pembengkokan, pengeboran, pembuatan lubang, pengeleman, penggilingan, pemotongan laser, pemotongan api dan plasma, perutean, pengambilan dan penempatan, pengelasan ultrasonik dan banyak lagi. Penggilingan, mesin bubut, pemesinan pelepasan listrik, dan pemotong jet air sering kali beroperasi menggunakan CNC.”

Tinjauan singkat tentang sejarah mesin cetak 3D dan mesin CNC membuktikan potensi salah satunya untuk mengoptimalkan proses manufaktur Anda saat menyiapkan lab pembuatan prototipe.

Mengevaluasi Proses Manufaktur Aditif vs. Subtraktif

Untuk menentukan apakah lab pembuatan prototipe Anda memerlukan pencetakan 3D atau pabrik CNC, Anda harus terlebih dahulu mempertimbangkan apakah produk Anda dirancang untuk dikirimkan secara paling efektif dan efisien sesuai dengan proses manufaktur aditif vs. subtraktif.

Manfaat utama dari subtraktif atas aditif adalah, “Selain menghilangkan lapisan proses aditif, proses subtraktif memiliki keuntungan lain. Mereka menawarkan berbagai permukaan akhir, menghilangkan permukaan "bertahap" yang sering ditemukan di banyak proses aditif. Hasil akhir dapat menjadi penting secara fungsional jika bagian-bagiannya harus meluncur dan secara kosmetik penting jika prototipe akan digunakan dalam pengujian pasar.”

Ini membantu untuk mempertimbangkan jenis aplikasi yang didukung oleh proses ini.

Memahami Aplikasi Aditif vs. Subtraktif

Meskipun pendatang baru di antara keduanya, "Manufaktur aditif sudah digunakan untuk menghasilkan rangkaian produk yang mengesankan." Produk-produk ini terutama ditampilkan dalam industri berikut:aerospace, otomotif, perawatan kesehatan, dan pengembangan produk.

Terlepas dari sifat tren pencetakan 3D di berbagai industri, faktanya tetap, “Manufaktur subtraktif memberi Anda kesempatan untuk merancang, membuat prototipe, dan memproduksi bahan penggunaan akhir. Ini adalah pilihan yang tepat untuk suku cadang yang digunakan untuk produksi volume kecil dan besar, untuk mendapatkan hasil akhir tertentu, atau untuk mendapatkan sifat mekanik tertentu.”

Untuk alasan ini, “Proses subtraktif sangat banyak digunakan dalam manufaktur… Pembubutan bubut, penggilingan, pengeboran, penggergajian, pemotongan benang dan pemotongan roda gigi adalah beberapa contoh proses pengurangan yang melibatkan pemotongan logam yang secara tradisional dilakukan di mesin khusus. ”

Selain aplikasi, ada faktor lain yang perlu dipertimbangkan saat menimbang pencetakan 3D dan pemesinan CNC.

Menyetel ke Kebisingan dan Getaran

Ketika Anda memikirkan beberapa alat dasar yang digunakan dalam pemesinan CNC:penggilingan, bubut, pemotong plasma, pemesinan pelepasan listrik, mesin multi-spindel, pemotong jet air, tidak sulit untuk membayangkan bahwa proses manufaktur subtraktif menghasilkan lebih banyak kebisingan dan getaran di- situs daripada manufaktur aditif seperti pencetakan 3D. Bergantung pada lokasi Anda, hal ini kemungkinan akan menginformasikan apa yang Anda perlukan untuk menyiapkan lab pembuatan prototipe yang optimal.

Mana yang Lebih Mudah Dioperasikan? Printer 3D atau Mesin CNC

Secara umum, pencetakan 3D disebut-sebut sebagai operasi yang lebih mudah dibandingkan dengan CNC. Alasan utamanya adalah “karena setelah file disiapkan, Anda hanya perlu memilih orientasi bagian, isi, dan dukungan jika diperlukan. Kemudian setelah pencetakan dimulai, tidak ada pengawas yang diperlukan dan printer dapat dibiarkan sampai bagian tersebut selesai.”

Karena CNC lebih terlibat, sehubungan dengan tenaga kerja, ada keyakinan luas bahwa pemesinan CNC membutuhkan masinis terlatih. Meskipun hal itu mungkin terjadi di masa lalu, waktu telah berubah.

Mesin DATRON kami menggabungkan beberapa fitur yang memungkinkan pengaturan yang mudah. Bahkan, mesin tersebut dapat memandu pengguna pemula melalui seluruh proses delapan langkah penyiapan mesin CNC untuk pertama kalinya. Pada akhirnya, dibutuhkan rata-rata hanya satu hingga dua hari pelatihan untuk merasa nyaman dan percaya diri menggunakan teknologi.

Antarmuka dirancang untuk tampil dan berfungsi mirip dengan smartphone, lengkap dengan kamera dan sistem probe mekanis yang secara otomatis mendaftarkan bagian tersebut, sehingga mengurangi kebutuhan teknisi yang terampil untuk memasukkan informasi ini. Solusi workholding terintegrasi dan teknologi alat pemotong bersifat inklusif, menjaga seluruh proses tetap di rumah dengan menghilangkan kebutuhan untuk menentukan dan membeli komponen serupa di tempat lain.

Ketahui Batasan Anda:Akurasi, Ukuran, dan Kompleksitas Geometris

Saat mempertimbangkan Pencetakan 3D vs Pemesinan CNC — Manakah Pilihan Terbaik untuk Prototipe Anda? Josh Biggs menyatakan:“Untuk satu mesin CNC adalah pilihan yang bagus jika Anda mencari akurasi dimensi yang hebat. Selain itu, pemesinan CNC dapat bekerja dengan bahan yang belum dapat dicetak, seperti kayu, misalnya. Pemesinan CNC juga mengalahkan pencetakan 3d dalam hal bekerja dengan logam dan bekerja sama baiknya dengan plastik.”

Dia melanjutkan dengan menegaskan bahwa, “Selain itu, mesin CNC biasanya menawarkan hasil yang lebih presisi. Mesin CNC adalah pilihan yang lebih baik jika Anda membutuhkan potongan yang sangat sempit atau memiliki toleransi yang sangat ketat. Tidak ada lagi yang cocok dengan toleransi 0,01 mm.”

Bahkan tim di 3Dnatives, yang didedikasikan untuk detail manufaktur aditif dan semua hal yang terkait dengan pencetakan 3D, melaporkan keuntungan yang cukup besar dari manufaktur subtraktif:“Dalam hal toleransi, permesinan CNC lebih unggul dari semua proses pencetakan 3D.”

Namun, ketika ditugaskan untuk memproduksi suku cadang yang menampilkan kompleksitas geometris yang tinggi, pencetakan 3D memiliki keunggulan.

Menimbang Biaya:Pencetakan 3D vs. CNC

Seperti yang Anda lihat, manufaktur bukanlah proposisi solusi tunggal. Jumlah uang yang dibutuhkan untuk lab pembuatan prototipe Anda tidak hanya bergantung pada apa yang Anda produksi, tetapi juga ukuran dan jumlah item yang akan Anda produksi.

Misalnya, menurut analisis biaya-manfaat sederhana Biggs:

Teknik Menarik menerbitkan Kesalahpahaman Umum tentang Produksi Pemesinan CNC, menghilangkan mitos tentang proses CNC yang mahal:

Jelas, rute yang paling hemat biaya untuk bisnis Anda paling baik ditentukan oleh desain dan rencana produk spesifik Anda.

Ketika datang ke printer 3D, opsi, ukuran, dan kisaran harga menjalankan keseluruhan dan begitu juga apa yang sebenarnya dapat dicetak masing-masing dari berbagai bahan. Selain biaya bahan yang tidak diketahui atau tidak jelas, operator biasanya memerlukan pelatihan dari ahli tetap, yang merupakan investasi dalam pendidikan kepegawaian.

Dengan peralatan DATRON, mesin pemotong kami menampung plastik, kayu, aluminium, dan baja dari vendor mana pun, memungkinkan Anda memperkirakan dan menetapkan biaya bahan di muka. Seperti yang telah kami jelaskan, tidak ada pelatihan lanjutan yang diperlukan untuk mengoperasikan mesin kami, menghemat staf, menjadikan mesin CNC DATRON sebagai alternatif yang lebih hemat biaya.

Tidak Buang, Tidak Mau

Mengingat sifat manufaktur subtraktif — mengupas lapisan material untuk membuat produk — belum lagi jenis alat permesinan CNC yang dibutuhkan, tidak mengherankan jika mesin CNC dapat meninggalkan sedikit kekacauan.

Seberapa banyak kekacauan dan apa artinya limbah itu adalah sesuatu yang dievaluasi Energy.gov dalam tinjauan 2015, Innovating Clean Energy Technologies in Advanced Manufacturing. Laporan tersebut menyoroti manfaat manufaktur aditif sebagai potensinya untuk “menghemat energi dengan menghilangkan langkah-langkah produksi, menggunakan bahan yang jauh lebih sedikit, memungkinkan penggunaan kembali produk sampingan, dan memproduksi produk yang lebih ringan”.

Laporan berlanjut:

Memperkenalkan UU yang Lebih Bersih

Di DATRON, kami telah menyempurnakan peralatan permesinan berkecepatan tinggi kami untuk menghilangkan kekacauan, sehingga memungkinkan untuk melepas bagian yang sudah jadi tanpa menghilangkan atau menghilangkan gemuk.

Terlebih lagi, alat dan aksesori CNC DATRON menawarkan RPM tertinggi yang tersedia di mesin footprint terkecil di pasar — ​​anggap ini inisiatif hijau kami sendiri.

Biasanya, mesin penggilingan CNC dengan kemampuan industri memiliki motor besar yang menghasilkan banyak panas, yang membutuhkan oli untuk mendinginkan dan melumasi komponen mesin. Membuang minyak memang perlu, tetapi prosesnya menimbulkan risiko bagi lingkungan seperti yang telah kita lihat dari tumpahan besar di masa lalu.

Karena kami tidak memerlukan jumlah panas, oli, atau pendingin banjir yang sama untuk merawat alat berat, kami menawarkan penghematan energi yang lebih baik dari jejak yang jauh lebih kecil.

Putusan:Pencetakan 3D vs. Mesin CNC

Apa yang Anda butuhkan di lab prototyping profesional Anda, apakah pencetakan 3D atau mesin CNC, paling baik ditentukan oleh produk spesifik Anda. Meskipun kami berharap informasi yang dibagikan di sini memberikan kejelasan, sebenarnya pencetakan 3D dan permesinan CNC dapat bekerja — atau bahkan saling melengkapi, berdasarkan kebutuhan manufaktur Anda.

Sebenarnya, ada beberapa kasus untuk Kapan Anda Harus Menggabungkan Pencetakan 3D dan Pemesinan CNC, terutama karena toleransi, waktu, dan/atau benda kerja berukuran signifikan; Selain itu, “Menggabungkan kedua proses ini tidak memerlukan alur kerja rumit yang mungkin Anda bayangkan. Sama pentingnya, ini dapat memberikan beberapa manfaat yang berarti bagi perusahaan manufaktur Anda.”

Untuk diskusi lebih mendalam tentang proses manufaktur atau kombinasi proses yang ideal untuk lab prototyping Anda, hubungi kami. Kami cepat merespons dan ingin membagikan keahlian kami.