Pemesinan Prototipe:Pro dan Kontra CNC untuk Pembuatan Prototipe

Apa itu pemesinan CNC?

Pemesinan Computer Numerical Control (CNC) adalah proses manufaktur di mana input komputer digunakan untuk mengontrol alat permesinan seperti bor dan mesin bubut. Ini digunakan di banyak industri untuk berbagai prototipe dan suku cadang penggunaan akhir.

Prosesnya dimulai dengan desain 3D digital, dibuat menggunakan perangkat lunak CAD, yang dapat diterjemahkan oleh komputer menjadi serangkaian instruksi ke alat pemotong mesin. Instruksi ini dikenal sebagai G-code. Setelah kode-G dikirim ke mesin, sangat sedikit pengawasan manual yang diperlukan, karena mesin tahu kapan dan di mana harus memotong dan melakukan pemesinan secara mandiri. Hal ini menghasilkan penghematan waktu dan biaya yang signifikan jika dibandingkan dengan pemesinan tradisional, di mana ahli mesin yang terampil memotong benda kerja menggunakan alat pemotong yang dioperasikan secara manual.

Pemesinan adalah proses subtraktif, yang berarti peralatan menghilangkan material yang ada alih-alih memasukkan material baru. Tidak seperti manufaktur aditif, di mana printer 3D menyimpan material berlapis-lapis untuk membentuk objek, pemesinan CNC melibatkan pemotongan bagian dari blok tak berbentuk yang dikenal sebagai "benda kerja." Kelebihan bahan dibuang atau didaur ulang, akhirnya meninggalkan bagian yang sudah jadi. Mesin CNC yang lebih kompleks, yang memiliki lebih banyak sumbu, mampu memotong benda kerja dengan cara yang lebih rumit, menghasilkan bagian dengan geometri yang lebih rumit.

Pemesinan CNC adalah proses manufaktur yang banyak digunakan berkat keserbagunaan, akurasi, konsistensi, dan berbagai bahan yang kompatibel:meskipun paduan aluminium adalah bahan yang paling umum untuk pemesinan, banyak logam dan plastik lain juga dapat digunakan.

Apakah pemesinan CNC bagus untuk pembuatan prototipe?

Meskipun sekarang banyak yang menganggap pencetakan 3D sebagai bentuk dominan pembuatan prototipe cepat, pemesinan CNC juga merupakan proses penting untuk membuat bagian prototipe. Untuk memahami alasannya, akan bermanfaat untuk mempertimbangkan berbagai bentuk yang dapat diambil oleh prototipe, dan untuk mempertimbangkan mengapa prototipe ini ada.

Prototipe dapat memiliki banyak fungsi yang berbeda. Pada dasarnya, mereka bertindak sebagai penampung atau penyangga — representasi lepas dari bagian akhir yang digunakan untuk menyampaikan informasi visual tentang bagaimana bagian akhir akan terlihat atau berperilaku. prototipe yang mirip dapat digunakan untuk memandu proses R&D atau memberikan bukti konsep. Jika dibuat dengan standar estetika yang tinggi, mereka juga dapat digunakan untuk menawarkan produk baru kepada calon investor. Prototipe semacam itu bisa sangat penting, tetapi tidak perlu dibuat menggunakan peralatan profesional kelas atas:dapat dibuat dengan tangan atau dicetak dengan printer 3D desktop kelas bawah.

Beberapa prototipe, bagaimanapun, digunakan untuk lebih dari sekedar representasi visual. Tergantung pada tahap pengembangan produk, perusahaan mungkin perlu membuat prototipe rekayasa atau prototipe produksi :prototipe yang tidak hanya terlihat seperti bagian akhir, tetapi berfungsi seperti itu juga, bertindak sebagai pengganti sedekat mungkin dengan hal yang nyata. Sementara pencetakan 3D mungkin merupakan pilihan yang bagus untuk pembuatan prototipe yang terlihat seperti, pemesinan CNC seringkali lebih disukai untuk prototipe fungsional ini yang membutuhkan kekuatan, stabilitas mekanis, atau karakteristik lain yang tidak diberikan oleh proses aditif. Lagi pula, tidak banyak komponen penggunaan akhir yang dibuat dengan printer 3D.

Pemesinan CNC dapat menjadi pilihan yang sangat baik untuk pembuatan prototipe, tetapi kesesuaiannya tergantung pada sifat prototipe. Untuk tujuan apa prototipe akan digunakan? Dari bahan apa akan dibuat? Dan dari bahan apa final bagian dibuat? Pertanyaan-pertanyaan ini dan pertanyaan lainnya pada akhirnya akan memandu pengguna ke metode pembuatan prototipe yang paling tepat.

Prototipe Aluminium Mesin CNC

Keuntungan membuat prototipe dengan mesin CNC

Ada banyak alasan mengapa perusahaan menggunakan mesin CNC untuk menghasilkan prototipe, termasuk kecepatan produksi, kualitas suku cadang, pilihan material, dan kesamaan dengan suku cadang akhir.

Dari file ke prototipe

Salah satu keuntungan terbesar dari mesin CNC adalah elemen "CNC". Karena permesinan CNC adalah proses digital yang membuat bagian dari file komputer, para insinyur tahu bahwa prototipe mesin akan sangat cocok dengan desain 3D digital, dan desain digital yang sama nantinya dapat digunakan untuk membuat bagian akhir dengan dimensi yang identik. Tingkat pengulangan sangat tinggi.

Selain itu, menggunakan desain 3D digital memungkinkan perubahan yang cepat dan tepat. Jika prototipe mesin menunjukkan cacat fisik akibat desain yang buruk, insinyur dapat kembali ke perangkat lunak CAD untuk membuat perubahan yang sesuai untuk prototipe berikutnya. Versi yang berbeda dapat dibandingkan secara berdampingan, dan perangkat lunak simulasi bahkan dapat digunakan untuk menguji terlebih dahulu bagaimana kinerja suatu bagian di dunia nyata.

Berkas CAD 3D

Prototipe dikerjakan oleh Mesin CNC 5 sumbu

Kualitas dan konsistensi

Komputer tidak sempurna, tetapi mesin yang dikendalikan komputer cenderung berfungsi persis seperti yang seharusnya — kecuali jika rusak. Sementara banyak proses pembuatan prototipe bergantung pada keterampilan manusia (dan karenanya rentan terhadap kesalahan manusia), mesin CNC mengikuti instruksi mereka hingga dalam sepersekian milimeter.

Yang penting, mereka juga bisa melakukannya berulang-ulang. Meskipun bisnis mungkin hanya membuat satu prototipe, mesin CNC dapat, jika diperlukan, menjalankan pekerjaan yang sama untuk kedua kalinya dengan penyimpangan minimal dari yang pertama. Ini sangat berguna untuk mengembangkan iterasi baru dari prototipe, dan untuk pindah ke produksi dengan mesin yang sama. (Proses manual sangat penting, tetapi lebih mudah untuk menjamin konsistensi dengan mesin otomatis.)

Rangkaian bahan yang kuat

Jika prototipe tidak memiliki tujuan mekanis, mungkin cocok untuk pencetakan 3D, yang — meskipun tidak dikenal untuk memproduksi suku cadang berkekuatan tinggi — biayanya sangat sedikit dan dapat dilakukan dalam waktu singkat. Namun, untuk sebagian besar proses pencetakan 3D, opsi materialnya lebih sempit daripada untuk pemesinan.

Pemesinan CNC tidak hanya menawarkan berbagai bahan yang kompatibel, tetapi juga menawarkan beberapa bahan yang sangat kuat dan tahan lama, termasuk berbagai jenis logam. Dimungkinkan untuk mencetak 3D dengan logam juga, tetapi tidak dengan printer FDM murah.

Bahan mesin CNC umum meliputi:

Logam	Plastik
Aluminium	ABS
Baja	PC
Baja Tahan Karat	PP
Magnesium	PS
Titanium	POM
Seng	PMMA
Kuningan	PAGF30
Perunggu	PCGF30
Tembaga	Teflon
	LDPE
	HDPE

Kesamaan dengan bagian akhir

Keuntungan utama lainnya menggunakan mesin CNC untuk prototipe adalah kemampuan untuk membuat prototipe mirip dengan bagian akhir. Karena pusat permesinan sepenuhnya mampu memproduksi suku cadang penggunaan akhir serta prototipe, prototipe yang mendekati produk akhir dapat dibuat — suatu prestasi yang jarang dapat dilakukan dengan pencetakan 3D atau metode lainnya.

Sebagian dari ini tergantung pada bahan. Banyak logam rekayasa sangat dapat dikerjakan, yang memungkinkan para insinyur membuat prototipe dari bahan yang sama (atau serupa) yang akan mereka gunakan untuk bagian akhir. Tetapi kualitas proses itu sendiri juga merupakan faktor:bagian-bagian mesin kuat dan tidak menunjukkan kelemahan di sepanjang sumbu tertentu seperti bagian-bagian yang dicetak, sedangkan proses pemesinan itu sendiri bahkan dapat digunakan untuk meniru proses-proses lain seperti pembentukan lembaran logam.

Selain itu, membuat prototipe yang tampilan dan perilakunya mirip dengan bagian akhir memudahkan untuk beralih ke produksi jembatan, karena perubahan signifikan yang harus dilakukan lebih sedikit.

Kerugian membuat prototipe dengan mesin CNC

Terlepas dari kelebihannya, permesinan CNC memiliki keterbatasan tertentu sebagai metode pembuatan prototipe, yang dapat membuat bisnis memilih pendekatan alternatif.

Lebih mahal daripada pencetakan 3D

Salah satu kelemahan yang jelas dari prototipe mesin CNC adalah biaya proses. Pusat permesinan adalah bagian besar dari mesin yang membutuhkan daya yang signifikan dan pengawasan manusia yang lebih besar daripada printer 3D. Logam yang dapat dikerjakan dengan mesin juga memiliki harga yang lebih tinggi daripada bahan cetak umum seperti PLA.

Ini adalah salah satu alasan utama mengapa para insinyur dapat memilih proses pembuatan prototipe alternatif, bahkan jika mereka bermaksud menggunakan pemesinan untuk bagian akhir mereka. Pengembangan dapat menguras sumber daya, dan dapat dimengerti jika bisnis perlu memangkas setiap pengeluaran selama tahap pembuatan prototipe (awal).

Beberapa batasan geometris

Pusat permesinan 4-sumbu dan 5-sumbu menawarkan tingkat fleksibilitas geometris yang besar, tetapi bahkan mesin-mesin ini memiliki keterbatasan. Untuk struktur rumit dengan geometri internal yang kompleks, proses manufaktur aditif mungkin lebih cocok, karena tidak dibatasi oleh sudut pahat pemotong.

Ingatlah, bagaimanapun, bahwa prototipe cetak 3D dapat menyesatkan:desain 3D digital yang keluar dengan sempurna dari printer 3D mungkin tidak mungkin dibuat menggunakan peralatan produksi yang dipilih, apakah itu pusat permesinan, peralatan cetakan injeksi, atau yang lainnya. Fleksibilitas geometris untuk prototipe hanya membantu jika fleksibilitas tersebut dapat direplikasi pada bagian akhir.

Bahan limbah

Karena pemesinan CNC adalah proses subtraktif, ini membutuhkan lebih banyak material daripada yang sebenarnya masuk ke bagian tersebut. Beberapa bahan dipotong dan berakhir sebagai serpihan logam atau plastik, yang kemudian harus dibuang. Hal ini berbeda dengan proses additive prototyping, yang tidak menghasilkan material sisa kecuali pencetakannya gagal dan harus diulang.

Menggunakan pemesinan sebagai proses pembuatan prototipe dapat menimbulkan biaya material yang lebih tinggi karena peningkatan penggunaan dan pemborosan material. Namun, keripik seringkali dapat didaur ulang, sehingga dampak lingkungan dari proses tersebut tidak harus parah. (Menjual bahan limbah yang dapat didaur ulang juga dapat membantu menutup beberapa biaya bahan.)

Meterial Dihapus dari Blok Padat

Perkakas cepat:Prototipe cetakan injeksi melalui mesin CNC

Kami telah melihat bagaimana permesinan CNC dapat menjadi proses pembuatan prototipe yang sangat baik. Tetapi pemesinan juga dapat digunakan secara tidak langsung untuk membuat prototipe cetakan injeksi.

Dengan perkakas atau cetakan permesinan CNC, bisnis diberikan cara yang lebih hemat biaya untuk membuat peralatan yang diperlukan untuk pencetakan injeksi. Perkakas mesin CNC ini dapat dibuat lebih cepat daripada perkakas tradisional, dan oleh karena itu merupakan jalan pintas ke prototipe cetakan. (Untuk bagian cetakan akhir setelah tahap pembuatan prototipe, metode perkakas tradisional dapat digunakan.)

Menggunakan proses perkakas cepat jauh lebih hemat biaya saat memesan bagian cetakan dalam volume yang lebih besar, karena perkakas mesin lebih mahal untuk dibuat daripada bagian resin cetakan itu sendiri. Dan meskipun jumlah besar mungkin tidak terlalu diinginkan selama tahap pembuatan prototipe, prototipe cetakan asli akan lebih mewakili bagian cetakan daripada, misalnya, alternatif cetakan 3D.

Hubungi 3ERP untuk mengetahui apakah pemesinan CNC adalah proses pembuatan prototipe terbaik untuk proyek Anda.