Pemesinan CNC vs. Pencetakan 3D:Apa Pilihan Terbaik untuk Pekerjaan Anda?

Penemu stereolitografi dan pendiri Sistem 3D Charles Hull mulai menjual printer 3D pada tahun 1986. Beberapa tahun kemudian, Scott Crump dari Stratasys mengkomersialkan teknologi pemodelan deposisi leburannya. Yang lain segera menyusul, dan tidak lama kemudian para pengusaha di mana-mana membeli mesin "prototipe cepat" ini dan membuka "biro layanan", perusahaan yang hanya berfokus pada pencetakan 3D.

Saat ini, masing-masing istilah yang dulu mutakhir sebagian besar sudah usang. Manufaktur aditif tidak lagi terbatas pada pembuatan prototipe, cepat atau sebaliknya. Dan biro layanan telah memberi jalan kepada e-manufaktur, yang pemilik dan manajernya berpendapat bahwa pencetakan 3D melengkapi permesinan CNC dan proses manufaktur tradisional lainnya, dan telah menjadi alat lain di kotak peralatan mereka (walaupun alat yang sangat kuat).

Mengkompensasi kekuatan dan kelemahan

Itulah yang terjadi dengan Stratasys Direct Manufacturing yang berbasis di Los Angeles, di mana wakil presiden operasi Greg Reynolds menjelaskan bahwa memutuskan teknologi manufaktur apa yang akan digunakan untuk proyek tertentu bergantung pada banyak faktor, dimulai dengan kompleksitas bagian.

"Manufaktur aditif membawa beberapa keunggulan penting dibandingkan proses konvensional, terutama yang menyangkut logam," katanya. "Yang tertinggi dalam daftar ini adalah konsolidasi bagian. Alih-alih mengerjakan banyak bagian dan kemudian memasang atau mengelasnya bersama-sama, pencetakan 3D logam memungkinkan Anda menghasilkan rakitan sebagai benda kerja tunggal yang seringkali jauh lebih ringan. Dengan itu muncul fitur seperti lorong internal, permukaan sapuan kompleks dan bentuk organik lainnya, dan struktur kisi berdinding tipis. Masing-masing sangat mahal atau benar-benar tidak mungkin untuk dikerjakan. Namun, untuk aditif, cukup mudah.”

Di sisi lain, bagian yang lebih sederhana dan lebih monolitik seperti braket, poros, rumah, dan sejumlah komponen "gumpal" lainnya tetap kokoh di bidang pemesinan, baik toko itu membuat bagian prototipe atau menjalankan produksi ribuan.

Dan karena pencetakan 3D tidak dapat bersaing dengan permesinan dalam hal akurasi, suku cadang dengan toleransi yang ketat dan permukaan akhir yang sangat halus juga lebih cocok untuk mesin bubut atau pusat permesinan CNC.

Karena itu, banyak suku cadang plastik dan hampir semua logam memerlukan perjalanan pasca-pembuatan ke bengkel mesin untuk menyelesaikan fitur suku cadang penting dan menghilangkan penopang, kutukan dari sebagian besar proses pencetakan 3D.

Pencetakan 3D:Bagus untuk geometri kompleks, fitur rumit

“Untuk volume produksi yang lebih rendah di mana akurasi bagian dan penyelesaian permukaan bukan prioritas tertinggi, pencetakan 3D tentu saja merupakan cara yang tepat,” kata Gisbert Ledvon, direktur pengembangan bisnis untuk peralatan mesin di Heidenhain Corp. “Hal ini juga berlaku untuk suku cadang dengan geometri yang sangat kompleks, dan di mana pencetakan 3D dapat menghasilkan fitur yang sulit untuk dibuat. Meskipun mungkin memerlukan pemesinan sekunder, suku cadang semacam ini semakin banyak diproduksi melalui manufaktur aditif logam.”

Cetakan injeksi plastik adalah salah satu contohnya, kata Ledvon. Alih-alih mengebor serangkaian lubang pendingin seperti keju Swiss di seluruh dasar cetakan atau sisipannya, seperti pada pembuatan cetakan tradisional, mesin laser metal powder bed (LPBF) dapat mencetak seluruh cetakan dan mengisinya dengan saluran pendingin yang ditempatkan secara strategis, yang sesuai ke dan mengelilingi rongga cetakan. Hasilnya, katanya, adalah cetakan dengan waktu siklus yang jauh lebih cepat dan kualitas bagian yang lebih tinggi daripada yang mungkin terjadi.

Di sini sekali lagi, operasi sekunder untuk menyelesaikan mesin rongga cetakan dan permukaan kritis lainnya diperlukan; seperti yang ditunjukkan oleh Ledvon dan Reynolds, manufaktur aditif logam meninggalkan permukaan akhir yang sebanding dengan pengecoran atau penempaan.

Kedua ahli mengatakan bahwa mentransfer ini dan bagian lain dari printer 3D ke mesin CNC memerlukan strategi pemasangan yang kuat. "Akan ideal jika printer 3D Anda memiliki semacam sistem palet yang terintegrasi dengan pusat permesinan Anda, karena ini akan menghemat banyak waktu dan sakit kepala," kata Ledvon.

Mencengkeram bagian yang dicetak 3D mirip dengan mencengkeram casting, Reynolds menambahkan, sering kali tidak ada titik datum tetap untuk referensi. “Seperti halnya casting, Anda memulai proses pemesinan dari bentuk hampir-jaring, jadi Anda harus menggiling atau memutar titik nol terlebih dahulu dan kemudian melanjutkan dari sana. Ini bervariasi dari pekerjaan ke pekerjaan, tetapi secara keseluruhan, saya akan mengatakan bahwa kontrol dimensi pasti lebih menantang dengan komponen cetak 3D.”

CNC memenuhi kebutuhan akan kecepatan

Bulu lain di tutup mesin CNC adalah kecepatan. Jika mesin bubut dan pusat permesinan CNC dapat merobek material dari batang atau billet dengan kecepatan tinggi, printer 3D logam dan polimer berbasis laser terkenal lambat, membutuhkan waktu berjam-jam untuk memproduksi sebagian besar dan bahkan berhari-hari untuk yang lebih besar.

Namun laser jauh dari satu-satunya cara untuk mengikat bahan. Manufaktur aditif menawarkan tujuh teknologi berbeda dan banyak cabang, beberapa di antaranya telah menjadi sangat cepat dalam beberapa tahun terakhir. Misalnya, produsen printer 3D seperti Markforged telah mengembangkan mesin pengaliran pengikat yang mampu mencetak bagian "hijau" dalam jumlah besar yang kemudian disinter, meniru proses pencetakan injeksi logam berusia puluhan tahun. Dan printer pemodelan deposisi fusi seperti yang dibuat oleh MakerBot dan perusahaan induk Stratasys tidak hanya menjadi jauh lebih cepat daripada di masa-masa awal Scott Crump, tetapi sekarang dapat mencetak logam tertentu.

Demikian pula, proses stereolitografi Chuck Hull telah diperluas untuk mencakup pemrosesan cahaya digital, yang menyembuhkan seluruh lapisan resin fotopolimer dalam satu lintasan daripada menelusurinya dengan susah payah baris demi baris dengan sumber cahaya UV.

Printer ini dan printer polimer lainnya juga jauh lebih akurat daripada sebelumnya (walaupun masih jauh kurang akurat dibandingkan permesinan), dan bila digunakan bersama dengan apa yang disebut peralatan “pemoles uap”, dapat menghasilkan permukaan akhir yang luar biasa.

Lalu ada fusi penyerapan selektif dari Stratasys. Meskipun saat ini terbatas pada PA11 Nylon yang ramah lingkungan, printer ini mencetak komponen menggunakan tinta eksklusif yang menurunkan titik leleh bubuk polimer apa pun yang disentuhnya. Saat terkena sumber panas inframerah, area ini menyatu untuk menghasilkan bagian yang berfungsi penuh. “Tidak masalah apakah itu satu bagian atau 1.000, kecepatan pembuatannya sama,” kata Reynolds. “Ini membuatnya cocok untuk volume produksi yang lebih tinggi, dan karena tidak memasukkan panas ke dalam bagian sebanyak sintering laser selektif (SLS), integritas material umumnya lebih besar."

Memotong waktu produksi

Perkakas adalah perbedaan penting lainnya antara pencetakan 3D dan manufaktur tradisional. Karena yang pertama adalah proses digital sepenuhnya, tidak diperlukan jig, perlengkapan, dan perkakas lainnya (selain yang digunakan dalam pemrosesan sekunder) yang diperlukan dengan proses manufaktur tradisional.

Itu menawarkan banyak manfaat, yang paling jelas adalah penghapusan beberapa atau semua biaya perkakas. Tetapi ada juga waktu yang dibutuhkan untuk membuat perkakas, dan ketika sudah siap, pasang di perkakas mesin, ambil program nol, dan kemudian buktikan program CNC. Printer 3D, di sisi lain, dapat beralih dari model CAD ke bagian jadi hanya dalam beberapa jam.

Reynolds mencatat bahwa pencetakan 3D telah menjadi lebih otomatis akhir-akhir ini sehubungan dengan decaking dan penghapusan dukungan, meskipun otomatisasi juga memainkan peran yang lebih besar dalam jenis manufaktur lainnya.

Terlepas dari itu, memilih cara memproduksi part tertentu adalah keputusan yang rumit, keputusan yang bergantung pada kuantitas pekerjaan, geometri part, akurasi dan penyelesaian permukaannya, bahan apa yang terbuat darinya, dan sejumlah faktor lainnya.

Pekerja logam yang mencoba memutuskan antara dua teknik dapat mengunggah bagian ke situs web Stratasys untuk penawaran instan dan mencari tahu cara mana yang tercepat dan paling efektif.

"Bagi mereka yang mungkin telah mempertimbangkan untuk berinvestasi dalam printer 3D mereka sendiri di beberapa titik dan merasa itu terlalu mahal atau tidak cukup mampu, saya akan mendorong mereka untuk melihat lagi," katanya. "Ini menjadi teknologi yang sangat matang dan, sebagai dengan mesin bubut CNC dan pusat permesinan, hanyalah satu cara lagi untuk membuat suku cadang."

Jajak Pendapat Cepat:Keunggulan Manufaktur Aditif

Manufaktur aditif semakin banyak digunakan untuk melengkapi permesinan dan proses manufaktur yang lebih tradisional.

Apa manfaat manufaktur aditif untuk bisnis Anda?