Pencetakan 3D atau CNC? Memilih Metode Pembuatan yang Tepat

Pencetakan 3D dan pemesinan CNC  adalah dua metode yang paling umum digunakan dalam hal pembuatan prototipe dan produksi volume rendah. Namun, karena keduanya menawarkan dua pendekatan yang sangat berbeda untuk manufaktur — satu menjadi aditif dan yang lainnya subtraktif — mengidentifikasi metode manufaktur yang tepat untuk aplikasi Anda sangat penting untuk merampingkan pengembangan produk, mencapai efisiensi yang lebih besar dan, pada akhirnya, suku cadang berkualitas lebih tinggi.

Dalam tutorial ini, kita akan melihat perbedaan antara pencetakan 3D dan mesin CNC dan berbagi beberapa tip tentang cara memilih metode yang tepat.

Pencetakan 3D vs CNC

Saat ingin memproduksi prototipe fungsional dan/atau bagian akhir, pencetakan 3D dan permesinan Computer Numerical Control (CNC) dapat menawarkan berbagai manfaat. Namun, meskipun keduanya mengandalkan data CAD dan menggunakan berbagai bahan, kesamaan berakhir di sini.

Pencetakan 3D (atau manufaktur aditif) mencakup berbagai teknologi yang bekerja dengan menyimpan bahan lapis demi lapis pada platform pembuatan printer 3D untuk membuat bagian. Tidak ada perkakas yang diperlukan selama proses dan bagian yang kompleks dapat dibuat tanpa mempengaruhi waktu atau biaya produksi.

pemesinan CNC , sebaliknya, adalah teknologi subtraktif. Ini berarti bahwa alih-alih menambahkan lapisan material secara berurutan, prosesnya dimulai dengan balok material yang padat; sebuah alat kemudian digunakan untuk memotong dan memotong blok di sepanjang jalur yang ditentukan komputer untuk membentuknya menjadi objek yang diinginkan.

Menelusuri perbedaan

Persyaratan tenaga kerja
Karena pemesinan CNC melibatkan berbagai mesin yang kompleks, prosesnya memerlukan ahli mesin yang terampil untuk menyesuaikan pahat, menentukan jalur pemotongan, dan memposisikan ulang bagian untuk mencapai bentuk yang tepat.

Pencetakan 3D, sebaliknya, adalah proses otomatis, dan karenanya jauh lebih sedikit padat karya. Tentu saja, file perlu disiapkan untuk dicetak (termasuk mengonversi ke STL, menentukan orientasi optimal), tetapi keseluruhan proses tidak boleh lebih dari 30 menit. Setelah file disiapkan dan printer disiapkan, tidak ada intervensi yang diperlukan hingga bagian tersebut selesai dibuat.

Waktu produksi
Untuk kedua proses tersebut, berbagai faktor dapat mempengaruhi waktu produksi. Waktu pembuatan untuk pemesinan CNC tergantung pada karakteristik desain (ukuran, jenis material, ketebalan dinding, dll.) dan jumlah fitur (misalnya ukuran dan kedalaman kantong dan lubang). Misalnya, fitur yang lebih kecil akan membutuhkan kecepatan potong yang lebih lambat, yang menambah waktu.

Untuk pencetakan 3D, faktornya meliputi volume bahan untuk bagian dan tingginya. Tak heran, semakin banyak bahan yang dibutuhkan, semakin lama pula proses pencetakannya. Beberapa fitur juga memerlukan struktur pendukung, yang dapat menambah antara 5% dan 15% lebih banyak waktu untuk proses pencetakan.

Biaya
Salah satu manfaat tambahan dari pencetakan 3D adalah kemampuan untuk membuat bagian-bagian yang rumit dengan biaya yang efektif – yang merupakan salah satu alasan mengapa teknologi ini semakin banyak digunakan untuk aplikasi perataan logam. Dengan CNC sebaliknya:semakin rumit bagiannya, semakin lambat proses pemesinan dan semakin besar upaya yang diperlukan, yang mengarah ke biaya yang lebih tinggi.

Ada faktor lain yang dapat mempengaruhi biaya produksi, mulai dari harga material (CNC dan pencetakan 3D) hingga biaya perbaikan atau penggantian mesin (CNC).

Properti bagian, akurasi dimensi
Karena CNC bekerja dengan memotong bagian dari blok material yang solid, proses ini menciptakan bagian yang kuat secara struktural dan akurat secara dimensi.

Sebaliknya, pendekatan lapis demi lapis dari manufaktur aditif berarti bahwa teknologi tersebut biasanya menghasilkan suku cadang yang lebih lemah daripada CNC. Pencetakan 3D logam, bisa sangat bermasalah, dengan masalah seperti porositas yang menyebabkan kekuatan bagian tidak merata.

Sampah material
CNC dapat menghasilkan banyak limbah berlebih, karena menghilangkan material dari blok yang seringkali tidak dapat didaur ulang setelahnya.

Dibandingkan dengan CNC, pencetakan 3D menghasilkan limbah yang jauh lebih sedikit (dari 1 hingga 3 %), dengan beberapa teknologi seperti Binder Jetting dan SLS yang memungkinkan bahan sisa untuk digunakan kembali.

Ukuran bagian
Karena permesinan CNC bekerja dengan balok material, mesin ini mampu membuat suku cadang berskala besar dengan relatif mudah. Sebaliknya, pencetakan 3D lebih cocok untuk bagian dan komponen yang lebih kecil, meskipun sistem AM skala besar semakin memasuki pasar.

Pasca-pemrosesan
Suku cadang yang diproduksi dengan CNC memiliki permukaan akhir yang bagus dan biasanya tidak memerlukan pasca-pemrosesan wajib.

Bagian yang dicetak 3D, bagaimanapun, hampir selalu membutuhkan beberapa jenis pasca-pemrosesan, tergantung pada teknik yang dipilih (penghapusan struktur pendukung, depowdering, pembersihan, pemolesan, dll.). Selain itu, bergantung pada suku cadangnya, penghapusan dukungan dapat memakan waktu hanya 5 menit hingga beberapa jam untuk sekumpulan suku cadang.

Tips memilih metode yang tepat

Saat memutuskan proses yang tepat untuk aplikasi Anda, penting untuk mempertimbangkan perbedaan antara teknologi. Selain itu, perhatikan tips berikut:

1. Berapa volume produksi Anda?
Keekonomisan dalam memilih pencetakan atau pemesinan 3D sering kali dapat disebabkan oleh volume produksi dalam kasus penggunaan tertentu, dan jumlah suku cadang yang Anda perlukan untuk diproduksi. Sebaiknya pilih pencetakan 3D ketika sejumlah kecil suku cadang diperlukan (kurang dari 100 suku cadang) dan pertimbangkan pemesinan CNC bila Anda menargetkan produksi jangka menengah (kurang dari 1000 suku cadang).

Untuk volume kecil bagian dipesan lebih dahulu yang sangat kompleks, lebih murah dan lebih cepat untuk mencetak 3D daripada menggunakan mesin. Dari biaya, yang terkait dengan peralatan itu sendiri hingga membayar operator yang terampil, biaya untuk pemesinan CNC tinggi.

2. Apakah Anda memerlukan banyak iterasi desain yang cepat?
Pencetakan 3D adalah teknologi pilihan untuk aplikasi pembuatan prototipe yang memerlukan iterasi desain yang cepat. Dengan teknologi aditif, hanya dibutuhkan tweak dalam desain untuk membuat prototipe lain. Dengan pemesinan, modifikasi desain jauh lebih kompleks, membutuhkan banyak penyetelan, seringkali padat karya, dan perubahan pahat.

3. Seberapa penting kompleksitas geometris?
Dalam hal kompleksitas geometris, pencetakan 3D adalah yang utama. Dengan teknologi tersebut, geometri kompleks dapat dibuat yang tidak dapat direproduksi oleh metode manufaktur lain. Dan meskipun struktur pendukung mungkin diperlukan untuk teknologi tertentu seperti Stereolithography (SLA), yang lain, seperti SLS tidak memerlukannya sama sekali.

Selain struktur yang ringan, pencetakan 3D sangat ideal untuk memproduksi rakitan sebagai komponen tunggal dan suku cadang yang memerlukan fitur internal yang kompleks, seperti saluran pendingin konformal untuk cetakan injeksi.

4. Bahan apa yang Anda butuhkan?
Karena permesinan CNC adalah teknologi yang lebih mapan, ada lebih banyak bahan yang kompatibel, termasuk logam (termasuk aluminium, baja tahan karat dan paduan), plastik (termasuk ABS, nilon, polikarbonat, akrilik, dan MENGINTIP) dan kayu.

Namun, ketika bahan yang tidak dapat dengan mudah dikerjakan dengan mesin (seperti superalloy logam, titanium atau TPU fleksibel), maka pencetakan 3D adalah pilihan yang lebih bijaksana. Pencetakan 3D juga dapat membuat suku cadang dari termoplastik (termasuk ABS, PLA, ULTEM, MENGINTIP dan nilon), resin, keramik, dan logam.

Solusi hibrida?

Di permukaan, permesinan CNC dan pencetakan 3D mungkin tampak seperti teknologi yang saling eksklusif:memang, yang satu mengurangi bahan, sementara yang lain menambahkannya.

Namun, dalam banyak kasus, kedua teknik ini dapat bekerja sama dengan sangat baik – itulah sebabnya jumlah mesin hybrid yang tersedia di pasaran terus bertambah.

Sementara CNC memiliki keunggulan dalam mencapai akurasi dimensi tinggi, pencetakan 3D dapat mengurangi biaya produksi untuk produksi volume rendah, memberikan kebebasan desain yang lebih besar dan menawarkan waktu penyelesaian yang lebih cepat. Dengan menggabungkan manfaat kedua metode, bagian dengan bentuk kompleks dapat dicetak 3D dan kemudian dikerjakan untuk toleransi yang lebih ketat dan permukaan yang lebih halus.

Pada akhirnya, memilih teknologi yang tepat untuk kebutuhan Anda akan bergantung pada berbagai faktor, termasuk bahan yang dibutuhkan, kompleksitas bagian, volume produksi, anggaran, dan waktu. Namun, terkadang ini bukan tentang memilih hanya satu – mengambil pendekatan hibrida dapat membantu mengurangi waktu dan biaya produksi sekaligus memungkinkan proses produksi yang lebih efisien.