Pemesinan CNK vs. Percetakan 3D: Memilih Metode Manufaktur yang Tepat untuk Proyek Anda

Pencipta Stereolitografi dan pendiri 3D Systems Charles Hull mulai menjual printer 3D pada 1986. Beberapa tahun kemudian, Scott Crump dari Stratasys mengkomersialkan teknologi fused deposition modeling-nya. Lainnya segera mengikuti, dan tidak lama sebelum wirausaha di mana-mana membeli mesin “prototipe cepat” ini dan membuka “service bureau,” perusahaan yang fokus sepenuhnya pada percetakan 3D.

Saat ini, masing-masing istilah modern yang sebelumnya sebagian besar usang. Manufaktur aditif tidak lagi terbatas pada prototipe, cepat atau tidak. Dan service bureau telah ditimbulkan oleh e-manufactur, yang pemilik dan manajer mereka menegaskan bahwa percetakan 3D melengkapi pemesinan CNK dan proses manufaktur tradisional lainnya, dan telah menjadi alat lain dalam kotak peralatan mereka (meskipun sangat canggih).

Mengimbangi kekuatan dan kelemahan

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

“Manufaktur aditif membawa beberapa keuntungan penting dibandingkan proses konvensional, khususnya di mana logam terkait,” katanya. “Tinggi dalam daftar ini adalah konsolidasi bagian. Alih-alih memesinan sekumpulan bagian dan kemudian memasang atau melekatkannya bersama, percetakan 3D logam memungkinkan Anda untuk memproduksi rangkaian sebagai satu benda kerja, sering kali jauh lebih ringan. Dengan itu datang fitur seperti saluran internal, permukaan sirip kompleks dan bentuk organik lainnya, dan struktur jaring dinding tipis. Setiap satu ini atau sangat mahal atau benar-benar tidak dapat dipesan. Untuk manufaktur aditif, namun, mereka cukup mudah.”

Di sisi lain, bagian yang lebih sederhana, lebih monolitik seperti braket, poros, perabot, dan sejumlah besar komponen “blok” lainnya tetap kuat di area pemesinan, apakah bengkel sedang membuat bagian prototipe atau run produksi ribuan.

Dan karena percetakan 3D tidak dapat bersaing dengan pemesinan dalam hal akurasi, bagian dengan toleransi ketat dan finishing permukaan yang sangat halus juga lebih cocok untuk CNK lathe atau pusat pemesinan.

Karena itu, banyak bagian plastik dan hampir semua logam memerlukan perjalanan pasca-build ke bengkel mesin untuk menyelesaikan fitur kritis bagian dan menghilangkan pendukung, birokrasi dari sebagian besar proses percetakan 3D.

Percetakan 3D: Baik untuk geometri kompleks, fitur rumit

“Untuk volume produksi rendah di mana akurasi bagian dan finishing permukaan bukan prioritas tertinggi, percetakan 3D tentu adalah jalan yang tepat,” kata Gisbert Ledvon, direktur pengembangan bisnis untuk alat mesin di Heidenhain Corp. “Ini juga benar untuk bagian dengan geometri yang sangat kompleks, dan di mana percetakan 3D dapat menghasilkan fitur yang akan sulit diproduksi. Meskipun mereka mungkin memerlukan pemesinan sekunder, jenis bagian ini semakin banyak diproduksi melalui manufaktur aditif logam.”

Cetak injeksi plastik adalah satu contoh, kata Ledvon. Alih-alih membor serangkaian lubang pendingin seperti keju Swiss di seluruh dasar cetakan atau insertnya, seperti dalam pembuatan cetakan tradisional, mesin logam bubur serbuk laser (LPBF) dapat mencetak seluruh cetakan dan mengisi dengan saluran pendingin yang ditempatkan secara strategis, yang sesuai dan mengelilingi rongga cetakan. Hasilnya, katanya, cetakan dengan waktu siklus yang jauh lebih cepat dan kualitas bagian yang lebih tinggi dari yang mungkin sebaliknya.

Di sini lagi, operasi sekunder untuk pemesinan finishing rongga cetakan dan permukaan kritis lainnya diperlukan; seperti yang ditegaskan Ledvon dan Reynolds, manufaktur aditif logam meninggalkan finishing permukaan yang serupa dengan cetakan atau takilan.

Kedua pakar mengatakan bahwa mentransfer bagian ini dan lainnya dari printer 3D ke mesin CNK memerlukan strategi alat pendukung yang kuat. “Akan ideal jika printer 3D Anda memiliki sistem palet yang terintegrasi dengan pusat pemesinan Anda, karena ini akan menghemat banyak waktu dan sakit kepala,” kata Ledvon.

Memegang bagian yang dicetak 3D mirip dengan memegang cetakan, kata Reynolds menambahkan, dalam hal itu sering tidak ada titik datum tetap untuk dirujuk. “Seperti dengan cetakan, Anda memulai proses pemesinan dari bentuk hampir akhir, jadi Anda harus memotong atau memutar titik nol terlebih dahulu lalu melanjutkan dari sana. Ini bervariasi dari pekerjaan ke pekerjaan, tetapi secara keseluruhan, saya akan mengatakan bahwa kontrol dimensi tentu lebih tantangan dengan bagian yang dicetak 3D.”

CNK memenuhi kebutuhan akan kecepatan

Piala lainnya dalam topi pemesinan CNK adalah kecepatan. Di mana CNK lathe dan pusat pemesinan dapat mencoret bahan dari batang atau billet dengan laju yang hebat, printer 3D logam dan polimer berbasis laser terkenal lambat, membutuhkan banyak jam untuk menghasilkan sebagian besar bagian dan bahkan hari untuk bagian yang lebih besar.

Namun laser bukan satu-satunya cara untuk mengikat bahan. Manufaktur aditif memiliki tujuh teknologi yang berbeda dan banyak cabang, beberapa dari telah menjadi sangat cepat dalam beberapa tahun terakhir. Misalnya, pembuat printer 3D seperti Markforged telah mengembangkan mesin binder jetting yang mampu mencetak jumlah besar bagian “hijau” yang kemudian disinter, meniru proses injeksi logam yang berusia dekade. Dan printer 3D fused deposition modeling seperti yang dari MakerBot dan perusahaan induk Stratasys tidak hanya menjadi jauh lebih cepat dari hari-hari awal Scott Crump, tetapi sekarang mampu mencetak beberapa logam.

Demikian pula, proses stereolitografi Chuck Hull telah berkembang untuk mencakup pemrosesan cahaya digital, yang menyeluruhkan seluruh lapisan resin fotopolimer dalam satu lewat daripada melacaknya baris demi baris dengan sumber cahaya UV.

Printer polimer ini dan lainnya juga jauh lebih akurat dari dulu (meskipun masih jauh kurang akurat daripada pemesinan), dan ketika digunakan bersama dengan peralatan yang disebut “vapor polishing,” dapat menghasilkan finishing permukaan yang luar biasa.

Lalu ada absorpsi selektif dari Stratasys. Meskipun saat ini terbatas pada nylon PA11 ramah lingkungan, ini mencetak bagian menggunakan tinta proprietary yang menurunkan titik leleh bubuk polimer mana pun yang disentuhnya. Ketika dikenakan sumber panas inframerah, area ini meleleh untuk menghasilkan bagian yang fungsional sepenuhnya. “Tidak masalah apakah itu satu bagian atau 1.000, kecepatan pembangunan sama,” kata Reynolds. “Ini membuatnya ideal untuk volume produksi yang lebih tinggi, dan karena tidak memasukkan begitu banyak panas ke dalam bagian seperti sintering laser selektif (SLS), integritas bahan umumnya lebih baik.”

Mempercepat waktu produksi

Peralatan adalah perbedaan penting lainnya antara percetakan 3D dan manufaktur tradisional. Karena yang pertama adalah proses yang sepenuhnya digital, tidak ada kebutuhan untuk alat pendukung, dan alat pendukung lain (kecuali yang digunakan dalam pemrosesan sekunder) yang diperlukan dengan proses manufaktur tradisional.

Itu menawarkan banyak manfaat, yang paling jelas adalah eliminasi beberapa atau semua biaya peralatan. Tetapi ada juga waktu antrean yang dibutuhkan untuk memproduksi alat, dan saat siap, memasangnya pada mesin alat, mengambil nol program, dan kemudian membuktikan program CNK. Printer 3D, di sisi lain, dapat pergi dari model CAD ke bagian yang selesai dalam waktu hanya beberapa jam.

Reynolds mencatat bahwa percetakan 3D telah menjadi lebih otomatis akhir-akhir ini mengenai decaking dan penghapusan pendukung, meskipun otomatisasi juga memerankan peran yang lebih besar dalam jenis manufaktur lainnya.

Bagaimanapun, memilih cara memproduksi bagian tertentu adalah keputusan yang kompleks, yang bergantung pada jumlah pekerjaan, geometri bagian, akurasi dan finishing permukaannya, bahan apa yang digunakan, dan banyak faktor lainnya.

Pekerja logam yang mencoba memutuskan antara dua teknik dapat mengunggah bagian ke situs web Stratasys untuk penawaran segera dan mengetahui mana yang paling cepat dan efektif.

"Bagi mereka yang mungkin telah mempertimbangkan berinvestasi dalam printer 3D milik sendiri pada suatu titik dan menemukan itu terlalu mahal atau tidak cukup mampu, saya akan mendorong mereka untuk melihat lagi,” katanya. “Itu telah menjadi teknologi yang sangat matang dan, seperti CNK lathe dan pusat pemesinan, hanya satu cara lagi untuk membuat bagian."

Quick Poll: Manufaktur Aditif Edge

Manufaktur aditif semakin banyak digunakan untuk melengkapi pemesinan dan proses manufaktur tradisional lainnya.

Apa manfaat manufaktur aditif untuk bisnis Anda?