É fácil fazer protótipos de metal acessíveis com tecnologias de prototipagem rápida, mas é melhor usar usinagem CNC ou impressão 3D de metal? Este artigo considera os respectivos benefícios de cada processo de fabricação.
Pode ser tentador pensar na usinagem CNC como um processo de produção e na impressão 3D como um processo de prototipagem. Afinal, o CNC é capaz de criar peças de alta precisão a partir de metais de qualidade industrial, enquanto a manufatura aditiva tem baixos custos iniciais e é otimizada para peças únicas no local.
Mas a realidade é mais complicada do que isso. Sim, a impressão 3D de metal é uma excelente ferramenta de prototipagem, mas com a abordagem certa, a usinagem CNC também pode ser. Pode, portanto, ser difícil escolher entre os dois.
Ao comparar a usinagem CNC com AM para protótipos de metal, existem vários fatores a serem considerados: custo do processo, disponibilidade de material, escalabilidade, produção de pontes e muito mais.
Este artigo analisa os respectivos benefícios da usinagem CNC e da manufatura aditiva e considera situações em que uma é melhor que a outra.
CNC x AM: Premium x econômico?
À primeira vista, a usinagem CNC pode parecer um investimento maior do que a impressão 3D. As impressoras 3D são comuns, mesmo em pequenos escritórios, enquanto as máquinas CNC são peças caras de equipamentos profissionais usadas apenas para projetos sérios. As impressoras 3D de mesa de baixo custo podem custar apenas algumas centenas de dólares; todas as máquinas CNC custam muito mais.
Com protótipos de metal, no entanto, a distinção não é tão clara. Os sistemas de fabricação aditiva de metal não estão disponíveis na faixa de preço do consumidor, portanto, as impressoras 3D de metal e as máquinas CNC são comparáveis em preço.
Além disso, ao solicitar protótipos de uma rede de fabricação como a RapidDirect, o custo das peças é a única coisa que importa. Você, cliente, não precisa se preocupar com os investimentos da oficina mecânica.
Então, há uma grande diferença de preço entre protótipos de metal usinados e impressos em 3D? Resumindo: não. Os avanços na usinagem CNC tornaram o processo mais eficiente do que nunca, o que significa que os engenheiros podem criar peças usinadas rapidamente e em grandes volumes. Além disso, o metal AM permanece na extremidade mais cara do espectro de impressão 3D.
Portanto, ao decidir entre protótipos usinados em CNC e impressos em 3D, o orçamento não deve ser sua única consideração.
Vantagens da usinagem CNC para protótipos de metal
A usinagem CNC é um processo de fabricação testado e aprovado para todos os tipos de peças metálicas em uma variedade de indústrias. Também é amplamente utilizado para produção e prototipagem, com oficinas mecânicas em todo o mundo frequentemente recebendo pedidos de protótipos visuais, mecânicos e de metal em estágio final.
As vantagens da usinagem CNC incluem peças fortes, escalabilidade e tolerâncias rígidas, tornando o processo preferível ao aditivo em muitas situações.
Propriedades mecânicas
A usinagem CNC e a AM manipulam o metal de maneiras fundamentalmente diferentes. Enquanto processos como o Selective Laser Melting (SLM) constroem peças camada por camada de pó derretido, o CNC corta o material de um pedaço de metal extrudado conhecido como “branco”.
Embora o AM possa ser usado para fazer protótipos bastante fortes, as vantagens mecânicas do CNC são significativas. O bloco de metal extrudado é fisicamente consistente e não requer adesão entre as camadas. É um bloco sólido e pode, portanto, ser usado para fazer protótipos fortes e robustos com deformidades mínimas.
Global
Em quantidades muito, muito baixas, pode ser mais rápido e mais acessível escolher AM em vez de usinagem CNC para protótipos de metal. Isso porque a impressão 3D tem tempos de configuração curtos, apesar da relativa lentidão do processo de impressão.
No entanto, para algo mais do que um punhado de unidades, o CNC torna-se mais barato e mais eficiente do que a alternativa.
Isso tem várias implicações. Mesmo que um protótipo único seja mais barato de fazer usando impressão 3D, a usinagem CNC pode ser muito mais econômica a longo prazo. Porque se o projeto precisar ser ampliado e forem necessárias mais unidades, é mais fácil e rápido aumentar o tamanho do pedido usando a usinagem CNC.
Um protótipo usinado é um atalho para a produção em massa; um protótipo impresso em 3D não é.
Tolerâncias apertadas
Em geral, a usinagem CNC é muito mais precisa do que a impressão 3D, o que significa que os protótipos de metal podem ser usinados com tolerâncias muito mais rígidas usando uma máquina CNC.
As tolerâncias CNC podem ser tão baixas quanto ± 0.025 mm, enquanto as tolerâncias de ponta impressoras 3D de metal geralmente só pode ir tão apertado quanto ± 0.200 mm.
As peças de metal também são altamente repetíveis quando feitas com uma máquina CNC. Isso é mais importante durante a produção, mas também pode ser vantajoso ao criar vários protótipos para testes mecânicos.
Vantagens do AM para protótipos de metal
Para a maioria das situações de prototipagem, a usinagem CNC produz melhores peças de metal que são passíveis de aumento de escala e produção de pontes.
A manufatura aditiva, no entanto, oferece várias vantagens importantes.
Velocidade e preço para one-offs
Para protótipos que devem ser feitos em um prazo incrivelmente curto, pode simplesmente não haver tempo suficiente para a usinagem CNC, o que torna a AM a solução óbvia. Os tempos de configuração são curtos, de modo que as peças podem ser impressas em 3D e entregues em dias.
Geometrias internas
As tecnologias de impressão 3D podem criar formas muito complexas com geometrias incomuns – até mesmo no interior.
(Imagem da Autodesk)
Essas geometrias internas são impossíveis de recriar com uma máquina CNC, pois a ferramenta de corte de uma máquina não pode atingir o interior de uma peça sem penetrar no exterior. A impressão 3D, por sua vez, constrói uma peça em camadas transversais, de modo que praticamente não há limitações geométricas.
Quando escolher CNC e quando escolher AM
Ao criar protótipos de metal, geralmente é preferível usar usinagem CNC, pois o processo cria peças repetíveis e precisas com excelentes propriedades mecânicas. No entanto, a escolha do processo ideal depende da sua situação e requisitos específicos.
As situações em que o CNC pode ser preferível ao AM incluem:
• Quando o protótipo de metal precisa ser particularmente forte
• Quando tolerâncias apertadas são necessárias
• Quando muitas cópias do protótipo são necessárias
• Quando existe a possibilidade de escalar o projeto no futuro
• Quando o protótipo requer arestas ou raios arredondados
Situações em que AM pode ser preferível a CNC incluem:
• Quando um ou apenas alguns protótipos são necessários e os critérios da lista acima não se aplicam
• Quando o protótipo requer uma geometria interna complexa
• Quando há um prazo muito apertado
Se ainda não está claro qual processo de fabricação representa o melhor curso de ação para seus protótipos de metal, a solução mais simples é entrar em contato com um especialista RapidDirect que pode orientá-lo durante o processo.
