La impresión 3D y el mecanizado CNC son dos de los más populares procesos de fabricación hoy. Ambos métodos se basan en sistemas de control digital para habilitar la producción rápida de prototipos y son adecuados para crear piezas precisas y personalizadas de uso final.
Sin embargo, difieren en casi todos los sentidos: incluso son competidores directos cuando se trata de producir piezas sólidas. La mayor diferencia es que un método construye una capa de piezas por capa, mientras que el otro funciona eliminando el material. Si se encuentra en una encrucijada eligiendo entre el mecanizado CNC y la impresión 3D para sus productos, siga leyendo para obtener más información.
¿Qué es la impresión 3D?
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es un proceso que crea objetos tridimensionales a partir de un modelo digital al agregar material de material por capa. El proceso comienza con un modelo digital, que se puede crear utilizando software CAD (diseño asistido por computadora), obtenido de un escáner 3D o descargado de repositorios en línea. A continuación, el modelo se importa al software de corte, que lo divide en numerosas capas de sección transversal bidimensional que sirven como un plan para la impresora. El software de corte luego convierte estas capas en una serie de instrucciones, a menudo en el código G, que la impresora 3D puede entender. Además, si el modelo contiene piezas sobresalientes, el software puede generar estructuras de soporte para garantizar una impresión adecuada. Finalmente, la impresora sigue estas instrucciones, depositando la capa de material por capa y uniendo cada nueva capa a la que está debajo de él, construyendo gradualmente el objeto completo.
Los sistemas de impresión 3D comenzaron a ingresar al mercado a fines de la década de 1980 cuando Chuck Hull inventó la estereolitografía (SLA), la primera tecnología de impresión 3D. Con una investigación continua en nuevos materiales y avances tecnológicos, han surgido más técnicas de impresión 3D. Los tipos comunes hoy incluyen:
FDM (modelado de deposición fusionado):Works by heating a thermoplastic filament, extruding it through a nozzle, and depositing it layer by layer. FDM is affordable, easy to use, and accessible for users of all skill levels. It supports large prints with the right machine setup and is suitable for architectural models, industrial design, and large-scale prototypes. However, it does not handle overhangs and fine details well and often requires support structures. FDM parts may have visible layer lines and weaker adhesion along the Z-axis, making them prone to delamination under stress.
SLA (estereolitografía): Uses ultraviolet light to cure successive layers of liquid photopolymer resin. SLA prints have fewer visible layer lines compared to FDM and can produce ultra-smooth surfaces with fine details, making them popular for jewelry, dental models, and intricate prototypes.
DLP (procesamiento de luz digital):Another resin-based 3D printing method, but instead of a laser, it uses a digital projector to cure an entire layer of resin at once. This makes DLP faster than SLA. DLP parts have sharp edges and crisp details and can be used in similar applications as SLA. However, they may sometimes show visible pixelation and typically have a smaller build area.
SLS (sinterización láser selectiva):Uses a high-powered laser to sinter powdered materials, such as nylon and TPU, layer by layer. The unsintered powder acts as support, enabling interlocking, overhanging and other complex designs that are difficult to produce with other methods. SLS parts have good mechanical strength but tend to have a slightly grainy texture.
DMLS (sinterización de láser de metal directo): An extension of SLS, specifically designed for processing metal powders. It partially melts powder particles to fuse them together at a molecular level, resulting in slightly porous parts that may require post-processing, such as hot isostatic pressing, to achieve full density. Unlike SLS, DMLS needs support structures—which must be manually removed after printing—to counteract thermal stress and warping during the process.
SLM (derretimiento láser selectivo):Also uses a high-power laser to produce metal parts, but unlike SLS, SLM fully melts the metal powder, creating 100% dense parts with superior mechanical strength, hardness, and durability, even comparable to cast or forged metal components. It works best with pure metals and select alloys. SLM generates higher thermal stress which can lead to warping and cracking. Stronger support structures are required to reduce these stresses.
¿Qué es el mecanizado CNC?
Mientras que la impresión 3D es un proceso de fabricación de aditivos de vanguardia, el mecanizado CNC (mecanizado de control numérico de la computadora) representa una técnica de fabricación de sustractivas más tradicional. Al emerger en la década de 1950 de los primeros sistemas de NC (control numérico), desde entonces el mecanizado CNC ha evolucionado con automatización digital, lo que permite la fabricación de alta precisión en todas las industrias.
Para obtener una parte de CNC, comienza creando un modelo digital utilizando el software CAD. Este modelo se convierte en código G legible por máquina a través de la programación de CAM, que especifica los movimientos, velocidades y operaciones precisos. Después de eso, la pieza de trabajo está montada de forma segura en la máquina CNC, y las herramientas de corte apropiadas se seleccionan e instalan. La máquina CNC sigue el código G: comenzando con el mecanizado rugoso para eliminar el exceso de material y luego pasar al mecanizado fino para lograr las dimensiones finales y el acabado superficial.
Hay varios tipos comunes de mecanizado CNC ampliamente utilizado en la industria manufacturera:
Fresado de CNC: A versatile machining process that uses rotating multi-point cutting tools to remove material from a workpiece. It can create flat surfaces, holes, angled cuts, and cavities with high precision. This process is widely used to manufacture engine components, molds, and structural parts in industries such as aerospace, automotive, and electronics.
CNC Turning: Uses a single-point cutting tool to remove material from a rotational workpiece for creating cylindrical or conical shapes. It is highly effective in producing symmetrical parts like shafts, bolts, and bushings. This method is commonly applied in the production of automotive components, hydraulic fittings, and precision mechanical parts.
WEDM (mecanizado de descarga eléctrica de alambre): A non-contact process that uses a thin, electrically charged wire to cut through conductive materials with extreme precision. It can shape hard materials, intricate geometries and fine details with minimal mechanical stress. WEDM is widely used in tool making, aerospace components, and medical device manufacturing.
Cuándo elegir la impresión 3D frente al mecanizado CNC
Ambas tecnologías ofrecen ventajas únicas: el mecanizado CNC ofrece una alta precisión y versatilidad del material, mientras que se prefiere la impresión 3D para crear geometrías complejas y prototipos rápidos. La elección entre ellos depende de varios factores, incluidos los requisitos de material, la complejidad del diseño, la velocidad de producción y la consideración del presupuesto.
Tabla de referencia rápida
La tabla de verificación rápida a continuación proporciona una breve comparación para ayudarlo a determinar qué proceso se adapta mejor a sus necesidades, o si una combinación de ambos podría producir resultados óptimos.
Factores
Impresión 3D
Mecanizado CNC
Selección de material
▪ Limited but expending options ▪ Flexible materials and superalloy
▪Wide range , including metals, plastics, wood, and composites
Complejidad de diseño
▪Can achieve highly complex geometries, including lattice structures and organic shapes
▪ Can produce parts with relatively complex features, such as threaded holes, sharp edges, and curves ▪ Limited by tool accessibility, tool path and type, axis-defined minimum radii, and the need for repositioning during the process
Precisión
▪Moderate precision, typically ±0.1 mm, though high-end printers can achieve tighter tolerances
▪ High precision, often ±0.005 mm or better, depending on material and machine ▪ Excellent repeatability
Acabado superficial
▪ Requires post-processing (e.g. sanding, painting) for a smooth finish ▪ Some 3D printing processes produce surfaces that are grained, rough, and stepped, or features that may appear blurred
▪Smooth finish with little to no post-processing (typical 125 Ra finish as machined)
Gran tamaño de parte
▪ Up to 914 x 610 x 914 mm (e.g. FDM) ▪ Ideal for smaller prototypes or assemblies
▪ Up to 2000 x 800 x1000 mm ▪ Suitable for industrial housings and large-scale prototypes
Fortaleza
▪ In FDM, layer adhesion and print orientation reduce the strength of parts ▪ Metal 3D printed parts in SLM and DMLS offer strength comparable to or even better than traditionally machined parts, especially when heat-treated or made with specific alloys
▪ The internal structure of parts is continuous, and their strength usually remains at 100% of the native material ▪ Some high-strength alloys may be impossible or difficult to process with extreme precision
Configuración
▪Minimal setup, require only a digital file and slicer software
▪ Need workpiece fixation, tool selection, and machine calibration ▪ G-code programming，toolpath generation, and potential part repositioning
Velocidad de construcción
▪ Low setup time, but build time can take hours ▪ Quicker for small batches and complex designs ▪ Ideal for design validation, rapid prototyping, and test fits
▪ Can take ages to set up and program, but cutting can be very fast ▪ Fast for bulk production
Costo
▪ Cost-effective for small series or custom one-offs ▪ Slight variations in your product’s size can significantly increase your 3D printing manufacturing costs
▪ More economical for high-volume production ▪ More material waste
A continuación, podemos determinar si debe elegir el mecanizado CNC, la impresión 3D o ambos para su proyecto haciendo la siguiente serie de preguntas.
Impresión 3D versus mecanizado CNC: ¿Qué material planea usar?
La impresión 3D y el mecanizado de CNC funcionan con metales y plásticos. El mecanizado CNC tiene una adaptabilidad de material más amplia. Se usa principalmente para producir piezas de metal, aunque el plástico se ha vuelto cada vez más popular. También puede usar el proceso CNC para fabricar piezas de maderas, compuestos, incluso espuma y cera.
La impresión 3D funciona principalmente con termoplásticos, resinas y algunos polvos de metal. Sin embargo, las piezas de metal impresas en 3D no salen de la línea baratas, aunque esto está cambiando.
Vale la pena señalar que los materiales muy suaves y flexibles como la TPU y la silicona tienden a deformarse bajo las fuerzas de corte, lo que dificulta el mecanizado preciso. Del mismo modo, algunas superalloys son difíciles de máquina debido a su alta fuerza, endurecimiento del trabajo y resistencia al calor. Para estos materiales, la impresión 3D puede ser una mejor opción.
Impresión 3D versus mecanizado CNC: ¿Cuál es mejor para piezas complejas?
Aunque las máquinas de 5 ejes o más avanzadas pueden manejar geometrías muy complejas, aún puede ser difícil (o incluso imposible) crear características ocultas y subterráneas, ya que las herramientas no pueden acceder a todas las superficies de la pieza. La geometría de la herramienta de corte en sí también limita la capacidad de mecanizar las esquinas perfectamente cuadradas. Además, a menudo se exigen accesorios o plantillas personalizadas, lo que puede ser una limitación significativa.
Las impresoras 3D eliminan estos desafíos de geometría en el mecanizado CNC. Pueden producir geometrías altamente complejas con relativa facilidad. Si bien las estructuras de soporte pueden ser necesarias para procesos como SLM, el postprocesamiento adicional no disminuye la vasta libertad de diseño y complejidad que ofrece la impresión 3D.
¿La impresión 3D o el mecanizado CNC ofrecen una mejor precisión dimensional?
La impresión 3D es generalmente menos precisa que el mecanizado CNC debido a factores como la contracción del material y las limitaciones de resolución del proceso de impresión. Por ejemplo, las tecnologías de impresión 3D precisas como SLA generalmente logran tolerancias de alrededor de ± 0.1 mm en condiciones estándar. En contraste, las máquinas CNC de precisión pueden contener tolerancias tan apretadas como ± 0.025 mm (0.001 ″) o incluso mejor.
Cuando se trata de repetibilidad, la impresión 3D, incluso métodos de alta precisión como SLA o DLP, todavía se queda atrás detrás del mecanizado CNC. Las máquinas CNC ofrecen una consistencia superior debido a sus configuraciones mecánicas rígidas, sistemas de control precisos y la uniformidad del proceso sustractivo. En contraste, la impresión 3D es más susceptible a la variabilidad causada por la contracción del material, la adhesión de la capa y los factores ambientales.
¿Cómo se compara el acabado superficial entre la impresión 3D y el mecanizado CNC?
Las impresoras 3D como SLA pueden producir piezas con capas finas, lisas y texturizadas, pero el mecanizado CNC, con las herramientas correctas, puede lograr incluso superficies más suaves.
Ambos métodos se pueden mejorar aún más con una variedad de opciones de acabado de superficie para mejorar las cualidades funcionales y cosméticas de las partes. Por ejemplo, las piezas mecanizadas CNC pueden ser anodized , recubierto de polvo, bloqueado por cuentas y pasivado. Del mismo modo, las opciones de acabado de la superficie para piezas impresas en 3D incluyen enchapado , volantes, pulidos y tratamientos térmicos para fortalecer el producto.
¿Cuántas piezas está fabricando y es el costo de una preocupación principal?
Para las piezas con geometrías típicas (las que se pueden lograr relativamente fácilmente con CNC), la elección depende tanto del material como de la cantidad de piezas.
para piezas de plástico:
Si está produciendo un bajo volumen de piezas (1-10 unidades), la impresión 3D es su mejor opción debido a sus requisitos de configuración mínimos.
Al tratar con volúmenes medios (10-100 unidades), la impresión 3D sigue siendo una buena opción, pero también es posible que desee considerar el mecanizado CNC.
A medida que aumenta el volumen (100-1000 unidades), el mecanizado CNC se vuelve más eficiente debido a los costos de configuración amortizados, y el moldeo por inyección también podría ser una opción para ciertos diseños.
Para volúmenes muy grandes (más de 1000 unidades), el moldeo por inyección generalmente se convierte en la mejor opción para piezas de plástico, en lugar de usar impresión 3D o CNC.
para piezas metálicas , la situación es bastante diferente:
Al producir volúmenes bajos a medios (1-100 unidades), a menudo se prefiere el mecanizado CNC, ya que la impresión 3D de metal puede ser bastante costosa.
Para volúmenes más altos (100-1000 unidades), el mecanizado CNC es el método más común, pero el casting de inversión también podría ser una opción
Para grandes volúmenes (más de 1000 unidades), la inversión o la fundición de troqueles suelen ser la mejor opción.
Los mejores consejos de Chicago para elegir entre la impresión 3D y el mecanizado CNC
Seleccionar la tecnología de fabricación adecuada para sus piezas personalizadas puede parecer un desafío insuperable, pero no tiene que ser así. Como siempre les decimos a nuestros clientes en Chiggo, no hay un método de fabricación perfecto, único para todos. La mejor opción depende de una variedad de factores. Para ayudar a guiar su decisión, hemos reunido algunas reglas generales esenciales:
Elija mecanizado CNC if you're producing parts in medium to high quantities with relatively simple geometries.
Elija mecanizado CNC if precision and durability are key, especially for applications requiring long-term reliability, such as aerospace and medical components.
Elija la impresión 3D for lower quantities of parts or rapid prototypes, particularly if your designs have complex geometries.
When dealing with metal parts, Mecanizado CNCcan be price-competitive even for low quantities, but geometry limitations still apply.
Si todavía no está seguro sobre el mejor método de fabricación para su parte, Póngase en contacto con nuestros ingenieros y cargue su diseño. Chiggo es un proveedor líder de CNC Meckining y servicios de impresión 3D en China, ¡con un equipo experimentado aquí para ayudarlo!
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