L'impression 3D et l'usinage CNC sont deux des plus populaires Processus de fabrication aujourd'hui. Les deux méthodes reposent sur des systèmes de contrôle numérique pour permettre la production rapide de prototypes et conviennent pour créer des pièces d'utilisation finale précises et personnalisées.
Cependant, ils diffèrent dans presque tous les sens - ils sont même des concurrents directs lorsqu'il s'agit de produire des pièces solides. La plus grande différence est qu'une méthode construit la couche de pièces par couche, tandis que l'autre fonctionne en supprimant le matériau. Si vous vous trouvez à un carrefour en choisissant entre l'usinage CNC et l'impression 3D pour vos produits, lisez la suite pour en savoir plus.
Qu'est-ce que l'impression 3D?
L'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, est un processus qui crée des objets tridimensionnels à partir d'un modèle numérique en ajoutant une couche de matériau par couche. Le processus commence par un modèle numérique, qui peut être créé à l'aide d'un logiciel CAD (conception assistée par ordinateur), obtenu à partir d'un scanner 3D, ou téléchargé à partir de référentiels en ligne. Ensuite, le modèle est importé dans le logiciel de tranchage, qui le divise en de nombreuses couches transversales bidimensionnelles qui servent de plan pour l'imprimante. Le logiciel de tranchage convertit ensuite ces couches en une série d'instructions - souvent dans le code G - que l'imprimante 3D peut comprendre. De plus, si le modèle contient des pièces en surplomb, le logiciel peut générer des structures de support pour assurer une impression appropriée. Enfin, l'imprimante suit ces instructions, déposant la couche de matériau par calque et liant chaque nouvelle couche à celle en dessous, construisant progressivement l'objet complet.
Les systèmes d'impression 3D ont commencé à entrer sur le marché à la fin des années 1980 lorsque Chuck Hull a inventé la stéréolithographie (SLA), la première technologie d'impression 3D. Avec des recherches en cours sur de nouveaux matériaux et des progrès technologiques, davantage de techniques d'impression 3D ont émergé. Les types communs aujourd'hui incluent:
FDM (modélisation des dépôts fusionnés):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 (stéréolithographie): 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 (traitement de la lumière numérique):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 (frittage laser sélectif):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 (frittage laser en métal direct): 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 (fusion au laser sélectif):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.
Qu'est-ce que l'usinage CNC?
Alors que l'impression 3D est un processus de fabrication additif de pointe, l'usinage CNC (l'usinage de contrôle numérique de l'ordinateur) représente une technique de fabrication plus traditionnelle et soustractive. Émergeant dans les années 1950 des premiers systèmes NC (contrôle numérique), l'usinage CNC a depuis évolué avec l'automatisation numérique, permettant une fabrication de haute précision dans toutes les industries.
Pour obtenir une pièce CNC, vous commencez par créer un modèle numérique à l'aide d'un logiciel CAO. Ce modèle est ensuite converti en code G lisible par machine via la programmation CAM, qui spécifie les mouvements, les vitesses et les opérations précis. Après cela, la pièce est montée en toute sécurité sur la machine CNC, et les outils de coupe appropriés sont sélectionnés et installés. La machine CNC suit le code G: en commençant par l'usinage rugueux pour éliminer l'excès de matériau, puis en passant à l'usinage fin pour obtenir les dimensions finales et la finition de surface.
Il existe plusieurs types communs d'usinage CNC largement utilisé dans l'industrie manufacturière:
Moulin 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 tournant: 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 (fil d'écoulement électrique): 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.
Quand choisir l'impression 3D par rapport à l'usinage CNC
Les deux technologies offrent des avantages uniques - l'usinage CNC offre une grande précision et une polyvalence matérielle, tandis que l'impression 3D est préférée pour créer des géométries complexes et un prototypage rapide. Le choix entre eux dépend de divers facteurs, notamment des exigences matérielles, de la complexité de conception, de la vitesse de production et de la considération budgétaire.
Tableau de référence rapide
Le tableau de contrôle rapide ci-dessous fournit une brève comparaison pour vous aider à déterminer le processus qui convient le mieux à vos besoins, ou si une combinaison des deux pourrait produire des résultats optimaux.
Facteurs
Impression 3D
Usinage CNC
Sélection des matériaux
▪ Limited but expending options ▪ Flexible materials and superalloy
▪Wide range , including metals, plastics, wood, and composites
Complexité de conception
▪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
Précision
▪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
Finition de surface
▪ 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)
Grande partie de partie
▪ 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
Force
▪ 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
Installation
▪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
Vitesse de construction
▪ 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
Coût
▪ 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
Ensuite, nous pouvons déterminer si vous devez choisir l'usinage CNC, l'impression 3D ou les deux pour votre projet en posant la série de questions suivantes.
Impression 3D vs Usinage CNC: quel matériau prévoyez-vous d'utiliser?
L'impression 3D et l'usinage CNC fonctionnent tous deux avec des métaux et des plastiques. L'usinage CNC a une adaptabilité des matériaux plus large. Il est principalement utilisé pour produire des pièces en métal, bien que le plastique soit devenu de plus en plus populaire. Vous pouvez également utiliser le processus CNC pour fabriquer des pièces à partir de bois, de composites, même de mousses et de cire.
L'impression 3D fonctionne principalement avec les thermoplastiques, les résines et certaines poudres métalliques. Cependant, les pièces métalliques imprimées en 3D ne se détachent pas bon marché ， bien que cela change.
Il convient de noter que les matériaux très doux et flexibles comme le TPU et le silicone ont tendance à se déformer sous des forces de coupe, ce qui rend difficile l'usinage précis. De même, certains superalliages sont difficiles à machine en raison de leur forte résistance, de leur durcissement et de leur résistance à la chaleur. Pour ces matériaux, l'impression 3D peut être un meilleur choix.
Impression 3D vs usinage CNC: qui est mieux pour les pièces complexes?
Bien que les machines à 5 axes ou plus avancées puissent gérer des géométries très complexes, il peut toujours être difficile (ou même impossible) de créer des fonctionnalités et des sous-dépouilles cachées, car les outils ne peuvent pas accéder à toutes les surfaces de la pièce. La géométrie de l'outil de coupe lui-même limite également la capacité de machine à la machine parfaitement carré. De plus, des luminaires ou des gabarits personnalisés sont souvent demandés, ce qui peut être une limitation significative.
Les imprimantes 3D éliminent ces défis de géométrie dans l'usinage CNC. Ils peuvent produire des géométries très complexes avec une relative facilité. Bien que les structures de support puissent être nécessaires pour des processus tels que SLM, le post-traitement supplémentaire ne diminue pas la vaste liberté et la complexité de conception que l'impression 3D offre.
L'impression 3D ou l'usinage CNC offrent-ils une meilleure précision dimensionnelle?
L'impression 3D est généralement moins précise que l'usinage CNC en raison de facteurs tels que le retrait du matériau et les limites de résolution du processus d'impression. Par exemple, des technologies d'impression 3D précises comme le SLA atteignent généralement des tolérances d'environ ± 0,1 mm dans des conditions standard. En revanche, les machines CNC de précision peuvent maintenir des tolérances aussi serrées que ± 0,025 mm (0,001 ″) ou même mieux.
En ce qui concerne la répétabilité de l'impression 3D - même des méthodes de haute précision comme SLA ou DLP - toujours à la traîne derrière l'usinage CNC. Les machines CNC offrent une cohérence supérieure en raison de leurs configurations mécaniques rigides, de leurs systèmes de contrôle précis et de l'uniformité du processus soustractif. En revanche, l'impression 3D est plus sensible à la variabilité causée par le retrait des matériaux, l'adhésion de la couche et les facteurs environnementaux.
Comment la finition de surface se compare-t-elle entre l'impression 3D et l'usinage CNC?
Les imprimantes 3D comme le SLA peuvent produire des pièces avec des couches fines, lisses et texturées, mais l'usinage CNC, avec les bons outils, peut atteindre des surfaces encore plus lisses.
Les deux méthodes peuvent être encore améliorées avec une variété de Options de finition de surface Pour améliorer les qualités fonctionnelles et cosmétiques des pièces. Par exemple, les pièces usinées CNC peuvent être anodisé , coupé en poudre, francs et passivé. De même, les options de finition de surface pour les pièces imprimées en 3D incluent placage , dynamitage, polissage et traitements de chaleur pour renforcer le produit.
Combien de pièces fabriquez-vous et coûte-t-il une préoccupation principale?
Pour les pièces avec des géométries typiques (celles qui peuvent être relativement facilement réalisées avec CNC), le choix dépend à la fois du matériau et de la quantité de pièces.
pour les pièces en plastique:
Si vous produisez un faible volume de pièces (1 à 10 unités), l'impression 3D est votre meilleure option en raison de ses exigences de configuration minimales.
Lorsque vous traitez avec des volumes moyens (10-100 unités), l'impression 3D est toujours un bon choix, mais vous voudrez peut-être également envisager l'usinage CNC.
À mesure que le volume augmente (100-1000 unités), l'usinage CNC devient plus efficace en raison des coûts d'installation amortis et le moulage par injection pourrait également être une option pour certaines conceptions.
Pour les très grands volumes (plus de 1000 unités), le moulage par injection devient généralement le meilleur choix pour les pièces en plastique, plutôt que d'utiliser l'impression 3D ou le CNC.
Pour les pièces métalliques , la situation est assez différente:
Lors de la production de volumes faibles à moyens (1-100 unités), l'usinage CNC est souvent préféré, car l'impression 3D métallique peut être assez coûteuse.
Pour des volumes plus élevés (100-1000 unités), l'usinage CNC est la méthode la plus courante, mais la coulée d'investissement pourrait également être une option
Pour les volumes importants (plus de 1000 unités), l'investissement ou la moulage est généralement le meilleur choix.
Les meilleurs conseils de Chicago pour choisir entre l'impression 3D et l'usinage CNC
La sélection de la bonne technologie de fabrication pour vos pièces personnalisées peut sembler être un défi insurmontable, mais il n'est pas nécessaire de l'être. Comme nous le disons toujours à nos clients de Chiggo, il n'y a pas de méthode de fabrication parfaite et unique. Le meilleur choix dépend d'une variété de facteurs. Pour guider votre décision, nous avons élaboré quelques règles de base essentielles:
Choisissez l'usinage CNC if you're producing parts in medium to high quantities with relatively simple geometries.
Choisissez l'usinage CNC if precision and durability are key, especially for applications requiring long-term reliability, such as aerospace and medical components.
Choisissez l'impression 3D for lower quantities of parts or rapid prototypes, particularly if your designs have complex geometries.
When dealing with metal parts, Usinage CNCcan be price-competitive even for low quantities, but geometry limitations still apply.
Si vous n'êtes toujours pas certain de la meilleure méthode de fabrication pour votre part, Contactez nos ingénieurs et téléchargez votre conception. Chiggo est l'un des principaux fournisseurs de CNC Machining et des services d'impression 3D en Chine, avec une équipe expérimentée ici pour vous aider!
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