A impressão 3D e a usinagem CNC são duas das mais populares processos de fabricação Hoje. Ambos os métodos dependem de sistemas de controle digital para permitir a produção rápida de protótipos e são adequados para criar peças precisas e personalizadas de uso final.
No entanto, eles diferem em quase todos os aspectos - são até concorrentes diretos quando se trata de produzir peças sólidas. A maior diferença é que um método constrói a camada de peças por camada, enquanto o outro funciona removendo o material. Se você se encontrar em uma encruzilhada escolhendo entre usinagem CNC e impressão 3D para seus produtos, continue lendo para saber mais.
O que é impressão 3D?
A impressão 3D, também conhecida como fabricação aditiva, é um processo que cria objetos tridimensionais a partir de um modelo digital adicionando camada de material por camada. O processo começa com um modelo digital, que pode ser criado usando o software CAD (design auxiliado por computador), obtido de um scanner 3D ou baixado de repositórios online. Em seguida, o modelo é importado para o software de corte, que o divide em inúmeras camadas transversais bidimensionais que servem como um plano para a impressora. O software de corte converte essas camadas em uma série de instruções-geralmente no código G-que a impressora 3D pode entender. Além disso, se o modelo contiver peças salientes, o software poderá gerar estruturas de suporte para garantir a impressão adequada. Finalmente, a impressora segue estas instruções, depositando a camada de material por camada e unindo cada nova camada àquela embaixo dela, construindo gradualmente o objeto completo.
Os sistemas de impressão 3D começaram a entrar no mercado no final dos anos 80, quando Chuck Hull inventou a estereolitografia (SLA), a primeira tecnologia de impressão 3D. Com pesquisas em andamento em novos materiais e avanços tecnológicos, surgiram mais técnicas de impressão 3D. Os tipos comuns hoje incluem:
FDM (modelagem de deposição fundida):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 (estereolitografia): 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 (processamento 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 (sinterização seletiva a laser):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 (sinterização de laser de metal direto): 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 (derretimento seletivo a laser):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.
O que é usinagem CNC?
Enquanto a impressão 3D é um processo de fabricação aditivo de ponta, a usinagem CNC (usinagem numérica de controle de computador) representa uma técnica de fabricação subtrativa mais tradicional. Emergindo na década de 1950 dos primeiros sistemas de NC (Controle Numérico), a usinagem do CNC evoluiu com a automação digital, permitindo a fabricação de alta precisão entre as indústrias.
Para obter uma peça CNC, você começa criando um modelo digital usando o software CAD. Este modelo é então convertido em código G legível por máquina através da programação do CAM, que especifica os movimentos, velocidades e operações precisos. Depois disso, a peça de trabalho é montada com segurança na máquina CNC e as ferramentas de corte apropriadas são selecionadas e instaladas. A máquina CNC segue o código G: começando com usinagem áspera para remover o excesso de material e depois passar para a usinagem fina para obter as dimensões finais e o acabamento da superfície.
Existem vários tipos comuns de usinagem CNC amplamente utilizada na indústria de manufatura:
CNC Milling: 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 virando: 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 (usinagem de descarga elétrica de arame): 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.
Quando escolher a impressão 3D vs. usinagem CNC
Ambas as tecnologias oferecem vantagens exclusivas - a usinagem CNC oferece alta precisão e versatilidade do material, enquanto a impressão 3D é preferida para criar geometrias complexas e prototipagem rápida. A escolha entre eles depende de vários fatores, incluindo requisitos de material, complexidade do projeto, velocidade de produção e consideração do orçamento.
Tabela de referência rápida
A tabela de verificação rápida abaixo fornece uma breve comparação para ajudá -lo a determinar qual processo melhor se adequa às suas necessidades ou se uma combinação de ambos pode produzir resultados ideais.
Fatores
Impressão 3D
Usinagem CNC
Seleção de material
▪ Limited but expending options ▪ Flexible materials and superalloy
▪Wide range , including metals, plastics, wood, and composites
Complexidade do design
▪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
Precisão
▪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
Acabamento 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)
Tamanho de peça grande
▪ 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
Força
▪ 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
Configurar
▪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
Velocidade de construção
▪ 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
Custo
▪ 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
Em seguida, podemos determinar se você deve escolher a usinagem CNC, a impressão 3D ou ambos para o seu projeto, fazendo a seguinte série de perguntas.
Impressão 3D vs. usinagem CNC: que material você planeja usar?
A impressão 3D e a usinagem de CNC trabalham com metais e plásticos. A usinagem CNC possui uma adaptabilidade material mais ampla. É usado principalmente para produzir peças a partir de metal, embora o plástico tenha se tornado cada vez mais popular. Você também pode usar o processo CNC para fabricar peças de madeiras, compósitos e até espumas e cera.
A impressão 3D funciona principalmente com termoplásticos, resinas e alguns pós de metal. No entanto, as peças de metal impressas em 3D não saem da linha barata, embora isso esteja mudando.
Vale a pena notar que materiais muito macios e flexíveis, como TPU e silicone, tendem a se deformar sob forças de corte, dificultando a usinagem precisa. Da mesma forma, algumas super -operadoras são desafiadoras para a máquina devido à sua alta resistência, endurecimento do trabalho e resistência ao calor. Para esses materiais, a impressão 3D pode ser uma escolha melhor.
Impressão 3D vs. usinagem CNC: qual é melhor para peças complexas?
Embora as máquinas de 5 eixos ou mais avançadas possam lidar com geometrias muito complexas, ainda pode ser difícil (ou mesmo impossível) criar recursos e undercuts ocultos, pois as ferramentas não podem acessar todas as superfícies da peça. A geometria da própria ferramenta de corte também limita a capacidade de usinar cantos perfeitamente quadrados. Além disso, os acessórios ou gabaritos personalizados são frequentemente exigidos, o que pode ser uma limitação significativa.
As impressoras 3D eliminam esses desafios de geometria na usinagem do CNC. Eles podem produzir geometrias altamente complexas com relativa facilidade. Embora as estruturas de suporte possam ser necessárias para processos como o SLM, o pós-processamento adicional não diminui a vasta liberdade e complexidade do design que a impressão 3D oferece.
A impressão 3D ou a usinagem CNC oferece melhor precisão dimensional?
A impressão 3D é geralmente menos precisa do que a usinagem CNC devido a fatores como encolhimento do material e as limitações de resolução do processo de impressão. Por exemplo, tecnologias precisas de impressão 3D como o SLA geralmente alcançam tolerâncias de cerca de ± 0,1 mm em condições padrão. Por outro lado, as máquinas CNC de precisão podem manter tolerâncias tão apertadas quanto ± 0,025 mm (0,001 ″) ou ainda melhor.
Quando se trata de impressão 3D de repetibilidade-até métodos de alta precisão como SLA ou DLP-ainda ficam atrás da usinagem do CNC. As máquinas CNC oferecem consistência superior devido às suas rígidas configurações mecânicas, sistemas de controle precisos e à uniformidade do processo subtrativo. Por outro lado, a impressão 3D é mais suscetível à variabilidade causada pelo encolhimento do material, adesão à camada e fatores ambientais.
Como o acabamento da superfície se compara entre a impressão 3D e a usinagem CNC?
Impressoras 3D como o SLA podem produzir peças com camadas finas, lisas e texturizadas, mas a usinagem do CNC, com as ferramentas certas, pode obter superfícies ainda mais suaves.
Quantas peças você está fabricando e custa uma preocupação primária?
Para peças com geometrias típicas (aquelas que podem ser relativamente facilmente alcançadas com o CNC), a escolha depende do material e da quantidade de peças.
Para peças plásticas:
Se você estiver produzindo um baixo volume de peças (1 a 10 unidades), a impressão 3D é a sua melhor opção devido aos seus requisitos mínimos de configuração.
Ao lidar com volumes médios (10-100 unidades), a impressão 3D ainda é uma boa opção, mas você também pode considerar a usinagem CNC.
À medida que o volume aumenta (100-1000 unidades), a usinagem do CNC se torna mais eficiente devido a custos de configuração amortizados, e a moldagem por injeção também pode ser uma opção para determinados projetos.
Para volumes muito grandes (mais de 1000 unidades), a moldagem por injeção normalmente se torna a melhor opção para peças plásticas, em vez de usar impressão 3D ou CNC.
Para peças de metal , a situação é bem diferente:
Ao produzir volumes baixos a médios (1-100 unidades), a usinagem CNC é frequentemente preferida, pois a impressão 3D de metal pode ser bastante cara.
Para volumes mais altos (100-1000 unidades), a usinagem do CNC é o método mais comum, mas o elenco de investimento também pode ser uma opção
Para grandes volumes (mais de 1000 unidades), o investimento ou o elenco é tipicamente a melhor escolha.
As principais dicas de Chicago para escolher entre impressão 3D e usinagem CNC
Selecionar a tecnologia de fabricação certa para suas peças personalizadas pode parecer um desafio intransponível, mas não precisa ser. Como sempre dizemos a nossos clientes na Chiggo, não há método de fabricação perfeito e de tamanho único. A melhor escolha depende de vários fatores. Para ajudar a orientar sua decisão, reunimos algumas regras essenciais de polegar:
Escolha usinagem CNC if you're producing parts in medium to high quantities with relatively simple geometries.
Escolha usinagem CNC if precision and durability are key, especially for applications requiring long-term reliability, such as aerospace and medical components.
Escolha impressão 3D for lower quantities of parts or rapid prototypes, particularly if your designs have complex geometries.
When dealing with metal parts, Usinagem CNCcan be price-competitive even for low quantities, but geometry limitations still apply.
Se você ainda não tiver certeza sobre o melhor método de fabricação para sua parte, entre em contato com nossos engenheiros e envie seu design. O Chiggo é um provedor líder de usinagem cnc e os serviços de impressão 3D na China, com uma equipe experiente aqui para ajudá-lo!
