作(zuò)为(wéi)产品设(shè)计师或(huò)工程师,您在产品设(shè)计过程中经常会面临无数选择。例如,在为(wéi)原型(和生产)零件选择合适的工程材料或制造方法时,您可能会处于十字路口(kǒu)。
CNC 加工和 3D 打印——当(dāng)今流行的(de)两种制造方法——可以为您(nín)节省大量时间和金钱,同(tóng)时仍能确保高质量的零件。但是这些方法并不是一刀切的。它们都具有许(xǔ)多不同的功(gōng)能,因此非常适合不同的工程设计场(chǎng)景。
本文介(jiè)绍了在为原型设(shè)计或生产项目选择 CNC 加工还是 3D 打印之前您(nín)需要(yào)评估的一些关键领域。
在选择 CNC 加工(gōng)与 3D 打印之前必须评估(gū)的(de) 5 个关键领域
要在 3D 打(dǎ)印与 CNC 加工之间做(zuò)出(chū)正确选择,您需要评(píng)估以下(xià)五个关(guān)键领域:
小(xiǎo)特征尺寸
几(jǐ)何学
宽容
工程材料
成本和交货时间
#1 小特征尺寸
小特(tè)征尺寸描述了您可以使用加工设备在工件上创建特征的小比例。由于 CNC 加工是(shì)一种减材制造技术,因此刀具直(zhí)径决定了该特征尺寸。相(xiàng)比之下,喷嘴(zuǐ)尺寸(cùn)决定了您可以使用 3D 打印机生成的小特征。
通常,如果您希望创建小特征尺寸(cùn)介于 0.25 毫米和 0.8 毫米之间的零件,您应该选择 3D 打印技术。 CNC 机器的小特征尺寸介于 1 毫(háo)米(mǐ)和 3 毫米(mǐ)之间——大约是 3D 打印(yìn)技术尺寸的四倍。
#2 几何
由于 CNC 刀具从顶部(bù)与工件接触,因此您可能会在加工某些形状时遇到困难。例如(rú),使用(yòng) CNC 机器创建隐藏特征和底切尤其(qí)具有挑战性。在这种情况下,您好依靠 3D 打(dǎ)印等增材制造工艺。
但(dàn)是,如果您做好功课并意识到 CNC 加工适合您的设计,那么一定要选(xuǎn)择(zé)正确的 CNC 设备。 CNC 铣床非常适合在规则(zé)形状的工件上创建型腔和斜切(qiē),而 CNC 车床(chuáng)更(gèng)适合加工复杂的圆柱形状。 (相关帖子:以下是您[敏感词]应该了解的 5 种 CNC 机床)
#3 宽容
现在您知(zhī)道 3D 打印机(jī)几乎可以创建任何设计,您可以继续(xù)进行 3D 打(dǎ)印原型和生产设计,对吗?错(cuò)误的!
在 3D 打印零件之前,您需(xū)要考虑的一个重要(yào)因素(sù)是(shì)公(gōng)差。如(rú)果您对介于 ±0.1 毫米和 ±0.3 毫米之间的公差感到满意,那么您可以继续 3D 打印您的(de)设计。但如果您的设计需要更严格的公差要(yào)求,例(lì)如 ±0.04 mm,那(nà)么您(nín)必须使用 CNC 机床。
CNC 机器(qì)的公(gōng)差介于 ±0.025 毫米和 ±0.125 毫米(mǐ)之间,优(yōu)于所有 3D 打印技(jì)术,包括 SLS、FDM 和 DMLS 金属 3D 打印。
此时,您(nín)可能想知道是否有可能在满足(zú)严格(gé)公差(chà)要求的同时,通过 CNC 加工具有隐藏腔的(de)极其复杂的几(jǐ)何(hé)形状。是的,这[敏感词]有可能(néng);您所要做的就是(shì)使用辅助(zhù)切削工具代替标(biāo)准的 CNC 切削工具。
#4 工程(chéng)材料
CNC 机器与 3D 打印机相比显着(zhe)的优势之一是它们与更广泛的材(cái)料(liào)兼容。使用 CNC,您几乎(hū)可以制造任(rèn)何材料块(kuài),包括塑(sù)料、金属和复(fù)合材料。
相比之下(xià),3D 打印机仅与热塑性塑料(ABS、PLA、尼龙等)和少数金属(如铝和不锈钢)兼(jiān)容。
不过,您需(xū)要知道一件事:因为(wéi) 3D 打(dǎ)印机逐层(céng)构建零件,它会改变属性(或零件在压(yā)力下的响应方式)。因此,您必须确认 3D 打印过程不会改变您的设计按预期运行所需的属性。
#5 成本和交货时间
我(wǒ)们可以整天谈论小特征尺寸、几何形状、公差以及大量其他需要考(kǎo)虑的事情。尽管如此,这些对企业的重要性都(dōu)不如制(zhì)造成本和(hé)交货时(shí)间。快速且具有成本效益的制造技术是每(měi)个产品设计师的梦(mèng)想。
CNC 加工通常比 3D 打(dǎ)印更(gèng)便(biàn)宜(yí)、更快捷,尤其是当您(nín)想要创建 100 多个相同(tóng)零件时。这主要是因为 CNC 加工消除了 3D 打(dǎ)印零件所需的后(hòu)处理(lǐ)操作(例如移除支撑结构和表面(miàn)精加工操作)。