LS Manufacturing

En el sprint de desarrollo de producto, ¿se enfrenta a una decisión difícil entre la impresión 3D y el prototipado rápido CNC? Determinar la mejor combinación de rendimiento del material, velocidad de entrega y coste del proyecto es un dilema fundamental al que se enfrentan la mayoría de los ingenieros y responsables de compras.

La diferencia intrínseca entre la impresión 3D y el CNC radica en sus principios tecnológicos: la impresión 3D realiza modelados de formas libres de manera extremadamente rápida con adición capa por capa, y su fortaleza son las estructuras intrincadas así como las iteraciones rápidas; el CNC , en cambio, fabrica material denso y excelentes propiedades mecánicas acorde a piezas producidas en masa mediante mecanizado sustractivo.

La elección entre CNC o impresión 3D para el prototipado rápido implica más que una opción. Como su asesor estratégico de fabricación, LS Manufacturing, con su dilatada experiencia técnica de doble vía, se compromete a ofrecer soluciones objetivas de selección e integración de procesos. Nuestra ventaja reside en analizar con precisión las necesidades de su proyecto y guiarle hacia el equilibrio óptimo entre coste, eficiencia y calidad. Para ahorrarle tiempo, aquí tiene un breve resumen de las principales conclusiones.

Tabla de referencia rápida de prototipado rápido CNC vs. impresión 3D

• Sin costos de herramientas y con alta eficiencia económica para tiradas pequeñas , la siguiente tabla de referencia breve constituye un esquema conveniente para la toma de decisiones.
• Cuando sus prototipos deben soportar alta resistencia y resistencia al calor y someterse a intensas pruebas funcionales , es preferible el prototipado rápido CNC .

Cuando la alta velocidad, la flexibilidad de diseño y la integración de geometrías complejas son sus principales requisitos, la impresión 3D ofrece ventajas inigualables. La elección correcta comienza por comprender la naturaleza inherente de ambos.

¿Por qué confiar en esta guía? Experiencia práctica de los expertos en fabricación de LS

Los comentarios que presentamos aquí no son académicos; son la experiencia demostrada que LS Manufacturing ha adquirido durante 20 años realizando miles de trabajos de prototipado rápido . No somos solo una empresa de servicios contratados para ambas tecnologías; somos su guía en la planificación de la fabricación. Nuestro equipo técnico comprende perfectamente las fronteras entre el CNC y la impresión 3D y ha guiado a clientes en cientos de miles de situaciones.

Por ejemplo, ¿por qué un prototipo específico de colector de admisión para automóviles debe mecanizarse con CNC para realizar pruebas de alta presión y temperatura mientras que otro prototipo de stent médico con complejos canales de agua conformados logra un rendimiento inigualable mediante la impresión 3D en metal ? Esta amplia experiencia, basada en proyectos reales y en el equilibrio entre coste, eficiencia y calidad, nos proporciona la capacidad única de analizar y combinar procedimientos de doble vía desde una perspectiva objetiva.

Confíe en LS Manufacturing y permítanos utilizar nuestra experiencia probada para garantizar que su próximo proyecto de alto riesgo sea un éxito.

Impresión 3D CNC vs. industrial: ¿Cómo determinan los principios el rendimiento de las piezas?

La principal distinción entre la impresión CNC y la impresión 3D son sus principios de fabricación "sustractivos" y "aditivos" correspondientes , respectivamente, que tienen implicaciones directas en el límite de rendimiento de la pieza terminada.

1. CNC: Derivado de la densidad e isotropía del sustrato

El prototipado rápido CNC utiliza una fresa para extraer material de un sustrato sólido mediante corte . Su principal ventaja es que la pieza resultante conserva la misma estructura interna densa y propiedades mecánicas uniformes que el material original. Esto significa que, independientemente de la orientación de la tensión aplicada, su resistencia, rigidez y resistencia térmica son isótropas, como en los componentes mecanizados tradicionalmente, así como en los componentes de producción en masa al final de la línea, y por lo tanto, son ideales para la validación funcional de alta fiabilidad.

2. Impresión 3D: El potencial y los desafíos de la deposición capa por capa

La impresión 3D industrial construye piezas mediante la deposición de material (fusión/solidificación) en modo capa. Este enfoque proporciona una libertad geométrica sin precedentes, pero también puede ser responsable de problemas microscópicos, como una resistencia de unión entre capas ligeramente inferior a la del material en masa. Esto provoca anisotropía en algunas direcciones y porosidad interna microscópica. Se basa en una calibración avanzada de equipos, materiales y parámetros de proceso.

Esta es la clave para comparar las tecnologías de prototipado rápido . El CNC proporciona propiedades reales del material al "restar" del material, mientras que la impresión 3D permite una libertad de diseño ilimitada al "añadir". Comprender esta diferencia fundamental es el punto de partida para elegir el proceso adecuado para su aplicación crítica.

¿Cuándo es el prototipado rápido CNC la mejor opción para las pruebas funcionales?

Cuando su prototipo necesita simular las condiciones reales de funcionamiento del producto final en campo, el prototipado rápido CNC suele ser el método más fiable para realizar pruebas funcionales. Entonces, ¿qué tecnología es adecuada para el prototipado funcional? La respuesta reside en los altos requisitos de las propiedades reales de los materiales.

1. Manejo de cargas mecánicas y térmicas severas:

Cuando los prototipos se someten a altas cargas mecánicas, golpes, rozamientos o altas temperaturas durante un largo período , las piezas mecanizadas por CNC , debido a su estructura interna compacta y propiedades mecánicas isótropas, pueden exhibir una resistencia a la fatiga, rigidez y resistencia térmica equivalentes a las piezas de producción, lo que garantiza la integridad y reproducibilidad de los datos de prueba.

2. Adecuación de materiales específicos de ingeniería:

La mayoría de las pruebas funcionales requieren la construcción de prototipos con plásticos de ingeniería específicos (como PEEK y ULTEM) o aleaciones de aluminio de alta resistencia (como 7075) para proporcionar la resistencia, la resistencia química y la temperatura de deflexión térmica requeridas. El prototipado rápido CNC y el mecanizado directo a partir de estas piezas sólidas mantienen intactas las propiedades superiores inherentes del material, mientras que la impresión 3D generalmente está limitada por la gama y la naturaleza de los materiales disponibles.

Cuando el éxito de las pruebas funcionales es crucial para el éxito o el fracaso del diseño del producto, el prototipado rápido CNC es la opción ideal para garantizar la fiabilidad y el rendimiento. Garantiza que su prototipo no solo parezca el producto final, sino que también se comporte como tal.

¿Cuándo debería recurrir a la impresión 3D para obtener velocidad y libertad de diseño?

Cuando las necesidades básicas del prototipado cambian hacia una velocidad revolucionaria y la superación de restricciones geométricas, es una señal innegable para considerar la impresión 3D. Al considerar la impresión CNC frente a la 3D para el prototipado , si su producto cumple con las siguientes características, la impresión 3D le ofrecerá ventajas sin precedentes.

1. Romper el cuello de botella de la complejidad del diseño:

La impresión 3D prácticamente no tiene limitaciones geométricas, y es fácil imprimir prototipos con canales de flujo internos extremadamente complejos, estructuras ligeras en forma de panal o piezas móviles integradas y ocultas. Estas estructuras simplemente no se pueden crear, o su fabricación resulta prohibitivamente cara, mediante CNC y mecanizado multieje con fijación. Esta libertad de diseño inherente es una progresión natural para la optimización topológica y la verificación generativa del diseño.

2. En busca de una velocidad de iteración sin precedentes:

Desde modelos digitales hasta piezas tangibles, la impresión 3D ahorra el laborioso trabajo inicial de programación, configuración de accesorios y alineación de herramientas. Para proyectos de prueba de concepto o diseños que requieren varias iteraciones en uno o dos días, la impresión 3D puede crear una pieza tangible en cuestión de horas o incluso más de una década. Su velocidad y rentabilidad son fundamentales durante la fase inicial del desarrollo.

Esta tecnología de prototipos rápidos demuestra categóricamente que, si su principal preocupación es poder probar la forma y confirmar estructuras funcionales complejas rápidamente, la impresión 3D es una mejor opción. Rompe con los métodos de fabricación convencionales, lo que permite a los diseñadores pensar y trabajar en algo nuevo.

¿Cómo cuantificar los costos reales de la impresión CNC y 3D?

Para tomar una decisión informada sobre el proceso, es necesario ir más allá del presupuesto por pieza y analizar el coste total de la impresión CNC y 3D. La clave está en comprender sus diferentes estructuras de costes: el coste de la impresión 3D aumenta linealmente con el volumen y la complejidad, mientras que el coste de la impresión CNC se caracteriza por los costes de configuración unitaria y el tiempo de procesamiento unitario. A modo de ejemplo, la siguiente tabla describe la estructura de costes de una pieza típica:

Por lo tanto, la mayor diferencia de costo entre la impresión CNC y la 3D es la complejidad y la cantidad:

• Cuando se requiere una verificación rápida de 1 a 10 piezas , la impresión 3D generalmente es menos costosa.
• Cuando se requieren pequeñas cantidades de 10 a 50 prototipos funcionales o componentes de producción piloto, la ventaja de amortización del prototipado rápido CNC generalmente resultará en un costo total de propiedad menor.

¿Cómo optimiza LS Manufacturing el proceso de mecanizado para componentes de articulaciones robóticas?

Ante los requisitos duales opuestos de un cliente en cuanto a resistencia y cavidades internas complejas en un prototipo de robot con brazo articulado, LS Manufacturing, a través de una cuidadosa combinación de procesos, proporcionó la respuesta óptima a la pregunta: "¿Qué tecnología es la más adecuada para la creación de prototipos funcionales?"

1. Dilema del cliente:

Una empresa de robótica necesitaba terminar el diseño de la carcasa de un brazo articulado en tres semanas. El componente requería una aleación de aluminio de alta resistencia para soportar cargas pesadas y cavidades internas para sensores que requerían pruebas rápidas. El plazo era corto y los requisitos de rendimiento extremadamente estrictos.

2. Solución de fabricación LS:

En lugar de simplemente recomendar una única tecnología, LS Manufacturing diseñó una estrategia de proceso optimizada y por fases:

• Primero utilizamos la impresión 3D SLS para producir rápidamente prototipos de nailon con tres diseños de cavidades internas diferentes para que el cliente pudiera seleccionar el diseño óptimo del sensor en cuestión de días.
• Una vez congelado el diseño eléctrico, iniciamos inmediatamente el prototipado rápido CNC, utilizando la misma aleación de aluminio de la cantidad de producción para producir un prototipo funcional y de alta resistencia para las pruebas de carga estructural de las estructuras críticas.

3. Resultados y valor:

Esta solución abordó a la perfección la pregunta "¿Qué tecnología es la mejor para el prototipado funcional?", y la respuesta no es una sola opción. El cliente completó la verificación eléctrica y estructural dentro del presupuesto, reduciendo el ciclo de iteración del diseño en un 50 %. El prototipo CNC, extremadamente fiable, superó las certificaciones de seguridad clave, lo que sentó una base sólida para una rápida comercialización.

La filosofía principal de LS Manufacturing es ser su asesor estratégico de fabricación. Gracias a nuestras completas capacidades técnicas de doble vía y a nuestro vasto conocimiento práctico, ofrecemos análisis imparciales y soluciones integrales que van más allá de la tecnología en su conjunto.

¿Cuáles son los compromisos de calidad de superficie y precisión de las dos tecnologías?

Al comparar las tecnologías de prototipado rápido, el acabado superficial y la precisión son indicadores clave que determinan la idoneidad de los prototipos. El prototipado rápido CNC y la impresión 3D se diferencian en este aspecto de forma fundamental, y comprender esta diferencia ayuda a establecer expectativas realistas de calidad.

1. CNC: Calidad de superficie y precisión listas para usar

El prototipado rápido CNC es un proceso de corte muy preciso que garantiza la calidad de acabado del producto final. Permite obtener directamente acabados de espejo o texturas específicas, manteniendo fácilmente una precisión dimensional de ±0,025 mm o superior. Esto significa que los prototipos pueden utilizarse para presentaciones externas, comprobaciones de ensamblaje o como patrones maestros para la fundición a la cera perdida sin necesidad de posprocesamiento.

2. Impresión 3D: Confianza en el posprocesamiento para cumplir con los requisitos de la aplicación

Los componentes producidos mediante impresión 3D suelen presentar arrugas superficiales visibles al salir de la máquina , un defecto inherente al proceso de construcción capa por capa. Además, la contracción por curado/enfriamiento puede provocar pequeñas deformaciones. La precisión absoluta puede ser extremadamente alta, pero un acabado superficial liso requiere tratamientos de posprocesamiento como el pulido y el arenado, lo cual requiere tiempo y dinero.

Esta tecnología de prototipado rápido nos enseña que si su proyecto requiere un acabado brillante y listo para usar, con tolerancias dimensionales ajustadas, el prototipado rápido CNC es una opción más segura. Sin embargo, la precisión de la impresión 3D es fundamental para lograr la forma, y ​​la calidad de la superficie debe tenerse en cuenta en el posprocesamiento.

¿Por qué la “fabricación híbrida” de LS Manufacturing es la opción preferida para proyectos complejos?

Cuando un solo proceso de producción se enfrenta a obstáculos técnicos, la estrategia de "Fabricación Híbrida" de LS Manufacturing demuestra su valor para determinar el éxito final. Va más allá de la simple comparación de procesos de prototipado rápido , obteniendo beneficios adicionales mediante la integración inteligente. Las limitaciones de la fabricación tradicional y nuestros avances:

Para el diseño de moldes de inyección , el mecanizado CNC convencional no permite producir canales de refrigeración conformes con una alta conformidad con la forma del producto. Además, la impresión 3D no cumple con los requisitos de dureza superficial y precisión extremadamente altos de la cavidad del molde. Ante este dilema, la solución de LS Manufacturing es:

1. Impresión 3D para innovación funcional: LS Manufacturing utiliza por primera vez la impresión 3D de metal para producir insertos de núcleo directamente con canales de enfriamiento conformados complejos, logrando un rendimiento de enfriamiento inalcanzable con los métodos de fabricación tradicionales.
2. CNC ofrece precisión básica: obtenemos el uso de prototipos rápidos CNC de alta precisión para mecanizar la cavidad del molde, brindando precisión dimensional de última etapa, acabado de superficie y resistencia para manejar cargas.

Al incorporar insertos funcionales impresos en 3D en el cuerpo del molde fabricado mediante prototipado rápido CNC, logramos prácticamente una reducción del 40% del tiempo de enfriamiento, así como una reducción significativa de la deformación del producto para nuestro cliente.

Esta es la esencia de la filosofía de "fabricación híbrida" de LS Manufacturing: no solo proporcionamos procesos sino también un entorno de fabricación óptimo adaptado a sus especificaciones, basado en un conocimiento profundo de las tecnologías comparativas de creación rápida de prototipos.

¿Cómo puedo obtener recomendaciones de procesos de LS Manufacturing según los parámetros del proyecto?

Ante la difícil decisión de crear prototipos mediante CNC o impresión 3D, no tiene que hacerlo solo. LS Manufacturing ofrece un servicio de "Evaluación de Viabilidad de Fabricación" sencillo, profesional y completamente gratuito, que descompone decisiones tecnológicas complejas en un informe objetivo basado en las especificaciones de su proyecto. Para empezar, simplemente proporcione la siguiente información del proyecto:

• Requisitos de precisión y archivo de modelo 3D: proporcione la información de su diseño como base para nuestra evaluación comparativa de complejidad geométrica, espesor de pared y tecnología de creación rápida de prototipos.
• Propiedades del material y entorno de uso: especifique sus requisitos, por ejemplo, la resistencia, la estabilidad de la temperatura o la biocompatibilidad que debe tener el material y si el prototipo se utilizará para exhibición visual, inspección de ensamblaje o prueba funcional.
• Presupuesto, cantidad y plazo: Comparta con nosotros la cantidad objetivo, el presupuesto del proyecto y el plazo deseado. Esto es necesario para que podamos sugerirle con precisión soluciones de impresión 3D o servicios de prototipado rápido CNC.

Una vez que obtengamos su información, nuestro equipo experto realizará un análisis detallado y le proporcionará un informe de evaluación completo dentro de un día hábil que incluye procesos propuestos, soluciones combinadas, precios transparentes y plazos de entrega asegurados.

Ya sea que se encuentre indeciso entre prototipado con CNC o impresión 3D, o simplemente necesite equilibrar las ventajas de la fabricación híbrida, cuéntenos sus desafíos. Envíenos hoy mismo los parámetros de su proyecto para acceder a nuestro exclusivo plan de fabricación experto y tomar decisiones eficaces y seguras.

Preguntas frecuentes

1. Necesito un prototipo que resista entornos de alta temperatura. ¿Qué tecnología debería elegir?

El prototipado rápido CNC es mi opción. Esta tecnología procesa directamente plásticos de ingeniería resistentes a altas temperaturas, como PEEK y ULTEM, y metales como aleaciones de titanio . El producto resultante consiste en una microestructura densificada con resistencia térmica y propiedades mecánicas similares a las de la pieza final, y puede soportar temperaturas superiores a 150 °C. Sin embargo, las piezas impresas en 3D presentan problemas de unión entre capas y porosidad, lo que provoca una degradación del rendimiento y problemas de fiabilidad durante la exposición prolongada a altas temperaturas.

2. Si es probable que mi diseño cambie con frecuencia, ¿qué método es más rentable?

La impresión 3D es muy recomendable en las primeras fases. En la fase de prueba de concepto, es muy probable que el diseño tenga que modificarse muchas veces. La impresión 3D elimina la necesidad de refabricar herramientas y accesorios; la modificación del archivo digital permite realizar revisiones muy rápidas, con un bajo coste por revisión. Si el diseño finalmente se congela y se requiere una verificación funcional exhaustiva, se puede utilizar el CNC para producir prototipos de alto rendimiento. Este enfoque dual permite maximizar el coste total.

3. ¿Puede el prototipado rápido CNC producir las mismas estructuras reticulares internas complejas que la impresión 3D?

La fabricación directa no suele ser posible. La accesibilidad física de las herramientas CNC está limitada por las rutas de mecanizado, por lo que no pueden acceder a cavidades cerradas ni a mallas internas integrales mecanizadas. Esta es la ventaja intrínseca de la tecnología de impresión 3D. Sin embargo, para formas complejas o estructuras de ensamblaje multicomponente, el CNC puede descomponer la pieza en partes individuales para lograr un mecanizado de precisión y, posteriormente, un ensamblaje de alta precisión para obtener la función final.

4. ¿LS Manufacturing ofrece ambos servicios?

Sí, lo hacemos, y esta es nuestra principal fortaleza. Contamos con una amplia gama de centros de mecanizado CNC e instalaciones de impresión 3D de nivel industrial . Esto nos permite ofrecerle recomendaciones de proceso totalmente objetivas sobre las necesidades de su proyecto (por ejemplo, rendimiento, coste y plazo de entrega), sin sesgar las recomendaciones a favor de nuestras propias capacidades de equipo, para que siempre obtenga la mejor solución de fabricación para sus necesidades.

Resumen

Al elegir entre la impresión 3D y el prototipado rápido CNC, no existe una solución universal. La clave está en adecuar con precisión las necesidades de rendimiento, el tiempo necesario y el presupuesto de cada proyecto a las ventajas inherentes de cada proceso.

Como su guía de fabricación de confianza, LS Manufacturing aplica su perspicacia técnica de doble vía y su amplia experiencia práctica para ofrecerle una comparación imparcial de procesos y soluciones completas. Esto garantiza que cada decisión de prototipado logre el equilibrio ideal entre costo, eficiencia y calidad, sentando las bases para el éxito del producto.

Contacte con LS Manufacturing hoy mismo y envíenos sus archivos 3D y las especificaciones de su proyecto para beneficiarse de nuestros servicios de consultoría de fabricación. LS Manufacturing se compromete a enviarle una "Comparación de Procesos y Propuesta" completa en 24 horas , con recomendaciones claras, precios transparentes y plazos de entrega garantizados.