Longsheng

В условиях современной конкуренции в производстве пластмасс выбор подходящего технологического процесса для ваших пластиковых компонентов — нетривиальная задача; он существенно влияет на конечную стоимость продукта, цикл разработки и эксплуатационные характеристики. Благодаря огромному разнообразию возможностей, обработка с ЧПУ и 3D-печать, две доминирующие технологии, ставят перед выбором: что выбрать: высокую точность и отличные свойства материала, характерные для обработки с ЧПУ, или быстрое прототипирование и непревзойденную свободу проектирования, характерную для 3D-печати.

На самом деле, не существует идеальной технологии для всех задач; для каждого процесса существует оптимальное решение. Использование неправильной технологии может привести к росту затрат, задержке поставок и даже к отказу продукта. Именно здесь на помощь приходят специалисты с двойными возможностями, такие как LS Precision Manufacturing . В LS Precision мы не просто предлагаем производственные услуги; мы — ваш технический партнёр, гарантирующий максимально экономичное и эффективное производство каждой детали. Чтобы сэкономить ваше время, представляем краткий обзор основных выводов.

Производство пластиковых деталей: сравнительная таблица обработки на станках с ЧПУ и 3D-печати

Ключевым фактором при выборе обработки с ЧПУ является достижение баланса между прочностью и точностью, с одной стороны, и скоростью и сложностью, с другой:

• Выбирайте обработку на станках с ЧПУ: когда вам требуются высокопрочные, высокоточные и высококачественные поверхности для функциональных деталей конечного использования в мелко- и среднесерийном производстве.
• Выбирайте 3D-печать: когда приоритетом являются скорость разработки, итерации проектирования или сложная геометрия деталей, а требования к производству — единичные изделия или небольшие серии.

Компания LS Precision Manufacturing, обладающая опытом в обоих процессах, может предоставить вам наиболее беспристрастное и экономически эффективное техническое руководство для обеспечения успеха проекта.

Почему стоит доверять этому руководству? Практический опыт экспертов LS

Выводы, представленные в этом руководстве, не являются теоретическими, а основаны на повседневной практике компании LS Precision Manufacturing. За более чем десятилетний опыт производства пластиковых деталей мы выполнили тысячи проектов в сфере медицинского оборудования , автомобилестроения и бытовой электроники . Мы знаем, что сравнения с технологическими процессами, описанные в учебниках, далеки от решения сложных реальных задач.

Например, компания LS Precision попросила клиента переосмыслить прототип, который, казалось бы, идеально подходил для 3D-печати. ​​Наши специалисты по материалам изучили деталь и пришли к выводу, что она должна выдерживать температуру 80 °C и определённые крутящие моменты в реальных условиях эксплуатации, с которыми обычные материалы для печати не справляются. В итоге мы порекомендовали нейлоновое решение, изготовленное на станке с ЧПУ . Это решение оказалось несколько дороже, но гарантировало функциональность прототипа, избавляя клиента от необходимости переделывать проект с самого начала, что было весьма затратно.

Именно этот опыт, приобретенный в ходе реализации проекта, позволяет компании LS Precision выходить за рамки простого сравнения технических параметров и предоставлять действительно объективные, надежные и экономически эффективные производственные решения для всего жизненного цикла вашего продукта.

В чем принципиальная разница между обработкой на станках с ЧПУ и 3D-печатью?

Проще говоря, основная разница между ними схожа с различием между «лепкой» и «сборкой Lego».

• Обработка на станках с ЧПУ представляет собой «субтрактивное производство»: оно начинается с цельного блока пластикового листа или прутка, как это сделал бы скульптор, и использует точные инструменты для постепенного удаления лишнего материала, постепенно наращивая созданную деталь.
• 3D-печать — это «аддитивное производство»: материал, например, пластиковая нить или порошок, наращивается слой за слоем, точно, снизу вверх, на основе цифровой 3D-модели, пока не будет изготовлена ​​деталь.

Это неотъемлемое различие, конечно же, приводит к колоссальным различиям в их возможностях. Ниже представлена ​​краткая сравнительная таблица:

Если вам требуется высокоточная и прочная конечная деталь , то обработка на станках с ЧПУ является предпочтительным вариантом. Однако, если ваша цель — быстрое прототипирование, изготовление сложных конструкций или мелкосерийное пробное производство , то 3D-печать, как правило, имеет преимущество в скорости и стоимости в сравнении с обработкой на станках с ЧПУ. Понимание этого фундаментального различия — первый шаг к принятию правильного решения.

Как выбрать лучший вариант с учетом бюджета вашего проекта?

«Дешевле ли 3D-печать, чем обработка на станках с ЧПУ?» Это зависит от объёма производства. Чтобы принять экономически эффективное решение, необходимо сначала определить структуру затрат этих двух процессов. Стоимость обработки на станках с ЧПУ складывается из амортизации оборудования, материалов, программирования, рабочих часов и постобработки. 3D-печать требует значительных затрат на оборудование, материалы и некоторую постобработку.

Основное различие в стоимости заключается в первоначальных затратах. Обработка на станках с ЧПУ подразумевает индивидуальное программирование и настройку для каждой новой детали, что влечет за собой высокие фиксированные затраты. 3D-печать же требует низких затрат на настройку; печать возможна сразу после создания модели. В настоящее время соотношение между объёмом производства и стоимостью одной детали имеет решающее значение:

• Мелкосерийное производство (обычно от 1 до 50 деталей): 3D-печать имеет явное преимущество. Стоимость каждой детали практически постоянна, и нет необходимости платить за дорогостоящую настройку ЧПУ, что снижает общую стоимость.
• Средне- и крупносерийное производство: при таких высоких объёмах высокая стоимость наладки станков с ЧПУ хорошо окупается. Высокие скорости резания и более низкая стоимость материала на единицу продукции значительно снижают себестоимость обработки детали на станках с ЧПУ , которая в итоге оказывается ниже, чем при 3D-печати.

3D-печать на самом деле дешевле при создании прототипов или производстве небольших серий. Но когда количество изделий достигает определённого предела, обработка на станках с ЧПУ становится менее затратной благодаря экономии масштаба. Принятие правильного решения начинается с реалистичного прогноза объёма производства.

Прочность и долговечность: какие пластиковые детали прослужат дольше?

3D-печать и обработка на станках с ЧПУ — две наиболее распространённые технологии разработки и мелкосерийного производства. Между ними существует огромная разница в механических свойствах пластиковых деталей, что напрямую влияет на надёжность и области применения конечного продукта.

1. Существенные различия:

• Обработка на станках с ЧПУ использует в качестве материала листы первичного инженерного пластика (например, АБС , ПК и нейлон), а форму придаёт резке . Поскольку материал по своей природе изотропен, его механические свойства идентичны во всех направлениях, что обеспечивает прочность детали, близкую к свойствам исходного материала.
• 3D-печать , и в частности технология FDM , позволяет создавать детали методом послойного нанесения материала. Этот процесс обеспечивает анизотропные свойства деталей, при этом прочность межслоевого соединения значительно ниже прочности в плоскости XY. Межслоевое соединение слабее в направлении оси Z, поэтому детали более склонны к разрушению под действием нагрузки, перпендикулярной направлению наложения слоев.

2. Различия в свойствах и эксплуатационных характеристиках материалов:

• Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, обладают превосходной прочностью и термостойкостью. Например, прототипы из ПК, изготовленные на станках с ЧПУ, сохраняют стабильность при температуре 90 °C, в то время как детали, изготовленные на 3D-принтере, деформируются при температуре около 60 °C. Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, имеют компактную конструкцию и могут использоваться в условиях, где требуется высокая нагрузка, трение и термостойкость.
• Нейлон также реагирует по-разному в обоих процессах. Листы нейлона, обработанные на станках с ЧПУ, сохраняют исходные свойства материала, в то время как нейлоновые детали, изготовленные методом селективного лазерного спекания (SLS) на 3D-принтере, хотя и очень прочные, как правило, не такие плотные, как детали, изготовленные с помощью станков с ЧПУ.

3. Соображения прочности в практическом применении:

Для деталей, которые должны выдерживать усилия затяжки винтов , обработка на станке с ЧПУ намного превосходит 3D-печать. Пластиковые детали, напечатанные на 3D-принтере, трескаются при завинчивании, в то время как детали, изготовленные на станке с ЧПУ, можно безопасно ввинчивать.

3D-печать позволяет легко создавать сложные конструкции, такие как углубления и внутренние пересечения, но такие структурные элементы являются слабыми местами с точки зрения прочности. В то время как обработка на станках с ЧПУ затрудняет обработку сложных полых конструкций, конечный продукт по удобству использования ближе к готовому.

Если ваша пластиковая деталь должна выдерживать структурные нагрузки, трение или повышенную температуру, обработка с ЧПУ — более надёжный выбор. Если деталь сложная и требования к прочности не высоки, 3D-печать — более быстрый и гибкий вариант.

Хотите добиться идеального внешнего вида и точности? Сравнение наилучших характеристик поверхности.

Когда первостепенное значение имеют идеальная посадка и внешний вид изделия, выбор производственного процесса напрямую определяет уровень конечного качества. Когда речь идёт о производстве сложных пластиковых деталей, к которым предъявляются высокие требования как к точности, так и к внешнему виду, существует значительный разрыв между 3D-печатью и обработкой на станках с ЧПУ.

1. ЧПУ: почти идеальная производительность на уровне зеркала

Обработка поверхности на станках с ЧПУ — одно из её существенных преимуществ. Поскольку детали ЧПУ изготавливаются непосредственно из плотного листового металла вращающимся инструментом, они, естественно, обладают превосходным качеством поверхности, практически зеркальным блеском. Точность размеров таких деталей поддерживается на уровне ±0,025 мм , что делает их незаменимыми для изделий, требующих точной сборки или предъявляющих высокие требования к эстетике.

2. 3D-печать: неизбежная маркировка слоев и проблемы постобработки

На поверхности большинства деталей, изготовленных на 3D-принтере, особенно изготовленных методом FDM , видны линии слоёв. Хотя печать смолой высокого разрешения может смягчить этот эффект, поверхность остаётся ступенчатой. Качество, подобное качеству обработки на станках с ЧПУ, можно достичь с помощью длительного и трудоёмкого процесса постобработки, включая шлифовку, полировку и покраску, что является трудоёмким и дорогостоящим процессом, а также может снизить точность размеров.

3. Как сделать выбор для своего проекта?

• Если для вашего проекта требуется привлекательный внешний вид, глянцевая отделка или чрезвычайно точная бесшовная подгонка, обработка на станке с ЧПУ станет более безопасным и простым вариантом.
• Если эстетические требования не столь строгие или если сложная внутренняя геометрия важнее отделки поверхности, 3D-печать открывает возможности для более быстрых итераций.

Для высококачественных видимых конечных деталей более высокое качество, которое обеспечивает более качественная обработка поверхности на станке с ЧПУ, обычно оправдывает дополнительные затраты.

Сложное проектирование или быстрая итерация: какой процесс обеспечивает большую свободу?

Когда конструкция выходит за рамки общепринятых шаблонов и требует создания деталей со сложными внутренними полостями и встроенными механизмами движения, традиционные производственные процессы обычно оказываются неэффективны. При создании сложных пластиковых деталей и обеспечении быстрой итерации проекта 3D-печать обеспечивает революционные преимущества, что делает её очевидным дополнением к обработке на станках с ЧПУ.

1. Геометрическая сложность: «Атака за уменьшение размерности» в 3D-печати

3D-печать и прототипирование с ЧПУ работают со сложной геометрией по совершенно разным принципам. ЧПУ ограничено траекториями инструмента и углами, поэтому сложно экономично обрабатывать сложные полости, взаимосвязанные компоненты или интегрированные узлы. 3D-печать же использует послойное наращивание, что позволяет легко создавать конструкции, которые невозможно или слишком дорого реализовать традиционными методами, например, конформные охлаждающие каналы и лёгкие решётчатые структуры после оптимизации топологии, фактически реализуя принцип «проектирование как производство».

2. Быстрая итерация: скорость определяет эффективность инноваций

Быстрое прототипирование — самое значительное преимущество 3D-печати. ​​Инженеры могут печатать физические детали на 3D-принтере всего через несколько часов после внесения изменений в цифровую модель. Такая скорость позволяет выполнять множество итераций «проектирование-проверка-оптимизация» в рекордно короткие сроки. В отличие от ЧПУ , где требуется несколько этапов, таких как программирование, зажим и настройка инструмента, 3D-печать требует гораздо меньше затрат итераций.

3. Какой вариант выбрать для своего проекта?

• Расширение границ инноваций в дизайне и предельной сложности: 3D-печать обеспечивает практически полную свободу и поэтому является предпочтительным процессом для расширения границ инноваций в дизайне.
• Необходимость быстрой проверки концепций проекта: 3D-печать является наилучшим решением для быстрого создания прототипов, поскольку она в разы сокращает циклы разработки.
• Нацеленность на высокопрочные, высокоточные конечные детали: там, где ЧПУ может удовлетворить потребности в сложной конструкции и улучшить свойства материалов, ЧПУ является наилучшим процессом.

В случаях, когда в проектах необходимы новизна дизайна, сложная внутренняя геометрия и быстрое прототипирование, свобода и гибкость 3D-печати не имеют себе равных, и, следовательно, это инструмент, достойный инноваций.

Выбор материала: от пластиков общего назначения до высокопроизводительных инженерных пластиков

Материалы — это физическая структура детали, и разные процессы создают разные «наборы материалов». Оптимальное сочетание материала и процесса — ключ к выполнению требований конечного применения. Как пластик, изготовленный на 3D-печати , так и пластик, изготовленный на станках с ЧПУ , ориентированы на производительность и удобство использования.

1. Обработка на станках с ЧПУ: широкий выбор высокопроизводительных инженерных пластиков

Обработка на станках с ЧПУ возможна как из цельного пруткового, так и из листового материала. Существует широкий спектр пластиков, поддающихся обработке на станках с ЧПУ. К ним относятся:

• Материалы общего назначения: такие как АБС (высокая прочность), ПК (высокая ударопрочность) и ПОМ (скользящий поликарбонат , высокая жесткость и низкое трение).
• Высококачественные специальные пластики: ПЭЭК (прочность и термостойкость), ПТФЭ (тефлон, высочайшая химическая стойкость) и другие листы нейлона. Они соответствуют строгим требованиям, таким как химическая стойкость, термостойкость и пищевой допуск.

2. 3D-печать: специализированные материалы, ориентированные на совместимость с процессами

Материалы для 3D-печати должны быть совместимы с базовыми материалами для литья . Основные альтернативы:

• Базовые материалы: нити PLA и ABS , используемые при проверке прототипов.
• Конструкционные материалы: 3D-печать нейлоном обычно осуществляется с помощью технологии SLS, что позволяет создавать детали с высокой механической прочностью и малым весом. К другим высокопроизводительным материалам относится ULTEM (PEI, высокая термостойкость).
• Специализированные материалы: можно создавать высокоточные модели, используя светочувствительные смолы, а также специализированные материалы, такие как резиноподобные и биосовместимые материалы.

3D-печать из нейлона выделяется своей способностью создавать сложные интегрированные структуры, хотя свойства материала (например, плотность и изотропность) будут немного хуже, чем у эквивалентных нейлоновых компонентов, обработанных на станке с ЧПУ .

История успеха компании LS: выбор решения для производства корпуса дрона

Получив от клиента заказ на 500 высокопроизводительных корпусов для дронов, которые должны быть прочными, легкими и эстетичными , со сложной внутренней конструкцией защелкивающихся соединений, компания LS Precision приняла верное решение по гибридному производству с использованием как 3D-печати, так и обработки на станках с ЧПУ , тем самым преодолев двойное препятствие: запреты на объемы производства и жесткие графики поставок.

1. Задача клиента:

Корпус дрона имел сложную конструкцию с внутренними защёлками, а требования к допускам при сборке были жёсткими. Заказанные заказчиком 500 комплектов находились точно в середине ценового диапазона как для 3D-печати, так и для обработки на станках с ЧПУ, поэтому выбор экономичного метода массового производства имел первостепенное значение. Кроме того, сроки реализации проекта были крайне строгими, и традиционный цикл вскрытия пресс-формы и литья под давлением не мог обеспечить соблюдение графика.

2. Решение LS Precision:

Компания LS Precision не стала напрямую выбирать один из двух вариантов, а предложила поэтапный гибридный план производства:

• Быстрое прототипирование: Во-первых, благодаря технологии 3D-печати нейлоном SLS, пять прототипов корпуса были изготовлены в кратчайшие сроки за три дня. Это позволило заказчику оперативно провести физическую сборку и функциональные испытания, а также провести несколько этапов итерации конструкции в кратчайшие сроки, полностью подтвердив целесообразность сложной конструкции с защёлками.
• Эффективное массовое производство: после проверки конструкции было запущено массовое производство с использованием обработки на станках с ЧПУ. Обработка на станках с ЧПУ обеспечила повышенную прочность и качество поверхности , отвечая высоким механическим и эстетическим требованиям к корпусам для дронов. Для партии из 500 единиц это решение оказалось экономичнее, чем полная 3D-печать или традиционное изготовление пресс-форм.

3. Результаты и ценность проекта:

Благодаря использованию этого гибридного решения заказчик значительно сэкономил время и средства на создание прототипа, в конечном итоге изготовив 500 качественных деталей и завершив проект на неделю раньше запланированного срока. В данном примере легко увидеть, что LS Precision гибко использует преимущества обеих технологий, чтобы обеспечить своим клиентам максимальную ценность с учетом их конкретных потребностей (объем, сложность, сроки и стоимость).

У вас тоже есть проект, который застрял на этапе выбора производственного процесса? Свяжитесь со специалистами LS Precision сегодня, чтобы получить бесплатное индивидуальное решение.

Часто задаваемые вопросы

1. Какой процесс предпочтителен для мелкосерийного производства (менее 10 деталей)?

Для производства менее 10 пластиковых деталей 3D-печать, безусловно, является самым быстрым и экономичным методом. Это связано с отсутствием необходимости в дорогостоящих специальных приспособлениях и формах, а также сложного программирования траектории инструмента, что позволяет избежать огромных затрат времени и средств на предпроизводственную подготовку, характерных для станков с ЧПУ. Просто загрузите 3D-модель , и станок начнёт печать, обеспечивая быстрое создание прототипов и производство по запросу.

2. Моя деталь должна выдерживать высокие ударные нагрузки. Что лучше: ЧПУ или 3D-печать?

Если ваша деталь должна выдерживать сильные удары, то предпочтительным методом является обработка на станках с ЧПУ. Это объясняется тем, что детали, изготовленные на станках с ЧПУ, изготавливаются из цельного конструкционного пластика и являются изотропными, то есть их механические свойства (например, прочность и ударная вязкость) одинаковы и предсказуемы во всех направлениях и хорошо противостоят разнонаправленным ударам. Однако большинство деталей, изготовленных на 3D-принтере, по своей природе имеют слабые межслоевые связи. При сильных ударах они в первую очередь трескаются между слоями, что делает их менее надежными, чем детали, изготовленные на станках с ЧПУ.

3. Предлагает ли LS Precision услуги по постобработке и обработке поверхности?

Да, компания LS Precision предлагает полный спектр профессиональных услуг постобработки, которые крайне важны для получения готовых деталей. Эти услуги включают шлифовку и пескоструйную обработку для улучшения тактильных ощущений; покраску и окрашивание для придания цвета и персонализации брендинга; шелкографию и отшелушивание плёнки для нанесения функциональной графики; и даже финишные операции, такие как сборка. Наши инженеры порекомендуют наиболее подходящий вариант постобработки с учётом области применения вашей детали и характеристик технологического процесса, чтобы конечный продукт полностью соответствовал вашим требованиям к эстетике, функциональности и долговечности.

4. Могу ли я получить расценки как на обработку на станках с ЧПУ, так и на 3D-печать?

Да. Это одна из базовых и простых в использовании услуг, предлагаемых LS Precision. Просто загрузите файл своего 3D-проекта (например, в формате STEP/STP) на наш официальный сайт онлайн-расчёта стоимости . Наша система использует интеллектуальные алгоритмы для мгновенного расчета стоимости, анализа технологичности и оценки сроков поставки как для 3D-печати, так и для обработки на станках с ЧПУ всего за несколько минут. Сравнение позволяет вам принять оптимальное решение по бюджету и срокам с максимальной прозрачностью и эффективностью.

Краткое содержание

Не существует «лучшего» процесса производства пластиковых деталей , есть лишь «наиболее подходящий» для вашего проекта. Ключ к выбору правильного процесса — это правильный баланс пяти факторов: сложности конструкции, стоимости, объёма, свойств материала и времени выполнения заказа. Обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать не являются взаимозаменяемыми, а, скорее, представляют собой мощное, взаимодополняющее сочетание технологий.

Это уникальное ценностное предложение LS Precision Manufacturing. Свяжитесь с LS Precision прямо сейчас. Как ваш технический партнер, мы не только обладаем передовыми производственными возможностями, но и стремимся предоставить вам абсолютно объективный и профессиональный анализ, основанный на целях вашего проекта и общей экономической эффективности, чтобы выбранный вами процесс действительно обеспечивал максимальную эффективность и ценность.

Загрузите свой 3D-файл прямо сейчас и получите бесплатное подробное предложение по 3D-печати и обработке на станках с ЧПУ, а также отчёт об анализе технологичности от эксперта всего за 60 секунд. Сделайте шаг ближе к успешному производству!