LS Manufacturing

Сталкиваетесь ли вы с мучительным выбором между 3D-печатью и быстрым прототипированием на станках с ЧПУ в процессе разработки продукта? Определение оптимального сочетания характеристик материала, скорости поставки и стоимости проекта — ключевая дилемма, с которой сталкиваются большинство инженеров и менеджеров по закупкам.

Основное различие между 3D-печатью и ЧПУ заключается в их технологических принципах: 3D-печать обеспечивает чрезвычайно быстрое моделирование свободной формы с послойным добавлением, и ее сильной стороной являются сложные структуры, а также быстрые итерации; ЧПУ же производит плотный материал и превосходные механические свойства, соответствующие деталям массового производства, с помощью субтрактивной обработки.

Выбор между ЧПУ и 3D-печатью для быстрого прототипирования — это не просто выбор между ними. LS Manufacturing, ваш стратегический консультант по производству, благодаря своему многолетнему опыту в двух направлениях, стремится предоставлять объективные решения по выбору и интеграции технологических процессов. Наше преимущество заключается в точном анализе требований вашего проекта и помощи вам в достижении оптимального баланса стоимости, эффективности и качества. Чтобы сэкономить ваше время, представляем краткий обзор основных выводов.

Таблица сравнения быстрого прототипирования с ЧПУ и 3D-печати

• Приведенная ниже краткая справочная таблица представляет собой удобную схему принятия решений, поскольку не требует платы за инструмент и имеет высокую экономическую эффективность при малых тиражах .
• Если ваши прототипы должны выдерживать высокую прочность и термостойкость, а также подвергаться интенсивным функциональным испытаниям , предпочтительным является быстрое прототипирование с помощью ЧПУ .

Если вашими главными требованиями являются высокая скорость, гибкость проектирования и интеграция сложной геометрии, 3D-печать обладает неоспоримыми преимуществами. Правильный выбор начинается с понимания сути обоих подходов.

Почему стоит доверять этому руководству? Реальный опыт экспертов LS Manufacturing

Наши замечания здесь не являются научными, а основаны на проверенном в боевых условиях опыте, накопленном компанией LS Manufacturing за 20 лет выполнения тысяч проектов по быстрому прототипированию . Мы не просто контрактное бюро, предоставляющее услуги по обеим технологиям; мы — ваш консультант по планированию производства. Наша техническая команда прекрасно понимает границы между ЧПУ и 3D-печатью и помогла клиентам преодолеть сотни тысяч трудностей.

Например, почему один конкретный прототип автомобильного впускного коллектора должен быть обработан на станке с ЧПУ для испытаний под высоким давлением и температурой, когда другой прототип медицинского стента со сложными конформными каналами для воды достигает непревзойденных характеристик благодаря 3D-печати из металла ? Именно этот обширный опыт, основанный на реальных проектах и ​​балансе стоимости, эффективности и качества, даёт нам особую возможность анализировать и комбинировать двухканальные процедуры с объективной точки зрения.

Доверьтесь компании LS Manufacturing и позвольте нам применить наш проверенный опыт, чтобы гарантировать успех вашего следующего высокорискованного проекта.

ЧПУ и промышленная 3D-печать: как принципы определяют характеристики детали?

Главное различие между ЧПУ и 3D-печатью заключается в соответствующих «субтрактивных» и «аддитивных» принципах производства , которые напрямую влияют на предельные характеристики готовой детали.

1. ЧПУ: выводится из плотности и изотропии подложки

Быстрое прототипирование с ЧПУ использует резак для удаления материала с твёрдой подложки . Его основное преимущество заключается в том, что оставшаяся часть имеет ту же плотную внутреннюю структуру и однородные механические свойства, что и исходный материал. Это означает, что независимо от направления приложенного напряжения её прочность, жёсткость и термостойкость изотропны, как у компонентов, обработанных традиционным способом, а также у компонентов, выпускаемых серийно на конечном этапе, и поэтому идеально подходит для высоконадёжной функциональной валидации.

2. 3D-печать: потенциал и проблемы послойного нанесения

Промышленная 3D-печать позволяет создавать детали методом послойного осаждения материала (плавления/затвердевания). Такой подход обеспечивает беспрецедентную геометрическую свободу, но может также приводить к микроскопическим проблемам, например, к незначительному снижению прочности связи между слоями по сравнению с основной массой материала. Это приводит к анизотропии в некоторых направлениях и микроскопической внутренней пористости. В основе этого подхода лежит тщательно разработанная система калибровки оборудования, материалов и параметров процесса.

Это ключ к сравнению технологий быстрого прототипирования . ЧПУ обеспечивает реальные свойства материала путём «вычитания» из него, тогда как 3D-печать предоставляет бесконечную свободу проектирования путём «добавления». Понимание этого фундаментального различия — отправная точка для выбора подходящего процесса для вашего критически важного приложения.

Когда быстрое прототипирование с ЧПУ является лучшим выбором для функционального тестирования?

Когда ваш прототип должен имитировать реальные условия эксплуатации конечного продукта в полевых условиях, быстрое прототипирование с ЧПУ, как правило, является наиболее надёжным способом функционального тестирования. Итак, какая технология подходит для функционального прототипирования? Ответ кроется в очень высоких требованиях к свойствам реальных материалов.

1. Работа с тяжелыми механическими и термическими нагрузками:

Когда прототипы подвергаются высоким механическим нагрузкам, ударам, трению или высоким температурам в течение длительного периода , детали, обработанные на станках с ЧПУ , благодаря своей компактной внутренней структуре и изотропным механическим свойствам могут демонстрировать эквивалентную усталостную прочность, жесткость и термическую стойкость по сравнению с производственными деталями, что обеспечивает целостность и воспроизводимость данных испытаний.

2. Соответствие определенным инженерным материалам:

Для большинства функциональных испытаний прототипы изготавливаются из определённых инженерных пластиков (таких как PEEK и ULTEM) или высокопрочных алюминиевых сплавов (например, 7075) для обеспечения необходимой прочности, химической стойкости или температуры изгиба при нагреве. Быстрое прототипирование на станках с ЧПУ и прямая обработка таких цельных заготовок позволяют сохранить присущие материалу превосходные свойства, в то время как 3D-печать, как правило, ограничена спектром и природой доступных материалов.

Когда успех функциональных испытаний критически важен для успешного или неудачного проектирования продукта, быстрое прототипирование на станках с ЧПУ — это выбор, гарантирующий надежность и гарантию производительности. Оно гарантирует, что ваш прототип не только выглядит как готовый продукт, но и ведёт себя соответственно.

Когда следует прибегнуть к 3D-печати для скорости и свободы дизайна?

Когда базовые потребности в прототипировании смещаются в сторону революционной скорости и преодоления геометрических ограничений, это неоспоримый сигнал к рассмотрению 3D-печати. ​​При выборе между ЧПУ и 3D-печатью для прототипирования , если ваш продукт обладает следующими характеристиками, 3D-печать продемонстрирует беспрецедентные преимущества.

1. Устранение узких мест, связанных со сложностью дизайна:

3D-печать практически не имеет геометрических ограничений, позволяя легко печатать прототипы со сложными внутренними каналами, сотовыми облегчёнными конструкциями или встроенными скрытыми подвижными частями. Такие конструкции невозможно создать вообще или их изготовление с использованием ЧПУ, многокоординатной обработки и оснастки обходится слишком дорого. Эта неотъемлемая свобода проектирования является естественным шагом в развитии топологической оптимизации и генеративной верификации дизайна.

2. Достижение непревзойденной скорости итераций:

От цифровых моделей до реальных деталей 3D-печать избавляет от трудоёмкой предварительной работы, связанной с программированием, настройкой приспособлений и юстировкой инструментов. Для экспериментальных проектов или проектов, требующих нескольких итераций в течение одного-двух дней, 3D-печать позволяет создать реальную деталь за несколько часов или более десяти лет. Скорость и экономичность процесса особенно важны на ранней стадии разработки.

Эта технология быстрого прототипирования однозначно заявляет: если ваша главная задача — быстро проверить форму и подтвердить функциональность сложных функциональных конструкций, то 3D-печать — лучший вариант. Она освобождает от традиционных методов производства, предоставляя дизайнерам свободу мыслить и работать над чем-то новым.

Как оценить реальную стоимость ЧПУ и 3D-печати?

Чтобы сделать обоснованный выбор процесса, необходимо выйти за рамки ценового предложения за единицу и оценить общую стоимость ЧПУ и 3D-печати. ​​Ключевым моментом является понимание различий в структуре затрат: стоимость 3D-печати линейно возрастает с увеличением объёма и сложности, в то время как стоимость ЧПУ характеризуется «стоимостью наладки единицы продукции» и «временем обработки единицы продукции». Для иллюстрации в следующей таблице представлена ​​структура затрат на типичную деталь:

Таким образом, основное различие в стоимости между ЧПУ и 3D-печатью заключается в сложности и количестве:

• Когда требуется быстрая проверка 1–10 деталей , 3D-печать, как правило, оказывается менее затратной.
• Когда требуются небольшие партии ( 10–50 функциональных прототипов) или компоненты опытного производства, преимущество амортизации, которое дает быстрое прототипирование с помощью ЧПУ, обычно приводит к снижению общей стоимости владения.

Как компания LS Manufacturing оптимизирует процесс обработки компонентов роботизированных соединений?

Столкнувшись с противоречивыми требованиями заказчика к прочности и сложности внутренних полостей в конструкции прототипа робота с шарнирной рукой, компания LS Manufacturing посредством тщательного объединения процессов предоставила оптимальный ответ на вопрос: «Какая технология лучше всего подходит для создания функциональных прототипов?»

1. Дилемма клиента:

Робототехнической компании требовалось завершить проектирование корпуса шарнирной руки в течение трёх недель. Для этого компонента требовался высокопрочный алюминиевый сплав, выдерживающий большие нагрузки, а также внутренние полости для датчиков, требующие быстрых испытаний. Сроки были сжатыми, а требования к производительности — чрезвычайно жёсткими.

2. Решение для производства LS:

Вместо того чтобы просто рекомендовать одну технологию, компания LS Manufacturing разработала поэтапную оптимизированную стратегию процесса:

• Сначала мы использовали технологию SLS 3D-печати для быстрого изготовления нейлоновых прототипов с тремя различными конструкциями внутренних полостей, чтобы клиент мог выбрать оптимальную компоновку датчика за несколько дней.
• После того как электрическая конструкция была заморожена, мы немедленно приступили к быстрому прототипированию на станке с ЧПУ, используя идентичный серийному алюминиевый сплав для создания рабочего, высокопрочного прототипа для испытания критических конструкций на прочность.

3. Результаты и ценность:

Это решение идеально ответило на вопрос: «Какая технология лучше всего подходит для функционального прототипирования?» — и ответ не ограничивается одним вариантом. Клиент завершил проверку как электрических, так и структурных компонентов в рамках бюджета, сократив цикл итераций проектирования на 50%. Исключительно надежный прототип с ЧПУ прошел ключевые сертификации по безопасности, заложив прочную основу для быстрого вывода продукта на рынок.

Основная философия LS Manufacturing — быть вашим стратегическим консультантом в сфере производства. Благодаря нашим обширным двухсторонним техническим возможностям и богатому опыту, накопленному в ходе практического применения, мы предлагаем объективный анализ и комплексные решения, превосходящие по эффективности отдельные технологии.

Каковы требования к качеству поверхности и точности этих двух технологий?

При сравнении технологий быстрого прототипирования качество поверхности и точность являются важными показателями, определяющими пригодность прототипов. Быстрое прототипирование с ЧПУ и 3D-печать в этом отношении существенно различаются, и понимание этого различия помогает сформировать реалистичные ожидания в отношении качества.

1. ЧПУ: высочайшее качество поверхности и точность

Быстрое прототипирование с ЧПУ — это высокоточный процесс резки , обеспечивающий высокое качество конечного продукта. Он позволяет получать зеркальные поверхности или определённые текстуры, легко сохраняя размерную точность ±0,025 мм и выше. Это означает, что прототипы можно использовать для презентаций за пределами компании, для проверки сборки или в качестве мастер-моделей для литья по выплавляемым моделям без последующей обработки.

2. 3D-печать: зависимость от постобработки для удовлетворения требований применения

Детали, изготовленные с помощью 3D-печати, обычно имеют поверхностные морщины, заметные сразу после выхода из машины – неотъемлемый артефакт послойного производства. Кроме того, усадка при отверждении/охлаждении может привести к незначительным деформациям. Абсолютная точность может быть чрезвычайно высокой, но для достижения гладкой поверхности требуется последующая обработка, такая как шлифовка и пескоструйная обработка, что требует времени и средств.

Эта технология быстрого прототипирования показывает, что если ваш проект требует нестандартной глянцевой поверхности и жёстких допусков по размерам, быстрое прототипирование на станках с ЧПУ — более надёжный вариант. Однако для получения нужной формы в первую очередь требуется точность 3D-печати, а качество поверхности должно быть полностью учтено при постобработке.

Почему «гибридное производство» компании LS Manufacturing является предпочтительным выбором для сложных проектов?

Когда отдельный производственный процесс сталкивается с техническими препятствиями, стратегия «Гибридного производства» LS Manufacturing доказывает свою ценность для достижения конечного успеха. Она выходит за рамки простого сравнения процессов быстрого прототипирования , обеспечивая дополнительные преимущества за счёт интеллектуальной интеграции. Ограничения традиционного производства и наши достижения:

При проектировании литьевых форм традиционная обработка на станках с ЧПУ не позволяет создавать конформные охлаждающие каналы, точно соответствующие форме изделия. Использование 3D-печати также не позволяет удовлетворить чрезвычайно высокие требования к твёрдости поверхности и точности формования полости формы. Столкнувшись с этой дилеммой, компания LS Manufacturing предлагает следующее решение:

1. 3D-печать для функциональных инноваций: компания LS Manufacturing впервые применяет 3D-печать по металлу для непосредственного изготовления сердечников со сложными конформными каналами охлаждения, достигая эффективности охлаждения, недостижимой при использовании традиционных методов производства.
2. ЧПУ обеспечивает базовую точность: мы используем высокоточное быстрое прототипирование с ЧПУ для обработки полости пресс-формы, обеспечивая точность размеров на последнем этапе, чистоту поверхности и прочность, необходимую для выдерживания нагрузок.

Внедрив функциональные вставки, напечатанные на 3D-принтере, в корпус пресс-формы, изготовленный с помощью быстрого прототипирования на станке с ЧПУ, мы добились сокращения времени охлаждения практически на 40%, а также значительно уменьшили деформацию продукции для нашего заказчика.

В этом и заключается суть философии «гибридного производства» компании LS Manufacturing: мы не просто предоставляем процессы, но и оптимальную производственную среду, адаптированную под ваши требования, основываясь на глубоком понимании сравнительных технологий быстрого прототипирования.

Как я могу получить технологические рекомендации LS Manufacturing на основе параметров проекта?

Столкнувшись со сложным выбором между созданием прототипа с помощью ЧПУ или 3D-печати, вам не придётся действовать в одиночку. LS Manufacturing предлагает простую, профессиональную и совершенно бесплатную услугу «Оценка производственной осуществимости», которая позволяет разобрать сложные технологические решения и подготовить объективный отчёт, основанный на спецификациях вашего проекта. Для начала вам необходимо предоставить следующую простую информацию о проекте:

• Требования к файлу 3D-модели и точности: предоставьте информацию о вашей конструкции в качестве основы для сравнительной оценки геометрической сложности, толщины стенок и технологии быстрого прототипирования.
• Свойства материала и среда использования: укажите ваши требования, например, прочность, температурная стабильность или биосовместимость, которыми должен обладать материал, а также то, будет ли прототип использоваться для визуальной демонстрации, проверки сборки или функционального испытания.
• Бюджет, количество и сроки: сообщите нам желаемое количество, бюджет проекта и желаемые сроки. Это необходимо для того, чтобы мы могли предложить вам точные решения для 3D-печати или услуги быстрого прототипирования на станках с ЧПУ.

Получив вашу информацию, наша квалифицированная команда проведет подробный анализ и в течение одного рабочего дня предоставит вам комплексный отчет об оценке, который будет включать предлагаемые процессы, комплексные решения, прозрачное ценообразование и гарантированные сроки поставки.

Если вы разрываетесь между созданием прототипов с помощью ЧПУ и 3D-печати, или вам просто нужно найти баланс между преимуществами гибридного производства, расскажите нам о своих задачах. Отправьте нам параметры вашего проекта сегодня, чтобы получить доступ к нашему эксклюзивному производственному плану, разработанному экспертами, для эффективного и безопасного принятия решений.

Часто задаваемые вопросы

1. Мне нужен прототип, способный выдерживать высокие температуры. Какую технологию мне выбрать?

Мой выбор — быстрое прототипирование на станках с ЧПУ. Эта технология позволяет обрабатывать инженерные пластики с высокой термостойкостью, такие как PEEK и ULTEM, а также металлы, например, титановые сплавы, без предварительной обработки. Получаемый продукт представляет собой уплотненную микроструктуру с термостойкостью и механическими свойствами, аналогичными свойствам готовой детали, и может выдерживать температуру более 150 °C. Однако детали, изготовленные на 3D-принтере, подвержены проблемам с межслойным сцеплением и пористостью, что приводит к снижению производительности и надежности при длительном воздействии высоких температур.

2. Если мой дизайн, вероятно, будет часто меняться, какой метод будет более экономически эффективным?

3D-печать настоятельно рекомендуется на ранних этапах. На этапе проверки концепции проект, скорее всего, придётся многократно менять. 3D-печать исключает необходимость повторного изготовления инструментов и приспособлений; редактирование цифрового файла позволяет вносить изменения очень быстро и с низкой стоимостью каждой правки. Если проект в конечном итоге будет заморожен, и потребуется обширная функциональная проверка, можно использовать ЧПУ для создания высокопроизводительных прототипов. Такой двойной подход обеспечивает максимальную общую стоимость.

3. Можно ли с помощью быстрого прототипирования с ЧПУ создавать такие же сложные внутренние решетчатые структуры, как и с помощью 3D-печати?

Прямое производство, как правило, невозможно. Физическая доступность станков с ЧПУ ограничена траекториями обработки, поэтому они не могут работать с закрытыми полостями и обработанными внутренними сетками. В этом заключается неотъемлемое преимущество технологии 3D-печати. ​​Однако для деталей сложной формы или многокомпонентных сборочных конструкций ЧПУ позволяет разбить деталь на отдельные части для достижения точной обработки, а затем выполнить высокоточную сборку для достижения конечной функциональности.

4. Предлагает ли LS Manufacturing обе услуги?

Да, мы это делаем, и в этом наше главное преимущество. Мы располагаем полным спектром обрабатывающих центров с ЧПУ и мощностями 3D-печати промышленного уровня . Это позволяет нам давать вам максимально объективные рекомендации по технологическим процессам, соответствующие потребностям вашего проекта (например, производительности, стоимости и срокам поставки), не искажая их в пользу возможностей нашего оборудования, поэтому вы всегда получаете оптимальное производственное решение, отвечающее вашим потребностям.

Краткое содержание

При выборе между 3D-печатью и быстрым прототипированием на станках с ЧПУ не существует универсального решения. Ключевым моментом является точное соответствие требований к производительности, срокам и бюджету конкретного проекта преимуществам каждого процесса.

Будучи вашим надежным технологическим консультантом, LS Manufacturing использует свои глубокие технические знания и богатый практический опыт, чтобы предоставлять вам объективное сравнение процессов и комплексные решения. Это гарантирует, что каждое решение по прототипированию будет иметь идеальный баланс стоимости, эффективности и качества, создавая прочную основу для успеха продукта.

Свяжитесь с LS Manufacturing сегодня и предоставьте свои 3D-файлы и спецификации проекта, чтобы воспользоваться нашими экспертными консультационными услугами по производству. LS Manufacturing обещает предоставить вам полное «Сравнение процессов и предложение» в течение 24 часов , включая чёткие рекомендации по процессу, открытые цены и гарантированные сроки поставки.