金屬3D打印對比CNC數(shù)控加工，是互補還是二選一？

來源：Materialise

更好的設計自由度和靈活性是減少浪費、提高生產(chǎn)效率和獲得功能增益的驅(qū)動因素。金屬3D打印的核心優(yōu)勢逐漸為市場所熟知，同時，重復性大批量生產(chǎn)、表面精加工、尤其是與精密公差有關的需求仍然是CNC加工的優(yōu)勢所在。但是，如果他們之間沒有競爭呢？不是二選一的關系呢？

我們就這個問題，采訪了Materialise金屬3D打印技術經(jīng)理Ingo Uckelmann先生，討論為什么在許多情況下，這兩種制造技術可以（而且應該）互補而不是對立。

Q：Materialise
A：Ingo Uckelmann

Q：選擇使用金屬3D打印制造部件的關鍵不就是因為它比其它技術（包括CNC加工）更具優(yōu)勢嗎？

A：“不是這樣的，這是一直以來的誤解。金屬3D打印和其他制造技術或工藝一樣，有它獨特的優(yōu)勢和劣勢，需要根據(jù)手頭的任務進行權衡。它的關鍵在于為制造商提供了一種選擇——另一種做事的方式�！�

“關于CNC加工，一些關鍵的差異為金屬3D打印帶來了機會。例如，采用減材制造工藝，CNC加工相比金屬3D打印會導致更多的原材料浪費。金屬的原材料更為昂貴，以鈦合金為例，成本效益尤為重要。”

“因為CNC加工基本上是使用特殊的切割工具對部件進行成型，這也意味著對這種工具的需求。如果沒有這種特殊工具，還需要另外的工藝來制造工具，例如創(chuàng)建一個退刀槽。這也意味著即使在使用五軸加工的情況下，固定部件還是有很多特征無法被加工出來。 圓柱形刀具在加工“完整的角度”上是有困難的。內(nèi)部直角需要通過退刀槽來實現(xiàn)，否則會出現(xiàn)弧形邊�！�

“對于增材工藝，由于3D打印不需要除支撐以外的任何部件定制化工具，所以也沒有弧形邊的問題。3D打印可以實現(xiàn)更復雜的幾何形狀，包括內(nèi)置流道，能夠幫助減輕部件重量、增加功能等。大體上，可用軟件設計代替創(chuàng)建實體工具�！�

Q：但是這些優(yōu)勢卻不意味著3D打印總是最好的方案？

A：“是的，CNC加工也有明顯的優(yōu)勢。其中之一是更高的精度——每個軸上僅幾微米的誤差，這意味著，無需經(jīng)過額外的加工處理，就可以實現(xiàn)非常高的表面精度。在公差方面，CNC加工通常也優(yōu)于3D打印，因為它不需要‘熱處理和再加工’過程。另外，CNC加工非常適用于重型部件加工�！�

“在用不到內(nèi)置流道、復雜幾何結(jié)構(gòu)、輕量化和合并組件等3D打印設計/功能優(yōu)勢的情況下，小批量部件生產(chǎn)采用CNC加工速度更快、成本也更低�！�

“問題在于，很多制造商認為必須基于這些優(yōu)勢與劣勢選擇其中一種技術。實際上，他們的優(yōu)勢如果應用得當，可以結(jié)合起來提供更大的機會�！�

Q：您能否舉例說明制造商如何從這些互補的優(yōu)勢中獲益？

A：“我之前提到公差問題。對于許多汽車、航空航天和其他高精度產(chǎn)品，金屬部件的要求公差超出了3D打印可以提供的公差。但是，3D打印提供的設計靈活度（通常用于輕量化/增強人體工程學）又正是這些應用所需的。在3D打印部件的基礎上使用CNC加工可提供兩全其美的優(yōu)勢，在某些情況下，公差可低至±0.005 mm。”

“同樣，考慮到要求精密公差的精細表面處理，特別是需要與其他部件精確配合的部件，可用3D打印將部件制造稍微大些，再用CNC加工，例如5軸銑削，以達到精度要求。”

“材料上也有優(yōu)勢。以前，3D打印技術由于受材料的限制，不能利用鈦、鋁、鉻鎳鐵合金和不銹鋼在強度、耐腐蝕性、熱性能方面的機械性能特性。如今除了這些材料，越來越多的合金/超合金可用于3D打印，也可用CNC加工進行精確的精度處理。產(chǎn)品開發(fā)工程師在使用他們所熟悉的材料上有了更大的靈活性。”

“同樣重要的是，使用3DP進行設計優(yōu)化可以獲得特定的形狀或功能優(yōu)勢，金屬部件的3D打印文件也可以針對CNC加工進行優(yōu)化，幫助制造商以更低的成本實現(xiàn)他們想要的規(guī)格。使用CNC制造復雜的金屬部件時，旋轉(zhuǎn)、重新定位、工藝復雜性和定制夾具很常見，但成本很高。可以通過使用3D打印來最小化或完全消除“初始結(jié)構(gòu)上的限制”，最后將簡單又特別關鍵的后處理工作交給CNC機器，例如添加螺紋�！�

“另外，除了設計/性能優(yōu)勢之外，相比定制化開發(fā)注塑方案，結(jié)合3D打印和CNC的優(yōu)勢來生產(chǎn)金屬部件通常更快、更具成本效益。將這些特點與數(shù)字化制造工藝所提供的設計迭代優(yōu)勢相結(jié)合，你就能很清楚的知道為什么這種金屬部件生產(chǎn)的‘強大組合’，能夠引起制造商的興趣了�！�

Q：既然這兩種制造方法都是數(shù)字化的，是不是意味著他們可以輕易設置為單獨的流程？

A：“是的，實際上這種優(yōu)勢也是我們將CNC加工添加到3D打印制造中的主要原因�！�

“了解到部件將最終被CNC加工完成后，就能在3D打印部件的設計階段最大化利用這一潛能，通過數(shù)據(jù)設置實現(xiàn)與CNC要求的完美銜接，從而簡化生產(chǎn)和產(chǎn)品加工。我們?yōu)榭蛻籼峁�‘一體化’解決方案，結(jié)合3D打印在特定形狀和功能上的復雜設計以及CNC的精度優(yōu)勢。同時這也消除了由于兩個完全獨立的流程所導致的額外交付期和管理延遲：打印和銑削部件的周轉(zhuǎn)時間可低至12個工作日�！�

“對我們來說，這種結(jié)合對于更長遠的開發(fā)3D打印軟件與技術，推進金屬3D打印進程來說是一個機會�，F(xiàn)在進入這一領域正是時候，我們期待能夠幫助客戶抓住這一機遇�！�

Materialise始終在您身邊，幫助您解決生產(chǎn)制造的挑戰(zhàn)。如果您需要進行產(chǎn)品設計，我們可以給您指導與建議。
來源：Materialise