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Impresión 3D o mecanizado CNC: ¿Cuál es mejor para el prototipaje?

Publicado el abril 16, 2018 por Lucía C.
impresión 3D o mecanizado cnc

La impresión 3D es una tecnología en rápida evolución y con muchas ventajas sobre los métodos de fabricación tradicionales. Sin embargo, aún hay cosas que deben desarrollar, incluyendo que la impresión 3D aún no se puede utilizar de manera efectiva para la producción en masa y tiene una velocidad y accesibilidad limitada. Otra técnica de fabricación para producción baja a media es el mecanizado CNC (control numérico por computadora), una técnica sustractiva bastante común para la creación de piezas. El día de hoy hemos decidido las ventajas y desventajas de cada método para establecer cuál es mejor para ti: impresión 3D o mecanizado CNC.

Fabricación sustractiva vs Fabricación Aditiva

La diferencia clave entre la impresión 3D o el mecanizado CNC es que la impresión 3D es una forma de fabricación aditiva, mientras que el mecanizado CNC es sustractivo. Esto significa que el mecanizado CNC comienza con un bloque de material (llamado espacio en blanco) y corta el material para crear la pieza terminada. Para hacer esto, se usan cortadores y herramientas giratorias que darán forma a la pieza. Algunas de las ventajas del mecanizado CNC incluyen una gran precisión dimensional y muchos materiales compatibles, como madera, metales y plásticos.

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La impresión 3D, o fabricación aditiva, involucra partes que se crean capa por capa utilizando materiales como filamentos de plástico (FDM), resinas (SLA / DLP), plásticos o polvos metálicos (SLS / DMLS / SLM). Usando una fuente de energía como un láser o una extrusora calentada, las capas de estos materiales se solidifican para formar la pieza terminada. Las ventajas de la impresión 3D incluyen su libertad de forma, aplicaciones en muchos sectores, precisión, velocidad y capacidad para reducir costos y peso en las piezas.

Sicnova 3D

Sin embargo, hay varias máquinas que han intentado combinar estas dos formas de fabricación en una. El más notable de estos, el ZMorph 2.0 SX. elegida dentro de nuestra impresoras duales, se comercializa como un molino CNC que también funciona como una impresora 3D. Esto incluye un molino CNC con 3 ejes, así como un cabezal de impresión debido a sus cabezas intercambiables. Además, varias compañías han cerrado recientemente exitosas campañas de Kickstarter con estas máquinas combinadas, como la impresora 3 en 1 de Mooz.

impresión 3D o mecanizado cnc

La impresora 3D ZMorph SX 2.0incluye cabezales de CNC e impresión 3D

Impresión 3D o Mecanizado CNC: Materiales

Tanto la impresión 3D como el mecanizado CNC son compatibles con una amplia variedad de materiales, incluidos los plásticos y los metales. Sin embargo, la impresión 3D está más centrada en los plásticos en general, aunque esto está cambiando rápidamente a medida que aumentan los fabricantes de la impresión 3D de metal como 3D Systems, Arcam, Desktop Metal y Markforged que están desarrollando formas mejores y más asequibles de impresión 3D.

Los plásticos más comúnmente utilizados en CNC incluyen ABS, Nylon (PA66), Policarbonato (PC), Acrílico (PMMA), Polipropileno (PP), POM y PEEK. Un metal muy comúnmente utilizado en el mecanizado CNC es el aluminio, utilizado por las empresas de prototipos para crear prototipos de alta calidad en una variedad de industrias. El aluminio es reciclable, tiene buenas cualidades de protección y puede crear prototipos efectivos para el mecanizado. Otros metales de uso común incluyen acero inoxidable, aleación de magnesio, aleación de zinc, titanio y latón.

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El aluminio es el metal más comúnmente utilizado en el mecanizado CNC, gracias a sus propiedades mecánica

En la impresión 3D, los termoplásticos comúnmente utilizados incluyen ABS, PLA, Nylon, ULTEM, pero también fotopolímeros como ceras, resinas calcinables o biocompatibles. Algunas impresoras 3D también permiten la impresión de partes en arena, cerámica e incluso materiales biológicos. Los metales más comunes utilizados en la impresión 3D incluyen aluminio, acero inoxidable, titanio e inconel. También vale la pena señalar que para imprimir en 3D se requieren máquinas industriales costosas (más de $ 100,000). Algunos materiales como superaleaciones o TPU (material flexible) no se pueden crear con CNC, por lo que se debe utilizar la impresión 3D.

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Algunos plásticos que están disponibles en la impresión 3D y en el mecanizado CNC

Impresión 3D o Mecanizado CNC: utilización

Se sabe que la impresión 3D es más fácil de utilizar que el mecanizado CNC. Esto se debe a que una vez que el archivo está preparado, solo necesita elegir la orientación, el relleno y los soportes de la pieza, si es necesario. Luego, una vez que ha comenzado la impresión, no se requiere un supervisor y se puede dejar la impresora hasta que la pieza esté terminada. Los requisitos posteriores al procesamiento dependen de la tecnología.

Sin embargo, el mecanizado CNC es un proceso mucho más laborioso. Se requiere que un operador capacitado elija entre diferentes herramientas, velocidades de rotación de las herramientas, la ruta de corte y cualquier reposición del material a partir del cual se está creando la pieza. Existen también técnicas de postprocesamiento que pueden requerir más tiempo.

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El mecanizado CNC requiere un operador especializado en la impresión 3D por el contrario, no es necesario.

Precisión, limitaciones de tamaño y complejidad geométrica

Aunque hay varias tecnologías de impresión 3D, hemos elegido comparar el mecanizado CNC con SLS, FDM industrial y la impresión 3D de metal (DMLS). En términos de tolerancia, el mecanizado CNC es superior a todos los procesos de impresión 3D, incluso DMLS. Sin embargo, con espesores de capa mínimos, la superioridad no es tan profunda, y no es tan precisa como  cuando utilizamosDMLS.

Sin embargo, los procesos de impresión 3D de fusión de polvo, como SLS y DMLS, están limitados en su volumen de construcción. Incluso las tecnologías con mayores volúmenes de construcción como FDM no pueden competir con el mecanizado CNC en términos de tamaño máximo de piezas.

La impresión 3D es reconocida por sus ventajas en la creación de piezas con alta complejidad geométrica. Aunque se requieren soportes para algunas tecnologías, la impresión 3D puede crear piezas con geometrías que ningún método de fabricación tradicional puede replicar. Tecnologías como SLS y Multi Jet Fusion de HP pueden incluso hacer esto sin ninguna estructura de soporte.

Tolerance (mm)

Min. Layer Thickness (mm)

Max. build volume (mm)

CNC Milling

± 0.025 – 0.125 mm

cutting depth 0.01 mm

2000 x 800 x 1000 mm

SLS

± 0.3 mm

0.7 – 1.0 mm

300 x 300 x 300 mm

Industrial FDM

± 0.5 mm

0.8 – 1.0 mm

900 x 600 x 900 mm

DMLS

± 0.1 mm

0.4 mm

230 x 150 x 150 mm

Impresión 3D o mecanizado CNC: Costo

Aunque, en promedio, la impresión 3D es más económica, los costos dependen de la cantidad de piezas necesarias y de la rapidez con que las necesite. Para cantidades mayores (de dos dígitos a 100), es probable que el CNC sea más apropiado. Para volúmenes bajos, la impresión 3D es más apropiada y de menor costo. La impresión 3D también es más adecuada si se necesitan prototipos o piezas muy rápidamente. Sin embargo, existen factores adicionales que dificultan la comparación de las dos tecnologías. Estos incluyen materiales que varían en costo (desde materiales baratos como ABS a materiales que pueden costar $ 500 / kg como PEEK) y la reparación y cambio de maquinaria (como cabezales CNC).

Impresión 3D o mecanizado CNC:medio ambiente

Dado que el mecanizado CNC implica cortar material de un bloque original, siempre habrá desechos posteriores. Estas piezas de material deben limpiarse posteriormente y desecharse, lo que se evita al utilizar la la impresión en 3D. Como la fabricación aditiva forma un objeto en la plataforma de construcción a partir del material, no hay desechos, excepto los soportes (en caso de que se utilicen). Esto hace que la impresión 3D sea la más ética de los dos métodos, ya que hay menos residuos. Además de que existen múltiples proyectos ecológicos dentro de la impresión 3D que reutilizan desechos para ser reutilizados como material dentro de las tecnologías de fabricación aditiva.

Conclusión: ¿ Impresión 3D o mecanizado CNC ?

En general, no existe una técnica perfecta y única para todos. Aunque ambos métodos son tecnologías muy competentes y útiles, la más adecuada dependerá del material, la complejidad geométrica, el volumen de fabricación y el presupuesto. Para saber cuál es el mejor para tu trabajo en particular, te aconsejamos que te acerques a un servicio local o internacional y solicites asesoramiento. Si intentas fabricar en tu propia empresa, reflexiona sobre la maquinaria disponible para ti y decide si es apropiada para el trabajo en cuestión.

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Los 4 comentarios

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  1. […] una cantidad limitada de material en comparación con las tecnologías sustractivas (como el mecanizado CNC que crea desperdicios de producción), al simplificar el ensamblaje de partes complejas pero […]

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