金屬3D打印對(duì)比CNC數(shù)控加工，是互補(bǔ)還是二選一？

來(lái)源：Materialise

更好的設(shè)計(jì)自由度和靈活性是減少浪費(fèi)、提高生產(chǎn)效率和獲得功能增益的驅(qū)動(dòng)因素。金屬3D打印的核心優(yōu)勢(shì)逐漸為市場(chǎng)所熟知，同時(shí)，重復(fù)性大批量生產(chǎn)、表面精加工、尤其是與精密公差有關(guān)的需求仍然是CNC加工的優(yōu)勢(shì)所在。但是，如果他們之間沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)呢？不是二選一的關(guān)系呢？

我們就這個(gè)問(wèn)題，采訪(fǎng)了Materialise金屬3D打印技術(shù)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(shù)可以（而且應(yīng)該）互補(bǔ)而不是對(duì)立。

Q：Materialise
A：Ingo Uckelmann

Q：選擇使用金屬3D打印制造部件的關(guān)鍵不就是因?yàn)樗�比其它技術(shù)（包括CNC加工）更具優(yōu)勢(shì)嗎？

A：“不是這樣的，這是一直以來(lái)的誤解。金屬3D打印和其他制造技術(shù)或工藝一樣，有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，需要根據(jù)手頭的任務(wù)進(jìn)行權(quán)衡。它的關(guān)鍵在于為制造商提供了一種選擇——另一種做事的方式�！�

“關(guān)于CNC加工，一些關(guān)鍵的差異為金屬3D打印帶來(lái)了機(jī)會(huì)。例如，采用減材制造工藝，CNC加工相比金屬3D打印會(huì)導(dǎo)致更多的原材料浪費(fèi)。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?yàn)镃NC加工基本上是使用特殊的切割工具對(duì)部件進(jìn)行成型，這也意味著對(duì)這種工具的需求。如果沒(méi)有這種特殊工具，還需要另外的工藝來(lái)制造工具，例如創(chuàng)建一個(gè)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(wú)法被加工出來(lái)。 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(guò)退刀槽來(lái)實(shí)現(xiàn)，否則會(huì)出現(xiàn)弧形邊。”

“對(duì)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(méi)有弧形邊的問(wèn)題。3D打印可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)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(shè)計(jì)代替創(chuàng)建實(shí)體工具�！�

Q：但是這些優(yōu)勢(shì)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(shì)。其中之一是更高的精度——每個(gè)軸上僅幾微米的誤差，這意味著，無(wú)需經(jīng)過(guò)額外的加工處理，就可以實(shí)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?yàn)樗�不需要‘熱處理和再加工’過(guò)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(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)、輕量化和合并組件等3D打印設(shè)計(jì)/功能優(yōu)勢(shì)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(wèn)題在于，很多制造商認(rèn)為必須基于這些優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)選擇其中一種技術(shù)。實(shí)際上，他們的優(yōu)勢(shì)如果應(yīng)用得當(dāng)，可以結(jié)合起來(lái)提供更大的機(jī)會(huì)�！�

Q：您能否舉例說(shuō)明制造商如何從這些互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)中獲益？

A：“我之前提到公差問(wèn)題。對(duì)于許多汽車(chē)、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(shè)計(jì)靈活度（通常用于輕量化/增強(qiáng)人體工程學(xué)）又正是這些應(yīng)用所需的。在3D打印部件的基礎(chǔ)上使用CNC加工可提供兩全其美的優(yōu)勢(shì)，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(xì)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(dá)到精度要求�！�

“材料上也有優(yōu)勢(shì)。以前，3D打印技術(shù)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(qiáng)度、耐腐蝕性、熱性能方面的機(jī)械性能特性。如今除了這些材料，越來(lái)越多的合金/超合金可用于3D打印，也可用CNC加工進(jìn)行精確的精度處理。產(chǎn)品開(kāi)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(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化可以獲得特定的形狀或功能優(yōu)勢(shì)，金屬部件的3D打印文件也可以針對(duì)CNC加工進(jìn)行優(yōu)化，幫助制造商以更低的成本實(shí)現(xiàn)他們想要的規(guī)格。使用CNC制造復(fù)雜的金屬部件時(shí)，旋轉(zhuǎn)、重新定位、工藝復(fù)雜性和定制夾具很常見(jiàn)，但成本很高。可以通過(guò)使用3D打印來(lái)最小化或完全消除“初始結(jié)構(gòu)上的限制”，最后將簡(jiǎn)單又特別關(guān)鍵的后處理工作交給CNC機(jī)器，例如添加螺紋�！�

“另外，除了設(shè)計(jì)/性能優(yōu)勢(shì)之外，相比定制化開(kāi)發(fā)注塑方案，結(jié)合3D打印和CNC的優(yōu)勢(shì)來(lái)生產(chǎn)金屬部件通常更快、更具成本效益。將這些特點(diǎn)與數(shù)字化制造工藝所提供的設(shè)計(jì)迭代優(yōu)勢(shì)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(qiáng)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(shè)置為單獨(dú)的流程？

A：“是的，實(shí)際上這種優(yōu)勢(shì)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(shè)計(jì)階段最大化利用這一潛能，通過(guò)數(shù)據(jù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)與CNC要求的完美銜接，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)和產(chǎn)品加工。我們?yōu)榭蛻?hù)提供‘一體化’解決方案，結(jié)合3D打印在特定形狀和功能上的復(fù)雜設(shè)計(jì)以及CNC的精度優(yōu)勢(shì)。同時(shí)這也消除了由于兩個(gè)完全獨(dú)立的流程所導(dǎo)致的額外交付期和管理延遲：打印和銑削部件的周轉(zhuǎn)時(shí)間可低至12個(gè)工作日�！�

“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這種結(jié)合對(duì)于更長(zhǎng)遠(yuǎn)的開(kāi)發(fā)3D打印軟件與技術(shù)，推進(jìn)金屬3D打印進(jìn)程來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì)。現(xiàn)在進(jìn)入這一領(lǐng)域正是時(shí)候，我們期待能夠幫助客戶(hù)抓住這一機(jī)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(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我們可以給您指導(dǎo)與建議。
來(lái)源：Materialise