پرینت سه بعدی یا ماشینکاری CNC؟ کدام برای نمونه‌سازی مناسب‌تر است؟
وقتی صحبت از فناوری‌های تولید به میان می‌آید، هیچ کدام از فناوری‌های امروزه به اندازه ماشینکاری CNC و پرینت سه بعدی محبوب نیستند. هر دو فناوری کار را برای تولیدکنندگان آسان‌تر و طراحی‌های پیچیده‌تری را ممکن می‌کنند و سود کلی را بدون هزینه اضافی به حداکثر می‌رسانند.
با این حال، این سوال باقی می‌ماند که کدام یک انتخاب بهتری است؟ مقایسه CNC در مقابل چاپ سه بعدی یک بحث قدیمی است که پاسخ روشنی ندارد.
هر دو فناوری مزایای خود را دارند، اما انتخاب مناسب برای شما به عوامل زیادی بستگی دارد. این متن نگاهی کوتاه به ماشینکاری CNC در مقابل چاپ سه بعدی می‌اندازد و برخی از عوامل یا ملاحظات اصلی را که نوع فناوری مناسب را برای شما تعیین می‌کنند، مورد بحث قرار می‌دهد.
تولید افزاینده در مقابل تولید کاهنده
قبل از پرداختن به بحث پرینت سه بعدی در مقابل ماشینکاری CNC، بهتر است درک مناسبی از هر دو فناوری و فرآیند تولید داشته باشیم.
تفاوت اساسی بین ماشینکاری 3DP و CNC در نحوه ایجاد شکل نهایی است. در فرآیند CNC، شما با یک بلوک شروع می‌کنید و اضافات را از روی آن حذف می‌کنید تا هندسه مورد نیاز خود را به دست آورید. به همین دلیل است که به آن تولید کاهنده نیز می‌گویند. از سوی دیگر، تولید افزاینده یا پرینت سه بعدی، چندین لایه مواد را برای ایجاد قطعه اضافه می‌کند. جدای از فرآیند، تفاوت‌های متعددی بین ساخت افزاینده و کاهنده نیز وجود دارد. در ادامه مقاله نگاهی کوتاه به اصول آنها خواهیم داشت.
پرینت سه بعدی چیست؟
پرینت سه بعدی یک تکنیک تولیدی معروف و انعطاف‌پذیر با مزایا و کاربردهای صنعتی متعدد است. این اصطلاح با ساخت افزاینده قابل تعویض است که یک اصطلاح کلی برای همه تکنیک‌های مشابه با پرینت سه‌بعدی است. واحدهای تولیدی افزاینده، هر بخش را به صورت لایه‌ای می‌سازند که انعطاف‌پذیری و تطبیق‌پذیری طراحی را بهتر می‌کند. پرینت سه بعدی روشی سریع و توصیه شده برای نمونه‌سازی یا تولید نسخه پروتوتایپ می باشد؛ زیرا برای موارد کوچکتر، سریعتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر میباشد.
نکته مهم دیگر در مورد پرینت سه بعدی این است که انواع مختلفی دارد. این به معنای آزادی بیشتر در انتخاب بین مواد، تکنیک، سرعت، زمان پایان، هزینه و سایر عوامل فنی برای به دست آوردن نتایج دقیقی است که برای یک پروژه می‌خواهید.
تکنیک‌های چاپ سه بعدی
صنعت مدرن از روش‌های متعددی برای به دست آوردن نتایج مطلوب از فناوری چاپ سه بعدی استفاده می‌کند. با این حال، تکنیک‌های چاپ سه بعدی زیر رایج‌ترین روش‌ها در سراسر صنعت هستند:
- بایندر جتینگ
- جت کردن مواد
- اکستروژن مواد
- پلیمریزاسیون Vat
- پودر بستر فیوژن
- رسوب مستقیم انرژی
- لمینیت ورق
یک تصور غلط و رایج در مورد پرینت سه بعدی وجود دارد که فقط به ترموپلاستیک‌ها و سایر ترکیبات مشابه محدود می‌شود. با این حال، اکنون واقعیت کاملاً متفاوت است. امروزه پرینت سه بعدیِ فلزات، ترکیبات زیستی، سرامیک‌ها و سایر مواد نیز امکان پذیر است که به تطبیق پذیری کلی این فناوری می‌افزاید.
تصور اشتباه مربوط به استفاده از ترموپلاستیک‌ها تنها از این واقعیت ناشی می‌شود که هنوز هم متداول ترین ماده برای کاربردهای پرینت سه بعدی است. یکی از مهم‌ترین کاربردهای این نوع فرایند تولید، نمونه‌سازی سریع محصولات برای آزمایش مسئولیت طراحی است. ترموپلاستیک‌ها برای این کار انتخابی عالی هستند زیرا سریعتر فراوری و تولید می‌شوند و پرینت سه‌بعدی ترموپلاستیک‌ها نسبت به دیگر مواد ارزان‌تر هستند.
به دلیل هزینه‌های مرتبط و زمان مورد نیاز، هنوز محدودیت‌هایی در فناوری چاپ سه بعدی مربوط به تولید حجم نیز وجود دارد. با این حال، این فناوری با سرعتی سرسام‌آور در حال پیشرفت است و پتانسیل زیادی برای کاربردهای صنعتی دارد.
ماشینکاری CNC چیست؟
ماشینکاری CNC یک فرآیند پیشرفته است که جایگزین انسان در فرآِیند ماشینکاری می‌شود. یک دستگاه CNC از یک کامپیوتر برای اندازه گیری حرکت مورد نیاز ابزار برش دستگاه استفاده می‌کند و دقیق ترین نتایج را ارائه می‌دهد. برای CNC، این فرآیند از مدل CAD شروع می‌شود که کامپیوتر از آن برای ترجمه به کدهای G یا M-code استفاده می‌کند. این کدها زبان‌های تخصصی هستند که ماشین CNC برای ایجاد شکل دلخواه شما آن ها درک و اجرا می‌کنند.
جدا از دقت عالی، یکی از مواردی که ماشینکاری CNC را برای صنعت بسیار مطلوب می‌کند، تکرارپذیری است. اگر آن را با روش ماشینکاری سنتی مقایسه کنید، به مهارت‌های کلی اپراتور بستگی دارد. علاوه بر این، نتایج بسیار متفاوت خواهد بود زیرا غیر ممکن است که اپراتور در طول روز به یک شکل عمل کند. ماشینکاری CNC این مشکل را ندارد زیرا کامپیوترها کنترل کامل سیستم را در دست دارند و نیازی به کمک بسیار کمی دارند.
با ماشین‌های CNC، می‌توانید مزایای فراوانی را تجربه کنید؛ مانند افزایش راندمان، افزایش سرعت تولید و هزینه‌های کمتر با حداقل ریسک و خطرات. این امر امکان‌سنجی فناوری را برای هر کسب و کاری افزایش می‌دهد و یکی از مهم‌ترین دلایل پذیرش کلی آن در جهان است.
تفاوت CNC و پرینت سه بعدی: 10 نکته قبل از انتخاب آنها
یکی از مهم‌ترین تصمیماتی که هر طراح یا مهندس محصول قبل از شروع تولید می‌گیرد، انتخاب روش مناسب برای ساخت محصول است. یافتن تعادل کامل بین هزینه، سرعت و دقت برای بهترین عملکرد و حداکثر سود ضروری است. اگر محصول به سمت یک پارامتر به قیمت دیگری متمایل شود، نتیجه نهایی با آنچه که شما نیاز دارید فاصله خواهد داشت. به همین دلیل است که مرحله طراحی به منابع زیادی نیاز دارد که برای متعادل کردن عوامل فنی و هزینه‌های کلی نیاز دارید.
هنگام تصمیم گیری در مورد ماشینکاری CNC در مقابل چاپ سه بعدی، علاوه بر محدودیت‌های سرعت، زمان و هزینه، ملاحظات زیادی نیز وجود دارد. در ادامه به برخی از مهم‌ترین ملاحظات برای تصمیم‌گیری هر کسب و کاری بین این دو فناوری اشاره می‌کنیم.
مواد
انتخاب مواد مهم‌ترین مساله در انتخاب روش ساخت می باشد. انتخاب مواد مناسب همچنان بزرگترین محدودیت تکنولوژیکی برای چاپ سه بعدی است. همانطور که گفتیم، امروزه امکان چاپ سه بعدی مواد مختلف از فلزات گرفته تا سرامیک نیز وجود دارد. با این حال، هنوز محدودیت‌های زیادی در مورد خواص مکانیکی کلی قطعه شما وجود دارد.
به عنوان مثال، قطعات فلزی که با روش پرینت سه بعدی ایجاد شده اند، مقاوم در برابر خستگی نیستند و ممکن است قبل از آماده شدن برای استفاده به عملیات حرارتی زیادی نیاز داشته باشند. این امر می‌تواند باعث شود که هزینه کلی سر به فلک کشیده و فرآیند را برای کسب و کار شما غیر قابل اجرا کند. ماشینکاری CNC از این نظر انتخاب بهتری خواهد بود زیرا می‌تواند به سرعت فلز را پردازش کند و نیازی به عملیات حرارتی ندارد.
با این حال، مواد زیادی وجود دارد که پرینت سه بعدی برای آنها نیز انتخاب بهتری خواهد بود. در نهایت همه چیز به مشخصات پروژه برمی گردد و شما باید با در نظر گرفتن تمامی عوامل مرتبط تصمیم مناسب را بگیرید.
حجم تولید
تعداد و حجم تولید، یکی دیگر از ملاحظات مهمی است که فرآیند تولید مناسب را برای شما تعیین می‌کند. صنعت تولید در طول قرن‌های گذشته، بر مفهوم بهینه‌سازی در مقیاس تکیه کرده است. این بدان معناست که هرچه قطعات بیشتری تولید کنید، تولید شما مقرون‌به‌صرفه‌تر خواهد بود. امروزه هر دو فناوری CNC و چاپ سه بعدی در حجم تولید نقش دارند.
دستگاه‌های CNC به طور خودکار قطعه مورد نیاز را با حداقل نیروی انسانی در حین کار تولید می‌کنند. از سوی دیگر، چاپ سه بعدی یک انتخاب رایج برای ایجاد نمونه‌های اولیه و حتی قالب‌های پیچیده برای تولید حجم بیشتر با استفاده از روش‌هایی مانند ریخته گری است. با این حال، اگر حجم تولید عامل تعیین‌کننده باشد، بیشتر تولیدکنندگان به دلیل هزینه‌های اضافی پرینت سه‌بعدی و استفاده کمتر از نیروی انسانی، از ماشینکاری CNC استفاده می‌کنند.
اندازه قطعه
یکی دیگر از ملاحظات ضروری هنگام تصمیم‌گیری بین CNC در مقابل چاپ سه بعدی، اندازه قطعه است. به طور کلی، دستگاه‌های CNC به دلیل اندازه بزرگترشان و کاهنده بودن فرایند تولیدشان، می‌توانند قطعات بزرگ‌تری را تولید کنند. پرینترهای سه بعدی هزینه‌های مرتبط زیادی دارند که فراتر از اندازه معین را غیرممکن می‌کند. به همین دلیل، بهترین عملکرد در نظر گرفتن مشخصات پروژه است. با این حال، این اصل کلی که CNC انتخاب بهتری برای قطعات بزرگتر است در بیشتر موارد صادق است.
پیچیدگی طراحی
پیچیدگی طراحی یکی از مواردی است که پرینترهای سه بعدی در آن می‌درخشند. از آنجایی که آنها مستقیماً از مدل CAD توسعه می‌یابند، تقریباً هیچ طرحی وجود ندارد که چاپگرهای سه بعدی نتوانند از عهده آن برآیند. ماشینکاری، چه طراحی سنتی و چه طراحی CNC، نیاز به ورودی زیادی از متخصصان دارد تا اطمینان حاصل شود که هیچ مانعی برای ابزار برش وجود ندارد. بنابراین بسیاری از طرح‌های پیچیده را غیر عملی یا غیر ممکن می‌کند.
از سوی دیگر، چاپ سه بعدی نه تنها از همه این محدودیت‌ها عاری است، بلکه می‌تواند یک قدم پا را فراتر گذاشته و طرح‌های توخالی و سایر ویژگی‌هایی را که برای سایر تکنیک‌های ساخت امکان‌پذیر نیست، کنترل کند.
دقت ابعادی
دقت ابعادی مورد نیاز نیز بر روی تکنیک مناسب شما تاثیر خواهد داشت. هم ماشین‌های CNC و هم چاپگرهای سه بعدی کاملا دقیق هستند و نتایج ثابتی را ارائه می‌دهند. با این حال، ماشین‌های CNC همچنان به ورودی اولیه اپراتور و کدهای G/M بستگی دارند؛ اما پرینترهای سه بعدی این مشکل را ندارند و به شما نتایج ثابتی ارائه می‌دهند. با این حال، تفاوت آنها برای اکثر برنامه‌های رایج بسیار کوچک و ناچیز است.
پرداخت سطح
پرداخت سطح یکی از زمینه‌هایی است که ماشین‌های CNC برنده آشکار آن هستند. با توجه به شرایط مناسب، ماشین‌های CNC در مقایسه با پرینترهای سه بعدی، سطح با کیفیت‌تری را ارائه می‌دهند.
دلیل اصلی این تفاوت، این واقعیت است که چاپگرهای سه بعدی برای نمونه‌های اولیه و قطعاتی طراحی شده‌اند که نیاز به پردازش بیشتری دارند. اما ماشین‌های CNC برای تولید محصولات نهایی ساخته شده‌اند که آماده عرضه به بازار هستند؛ بنابراین قابلیت پرداخت سطح بسیار پیشرفته‌تری دارند.
سرعت
به طور کلی، دستگاه‌های CNC می‌توانند قطعات را بسیار سریعتر از چاپگرهای سه بعدی تولید کنند. با این حال، زمان کلی تنها به نرخ‌های برش بستگی ندارد، بلکه زمان شروع ماشینکاری، اندازه و سایر نیازهای پیش پردازش به همراه سایر عوامل، سرعت کلی فرآیند را تعیین می‌کند. قاعده کلی این است که برای قطعات کوچکتر، چاپگرهای سه بعدی گزینه سریع‌تری هستند؛ زیرا آنها شروع به ساختن فوری قطعه می‌کنند. اما با این حال، CNC انتخاب مناسب‌تری برای قطعات بزرگتر خواهد بود.
الزامات پس از پردازش
دستگاه‌های CNC قطعه ای را ارائه می‌دهند که 100٪ آماده عرضه به بازار است. چاپگرهای سه بعدی کمی متفاوت هستند. کاربردهای رایج آنها مربوط به نمونه‌سازی یا کمک به ایجاد قالب است. برای هر دو مورد، پرداخت سطح خشن به خوبی کار می‌کند. در غیر این صورت، قبل از اینکه برای هر برنامه دیگری آماده شود، باید آن را بیشتر پردازش کنید.
جدای از آن، قطعات فلزی پرینت سه بعدی حتی نیاز به عملیات حرارتی دیگری نیز دارند. با توجه نحوه عملکرد دستگاه پرینت سه بعدی، قطعه توسعه یافته دارای استحکام خستگی و خواص ضربه‌ای زیاد نیست. عملیات حرارتی به ساختار داخلی این امکان را می‌دهد تا بهتر تنظیم شوند و عملکرد بهتری ارائه دهند. با این حال، هنوز به خوبی قطعات CNC کار نخواهند کرد.
سازگاری پرینت سه بعدی و CNC با محیط زیست
پرینت سه بعدی و CNC می‌توانند با مواد زیادی کار کنند. فرآیند CNC به طور کلی عاری از مواد مضر است در حالی که چاپگرهای سه بعدی از پلاستیک‌های ترموس بیشتری برای نمونه‌سازی استفاده می‌کنند. اگر به درستی استفاده شوند، می‌توانند راهی عالی برای بازیافت پلاستیکی باشند؛ در غیر این صورت، برای طولانی ترین زمان در چرخه طبیعت باقی خواهند ماند. بنابراین، بسته به کاربرد و تعهد شما به محیط، هر دو چاپ CNC و سه بعدی می‌توانند گزینه‌های سازگار با محیط زیست باشند.
بودجه تولید پرینت سه بعدی و CNC
هر دو روش استفاده از CNC و پرینت سه بعدی دارای برخی هزینه‌های مرتبط هستند. برای قطعات کوچکتر و یکبار مصرف، قیمت خدمات پرینت سه بعدی کمتر است. با این حال، تولید حجمی نیاز به عملیات مداوم دارد و CNC گزینه بهتری برای آن میباشد.
برای درک بهتر این مساله، مثال یک خودرو را در نظر بگیرید. به دلیل کاربرد و سروکار داشتن با زندگی کاربران، به بهترین کیفیت و فاکتورهای فنی نیاز دارید. به طور مشابه، طبیعی است که به دنبال راه‌حل‌هایی باشید که به دلیل رقابت در بازار و اصول اساسی امکان‌سنجی کسب و کار، هزینه کمتری دارند. همچنین ضروری است که فرآیند انتخابی شما به اندازه کافی سریع باشد. اگر شما در حال ساخت قطعه‌ای باشید که رقبایتان در بازه زمانی مشابه 10 مورد از آن را تولید می‌کنند، کسب و کار شما به طور طبیعی درآمد خود را از نظر هزینه از دست می‌دهد.
هر دو مورد نیاز به هزینه، سرمایه و عملیات قابل توجهی دارند. همچنین برای قطعات کوچکتر، پرینت سه بعدی مقرون به صرفه‌تر است.
شباهت‌های کلیدی بین چاپ سه بعدی و ماشینکاری CNC
به طور طبیعی، هم پرینت سه بعدی و هم ماشینکاری CNC فناوری‌های کاملاً متفاوتی با کاربردها و تمرکزهای جداگانه هستند. با این حال، یک شباهت بزرگ بین آنها نیز وجود دارد. هم ماشینکاری CNC و هم پرینت سه بعدی از مدل CAD شروع می‌شود. برای CNC، مدل به عنوان مرجع کدهای G/M عمل می‌کند در حالی که چاپگرهای سه بعدی مستقیماً از آن برای شروع تولید لایه‌هایی که قطعه یا محصول نهایی را تشکیل می‌دهند، استفاده می‌کنند.
آیا ماشینکاری CNC بهتر از پرینت سه بعدی است؟
هر کسی که با حوزه تولید مرتبط باشد، می‌داند که هیچ راه‌حل واحدی وجود ندارد که تمام مشکلات تولید، در هر صنعتی را حل کند.
ماشینکاری CNC و پرینت 3D راه حل‌های مناسبی برای بسیاری از مسائل تولید هستند، اما تقریبا غیر ممکن است که یکی را جایگزین بهتری برای دیگری معرفی کنیم. هر دو فناوری مجموعه‌ای از مزایا و معایب خود را دارند که در نهایت تعیین می‌کند که کدام فناوری جایگزین بهتری برای شما است.
به عنوان مثال، نمونه چاپگرهای سه بعدی را در نظر بگیرید. آنها انعطاف پذیری عالی را ارائه می‌دهند و ایجاد حتی پیچیده ترین قطعات و اشیاء را ممکن می‌سازند. با این حال، هزینه هر قطعه‌ای که ارائه می‌دهند بدون توجه به تعداد قطعاتی که ایجاد می‌کنید یکسان باقی می‌ماند. از سوی دیگر، فناوری CNC به شما این امکان را می‌دهد به صرفه جویی در مقیاس دست یابید که می‌تواند هزینه‌های کلی شما را تا حد قابل توجهی کاهش دهد.
نمونه‌های بی‌شمار دیگری نیز وجود دارد که در آنها برای ساخت قطعات هم پرینت سه بعدی و هم CNC می‌توانند کار را به انجام برسانند. اما شما باید با در نظر گرفتن زمان، بودجه و سایر عوامل فنی گزینه مورد نظر خود را انتخاب کنید؛ این امر انتخاب فناوری بهتر در میان پرینت CNC و سه بعدی را واقعاً دشوار می‌کند.
وقتی صحبت از تولید به میان می‌آید، هیچ چیز نمی‌تواند جایگزین تجربه شود. به همین دلیل است که بسیاری از کسب و کارها از خدمات تولید شخص ثالث برای اطمینان از نتایج ثابت و دقیق استفاده می‌کنند. چنین خدماتی به شما این امکان را می دهد که بدون صرف هزینه گزاف در قالب سرمایه گذاری، همان سطح کیفیت را در محصولات خود حفظ کنید. برای بهترین خدمات ماشینکاری CNC و خدمات چاپ سه بعدی، شاید طبیعی ترین انتخاب برای کسب و کار شما فبری نکست باشد.
