impression en 3D est une technologie en plein essor qui présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles. Il a cependant ses problèmes, notamment que l'impression 3D ne peut pas être utilisée efficacement pour la production de masse et est limitée en termes de vitesse et d'accessibilité. Une autre technique de fabrication pour une production faible à moyenne est l'usinage CNC (commande numérique par ordinateur), une technique soustractive assez courante pour la création de pièces. Nous avons décidé de comparer les avantages et les inconvénients de chaque méthode pour déterminer où ces technologies sont les plus appropriées.

Fabrication soustractive vs fabrication additive

La principale différence entre l'impression 3D et l'usinage CNC est que l'impression 3D est une forme de fabrication additive, tandis que l'usinage CNC est soustractif. Cela signifie que l'usinage CNC commence par un bloc de matériau (appelé ébauche) et découpe le matériau pour créer la pièce finie. Pour ce faire, des fraises et des outils de filature sont utilisés pour façonner la pièce. Certains avantages de l'usinage CNC incluent une grande précision dimensionnelle ainsi que de nombreux matériaux compatibles, notamment le bois, les métaux et les plastiques. L'impression 3D, ou fabrication additive, consiste à créer des pièces couche par couche à l'aide de matériaux tels que des filaments plastiques (FDM), des résines (SLA/DLP), des poudres plastiques ou métalliques (SLS/DMLS/SLM). À l'aide d'une source d'énergie telle qu'un laser ou une extrudeuse chauffée, des couches de ces matériaux sont solidifiées pour former la pièce finie. Les avantages de l'impression 3D incluent sa liberté de forme, ses applications dans de nombreux secteurs, sa précision, sa rapidité et sa capacité à réduire les coûts et le poids des pièces.

Principales similitudes entre l'impression 3D et l'usinage CNC

L'usinage CNC et l'impression 3D ont quelques points communs :

Ils fabriquent des produits 3D basés sur des modèles 3D.

Ils le font en suivant les instructions d'un ordinateur.

Ils sont compatibles avec les types de fichiers STL et OBJ.

Ils sont à la pointe de la technologie.

Ils sont courants aujourd'hui.

Au-delà de ces similitudes fondamentales, cependant, l'usinage CNC et l'impression 3D répondent à des exigences largement différentes et offrent des avantages différents.

Principales différences entre l'impression 3D et le fraisage CNC

Il existe également plusieurs facteurs majeurs qui différencient les deux processus.

1. Gaspillage

L'une des principales différences entre la fabrication additive et la fabrication soustractive est la quantité de déchets qu'ils produisent. Parce que l'usinage CNC enlève de la matière, il finit par produire beaucoup de déchets impossibles à recycler. Comme vous pouvez l'imaginer, le nettoyage a tendance à être salissant. Les imprimantes 3D, cependant, n'utilisent que la quantité précise de matériau nécessaire pour produire la pièce, de sorte qu'aucun nettoyage n'est nécessaire par la suite. Les imprimantes 3D produisent également moins de bruit, car elles ne vibrent pas pendant la production.

2. Types de fichiers

À l'exception des deux formats de fichiers mentionnés ci-dessus, l'usinage CNC et l'impression 3D utilisent des types de fichiers qui ne sont pas compatibles entre eux.

3. Taille des pièces

Avec le fraisage CNC, vous pouvez fabriquer une large gamme de pièces de différentes tailles. En impression 3D, en revanche, les pièces que vous fabriquez ne peuvent pas être plus grandes que le lit d'impression. Vous pouvez produire de grands composants avec une imprimante 3D, mais cela impliquerait de diviser le composant en parties plus petites, d'imprimer ces parties séparément, puis de les assembler. Inutile de dire que cela ajoute une grande quantité de temps au processus de production.

4. Disponibilité du matériel

La fabrication CNC peut travailler avec une large gamme de matériaux, tels que les alliages métalliques, le bois, l'acrylique, la mousse à modeler et les thermoplastiques. Les imprimantes 3D, en revanche, fonctionnent avec un nombre plus limité de matériaux, utilisant principalement des plastiques, des métaux et des polymères. Ils ne peuvent pas travailler avec des métaux à haut point de fusion. En plus d'accueillir de nombreux matériaux, les machines CNC sont également faciles à adapter pour utiliser de nouveaux matériaux. Une imprimante 3D, en revanche, ne peut fonctionner qu'avec un seul matériau.

5. Vitesse

Une autre différence clé entre la CNC et la fabrication additive est la vitesse. Lorsqu'il s'agit de produire en série un produit, l'usinage CNC est plus rapide car il implique une chaîne de montage de machines produisant chaque pièce. Une seule imprimante 3D fabrique l'ensemble du produit du début à la fin, ce qui le rend moins adapté à une production à grande échelle.

6. Fabrication

L'usinage CNC est plus précis, offrant une précision au micromètre près. En effet, les machines CNC ont une capacité de tolérance plus élevée. L'impression 3D est encore loin d'atteindre ce niveau de précision.

7. Répétabilité

Les machines CNC peuvent produire un produit de la même manière à chaque fois.

8. Qualité

En raison de leur tolérance plus élevée, les machines CNC peuvent produire des produits avec un aspect plus soigné. Les matériaux ne se déforment pas lors de la fabrication. Cependant, les pièces fabriquées par les imprimantes 3D ont tendance à se plier et à se déformer, et les lignes de calque peuvent être visibles, en particulier autour des courbes. Bien que certaines imprimantes 3D promettent un haut degré de précision, elles parviennent toujours à échouer parfois. Les deux méthodes de fabrication ont des limites géométriques. La CNC, par exemple, peut produire des parois très fines, mais l'impression 3D a des limites à cet égard, et la taille de son effecteur final détermine souvent sa capacité.

Quelle est la meilleure façon de fabriquer des complexesles pièces?

La complexité des pièces est un facteur majeur à prendre en compte lors du choix entre l'impression 3D et l'usinage CNC. Les deux technologies ont leur part de limitations de conception, bien que les machines CNC puissent produire beaucoup moins de géométries.

L'usinage CNC implique plusieurs limitations de conception clés, notamment l'accès aux outils et les dégagements, les points de maintien ou de montage, ainsi que l'impossibilité d'usiner des coins carrés en raison de la géométrie de l'outil. Certaines géométries sont même impossibles à fabriquer avec la CNC, car les outils ne peuvent pas accéder à toutes les surfaces de votre pièce. Cela vaut également pour les systèmes à 5 axes.

La plupart des géométries nécessitent que l'opérateur fasse pivoter la pièce afin que les outils puissent accéder à différents côtés et angles. Le repositionnement augmente le temps de traitement et de main-d'œuvre et, dans certains cas, des gabarits et des accessoires sont nécessaires. Tous ces facteurs augmenteront le prix final de la pièce.

Par rapport à la CNC, l'impression 3D peut produire des pièces avec très peu de limitations géométriques. Des structures de support peuvent être nécessaires pour des processus tels que le FDM, mais un peu de post-traitement supplémentaire ne diminue pas la vaste liberté de conception et la capacité de complexité que vous obtenez avec l'impression 3D.

De plus, les procédés de fusion sur lit de poudre à base de polymères tels que SLS et MJF peuvent produire des géométries organiques de forme libre sans avoir besoin de structures de support. La capacité de produire des géométries très complexes avec une relative facilité est l'un des principaux atouts de l'impression 3D.

Les meilleurs conseils et astuces pour choisir entre l'impression 3D et l'usinage CNC

Choisir la bonne technologie de fabrication pour vos pièces personnalisées peut sembler un défi insurmontable, mais ce n'est pas obligatoire. Nous avons rassemblé quelques règles de base essentielles à suivre si vous êtes confronté à cette décision.

Choisissez l'usinage CNC si vous produisez des pièces en quantités moyennes à élevées (250-500 pièces) qui ont des géométries relativement simples

Choisissez l'impression 3D pour les petites quantités de pièces (ou les prototypes uniques) et si vos conceptions ont des géométries complexes

En ce qui concerne les métaux, la CNC peut être compétitive même pour de petites quantités, mais les limitations de géométrie s'appliquent toujours

Si vous imprimez plus de 500 pièces environ, envisagez peut-être d'autres technologies comme le moulage par injection (ou un mélange de 3DP ou de CNC et d'un processus de formage)

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