L’impression 3D a évolué au-delà de son utilité naissante, qui se limitait principalement au prototypage. À mesure que les technologies d’impression 3D s’améliorent, elles deviennent une alternative pratique à l’usinage. Vous vous demandez peut-être si l’impression 3D peut remplacer ou remplacera l’usinage tel que le CNC.
Il est peu probable que l’impression 3D remplace l’usinage dans la mesure où elle est considérée comme obsolète. L’impression 3D et l’usinage CNC, tels que le fraisage et le tournage, ont leurs forces et leurs faiblesses, telles que la précision, le coût, les délais, les matériaux et l’échelle de production.
L’impression 3D offre certains avantages que l’usinage ne peut pas. De même, l’usinage CNC peut surpasser et surpasser toutes les technologies d’impression 3D de bureau et industrielles disponibles actuellement. Lisez la suite pour savoir pourquoi l’impression 3D ne peut pas remplacer l’usinage, mais plutôt les deux coexistent.
Impression 3D ou usinage : quel est le meilleur ?
En théorie, vous pouvez comparer les technologies d’impression 3D additives à n’importe quel processus d’usinage soustractif, y compris le fraisage CNC 5 axes. Cependant, une telle comparaison peut ne pas avoir d’implications pratiques radicales en raison des limites de la fabrication additive et soustractive.
L’impression et l’usinage 3D offrent tous deux des avantages et des inconvénients uniques. La meilleure option dépend du produit, de la taille de la production et des matériaux utilisés.
Par conséquent, l’approche pragmatique consiste à peser les avantages et les inconvénients de l’impression 3D par rapport à l’usinage afin que vous puissiez déterminer ce qui vous convient le mieux, en fonction de vos objectifs et priorités. Explorons les avantages et les inconvénients de chacun ci-dessous :
Les technologies d’impression 3D sont plus automatisées que l’usinage CNC
Les technologies d’impression 3D nécessitent peu ou pas d’intervention après la finalisation, la découpe et l’introduction d’une conception dans la machine.
Cela s’applique à tous les types de technologies d’impression 3D, y compris, mais sans s’y limiter :
- Thermoplastiques ou filaments : FDM/FFF
- Photopolymères ou résine : DLP, LCD, SLA
- CDLM : Fabrication de lumière numérique en continu
- SLM : fusion laser sélective
- SLS : Frittage laser sélectif
- DMLS : Frittage direct de métal par laser
L’usinage CNC est également largement automatisé, mais nécessite une intervention manuelle pendant le processus de fabrication, comme le réalignement, la réorientation ou le repositionnement de l’ébauche. De plus, personne n’a besoin de contrôler ou de surveiller une impression 3D en cours, contrairement à l’usinage CNC.
L’usinage nécessite généralement un délai plus long que l’impression 3D
L’impression 3D et l’usinage exigent que les concepteurs, les ingénieurs et les fabricants fournissent des instructions d’utilisation via un logiciel. Cependant, ce processus est généralement plus long pour l’usinage.
Les imprimantes 3D peuvent configurer les chemins de fonctionnement requis pour les extrudeuses, les lasers et d’autres pièces. L’usinage CNC nécessite que l’opérateur évalue ces détails pour les outils spécifiques impliqués et apporte les modifications nécessaires pour un projet donné avant de finaliser l’ensemble du processus.
Par conséquent, l’usinage nécessite un délai plus long. Cela dit, le délai d’exécution est nettement inférieur si vous imprimez en 3D quelque chose de simple ou de petit. Les conceptions compliquées peuvent également justifier un temps d’installation ou d’installation plus long pour les imprimantes 3D.
L’impression 3D est meilleure pour les prototypes et les petites tailles de production
La plupart des imprimantes 3D n’ont pas le volume de construction que l’usinage peut facilement gérer. Cela rend l’impression 3D plus efficace pour le prototypage et la fabrication de petites pièces. L’échelle de production est donc beaucoup plus petite que celle de l’usinage.
Considérez les capacités d’usinage standard. Vous pouvez obtenir un volume de construction ou un espace de travail de 2000 mm x 800 mm x 1000 mm (78,74 pouces x 31,5 pouces x 39,37 pouces) avec le fraisage CNC. Les tours CNC peuvent travailler sur des pièces jusqu’à 20 pouces (508 mm) de diamètre, et parfois plus grandes.
Voici comment se comparent les capacités et les volumes de construction maximaux de la plupart des lits ou plaques d’imprimante 3D :
- Bureau FDM et SLS : 11,81 pouces x 11,81 pouces x 11,81 pouces (300 mm x 300 mm x 300 mm)
- Bureau SLA (grand) : 13,2 po x 7,9 po x 11,8 po (335 mm x 200 mm x 300 mm)
- FDM industriel ou FFF : 35,43 pouces x 23,62 pouces x 35,43 pouces (900 mm x 600 mm x 900 mm)
- SLM (Multi Laser) : 11,02 pouces x 11,02 pouces x 14,37 pouces (280 mm x 280 mm x 365 mm)
L’usinage offre une plus grande précision ou tolérance que l’impression 3D
La précision ou la tolérance de l’impression 3D peut aller de 100 microns (0,1 mm) à 500 microns (0,5 mm) ou plus, selon le matériau et la technologie. L’usinage CNC offre une précision ou une tolérance exceptionnelle aussi faible que 5 microns (0,00508 mm).
De plus, l’impression 3D peut présenter des problèmes de superposition, notamment une mauvaise finition et des inexactitudes visibles, qui sont plus apparentes dans les pièces incurvées et d’autres détails ou éléments plus fins d’une conception. L’usinage n’est pas vulnérable aux problèmes de stratification car il s’agit d’un processus soustractif et non additif.
L’impression 3D convient aux géométries complexes ; L’usinage CNC n’est pas
L’usinage CNC n’est pas idéal pour les géométries complexes car les outils ne peuvent pas atteindre certaines parties d’une ébauche. L’impression 3D construit une couche à la fois, quelle que soit sa hauteur ou son épaisseur. Par conséquent, presque toutes les technologies d’impression 3D sont plus adaptées aux géométries complexes que l’usinage CNC.
La différence la plus marquée est évidente lorsque vous considérez l’optimisation de la topologie. Si vous combinez une géométrie complexe avec l’optimisation de la topologie pour un composant ou un produit spécifique, l’usinage a peu de chances de fonctionner. Vous pourriez même avoir du mal à démarrer avec le parcours d’outils CNC.
L’usinage CNC offre de meilleures propriétés mécaniques que l’impression 3D
L’impression 3D ne permet à aucun matériau d’atteindre ses propriétés isotropes complètes ou optimales. Un procédé additif étant par défaut une technique de fabrication directionnelle, les propriétés isotropes ne seront pas identiques pour un même type de matériau s’il est usiné.
De plus, les caractéristiques mécaniques et physiques des pièces usinées sont nettement plus fiables et solides que les attributs des composants imprimés en 3D. Ce problème continue d’être le facteur le plus important pour les composants fonctionnels, notamment en raison de la sécurité.
L’impression 3D est plus économiquement viable que l’usinage à petite échelle
L’usinage CNC nécessite un investissement plus élevé pour la configuration. L’usinage utilise également plus de matière que l’impression 3D, ce qui crée des déchets. Une grande partie du matériau gaspillé dans l’impression 3D est recyclée et réutilisée, ce qui n’est pas nécessairement le cas avec l’usinage.
De plus, le coût de fabrication par unité est inférieur avec l’impression 3D en raison d’un délai d’exécution plus court et d’un processus plus rapide. Cependant, l’usinage devient plus viable financièrement à moyenne et grande échelle. De plus, l’usinage a une répétabilité plus prévisible avec la même précision que l’impression 3D.
L’usinage CNC n’est pas idéal ou adapté à certains matériaux et superalliages
L’usinage gaspille plus de matière que l’impression 3D, ce n’est donc pas idéal si vous travaillez avec une ébauche coûteuse. De plus, l’usinage CNC n’est pas adapté aux super alliages, contrairement à l’impression 3D. Et certains matériaux flexibles peuvent être plus faciles à travailler dans les imprimantes 3D que dans l’usinage CNC.
conclusion
Bien qu’il existe des solutions pour l’usinage des superalliages, l’impression 3D continue d’évoluer pour fonctionner de manière aussi transparente que souhaité avec la liste sans cesse croissante de matériaux. En tenant compte de tous les avantages et inconvénients, l’impression 3D et l’usinage coexisteront et se compléteront dans un avenir prévisible.
Olive Angelini a couvert l’informatique, la CAO et le BIM pour les magazines Building Design + Construction, Structural Engineer et CE News. Il a remporté six prix de l’American Society of Business Publications Editors et a fait partie de l’équipe de reportage du prix Jesse H. Neal 2012 pour la meilleure série d’histoires liées à un sujet.