Desde hace muchos años, el mecanizado CNC ha sido el método de fabricación de precisión de referencia. Este proceso implica el uso de software de computadora para mover herramientas y máquinas para la creación de piezas. Sin embargo, hay un nuevo competidor en la imagen: la impresión 3D de metal.
Con el auge de la Industria 4.0, más desarrolladores abren sus puertas a la fabricación mediante la impresión 3D. La técnica de aditivos metálicos continúa transformando la industria manufacturera. Numerosas aplicaciones de esta técnica están pasando a la vanguardia de la producción.
La pregunta común en la industria hoy en día gira en torno a elegir entre el mecanizado CNC y la impresión 3D. Si bien la impresión 3D demuestra ser un proceso eficaz, ¿sustituirá al mecanizado CNC? Para responder a esta pregunta, primero debemos considerar algunos factores que influyen en las decisiones de selección.
El servicio de fresado CNC ha sido el elemento básico de la fabricación desde su evolución, mientras que la impresión 3D puede parecer un poco novedosa. Sin embargo, la impresión 3D construye objetos de uno en uno más tarde, lo que ayuda a crear piezas de la manera más eficaz posible. Uno de los mayores beneficios que ofrece este sistema sobre los métodos tradicionales es la velocidad de producción.
Esto no significa que los fabricantes abandonen el mecanizado CNC. Ambos enfoques de producción ofrecen beneficios que los hacen adecuados para diferentes objetivos. Estos son algunos de los factores que ayudan a comparar estos procesos y su efectividad:
Precisión
Cuando compara la calidad de la superficie de las piezas mecanizadas por CNC con las impresiones en 3D, notará la diferencia en la calidad. Las piezas producidas por CNC pueden pasar de la producción al mercado tan pronto como sea necesario. Sin embargo, las impresiones 3D a menudo requieren diferentes pasos para finalizar las tareas de producción. Esto percibe el proceso de impresión 3D como un proceso menos efectivo que el fresado CNC.
Las impresoras 3D no tienen la precisión necesaria para usos de misión crítica. Incluso cuando los ingenieros utilizan la tecnología de fusión selectiva por láser para imprimir piezas en 3D en metal, su precisión no puede igualar la de las máquinas CNC. Por ejemplo, el fresado CNC de 5 ejes puede crear una precisión mecánica de 1 micrómetro en cada uno de los ejes. Este nivel de precisión no es posible con las impresoras 3D disponibles actualmente.
Velocidad
El proceso de fresado CNC comienza con el mecanizado de un bloque de material para cumplir con las especificaciones de diseño. Este proceso puede intercambiar precisión por velocidad siempre que la velocidad se convierta en un factor crucial. Esto les da a los operadores un mejor control sobre el tiempo de producción. El uso de la fabricación aditiva de metales lleva más tiempo que los procesos sustractivos.
El proceso de impresión 3D convencional implica la lenta creación de capas para conseguir gradualmente el producto deseado. La propia impresora 3D determina la velocidad del proceso. En algunos casos, los fabricantes utilizan impresoras más rápidas cuando la velocidad se convierte en un factor. Incluso así, a las impresoras 3D les resultará difícil seguir el ritmo de las máquinas CNC.
Hay varias impresoras 3D disponibles, lo que dificulta su comparación con las fresadoras CNC. Además, la salida de impresión 3D requiere procesos de posproducción, lo que aumenta el tiempo para fabricar componentes. Generalmente, el mecanizado CNC ofrece beneficios en velocidad sobre la impresión 3D.
Costo
Las comparaciones entre los costos de la impresión 3D y el fresado CNC a menudo se dan en términos generales. La definición de unidades generalmente varía entre materiales, clientes y trabajos. Las consideraciones de precio son uno de los principales factores a la hora de decidir entre utilizar un enrutador CNC o una impresora 3D.
Cuando se trata de usar máquinas CNC para crear piezas, las pequeñas cantidades generalmente se asocian con un costo unitario más alto. Sin embargo, los lotes grandes suelen ser más económicos, lo que hace que el CNC sea ideal para la producción en masa. El costo unitario de los productos aquí puede aumentar en función de la precisión y complejidad del resultado. El costo más alto puede deberse a las trayectorias de herramientas más grandes necesarias y la cantidad de tiempo necesaria para completar el trabajo.
La impresión 3D de metal, por otro lado, hace que cada unidad de salida cueste lo mismo. El precio de la unidad de producción permanece constante, independientemente del tamaño del lote. Tener el mismo costo por cada unidad en producciones de pequeño volumen representa una ventaja. Sin embargo, el costo uniforme por unidad para producciones de gran volumen puede convertirse en un problema.
Tamaño de producción
Las impresoras 3D utilizan procesos aditivos y de capas, lo que las hace inadecuadas para producciones de gran volumen. Las tecnologías 3D actuales solo pueden escalar desde la producción de pequeñas piezas personalizadas hasta objetos de tamaño mediano.
Por otro lado, los enrutadores CNC son capaces de escalar entre la creación de salidas pequeñas y grandes. La escala de las piezas creadas a menudo depende de las capacidades de la máquina. Muchas veces, la escala también depende de las materias primas involucradas en la producción.
Aunque las impresoras 3D buscan evolucionar para crear productos más grandes, actualmente no tienen la capacidad para una producción extensiva como las máquinas CNC. Además, el tiempo necesario para la impresión 3D limita la viabilidad y escalabilidad de la tecnología. Sin embargo, su flexibilidad permite cambiar rápidamente entre diferentes trabajos.
Impresión 3D, un complemento del mecanizado CNC
Las empresas que utilizan la impresión 3D de metal tienen la visión de reducir el costo por pieza para hacer que los componentes fabricados aditivos se muevan hacia producciones de gran volumen. Esto moverá este método en la dirección de la industria de piezas de producción de alta gama.
Las nuevas tecnologías están en un movimiento constante en esta dirección. La fabricación aditiva de metales ocupa ahora un buen espacio entre la creación de prototipos y la producción de línea completa. Además, ahora vemos casos en los que la impresión 3D crea geometrías complejas. Por lo tanto, ofrece soluciones más rápidas y rentables en tales casos.
A pesar de la naturaleza prometedora de estas tecnologías de aditivos metálicos, no reemplazarán por completo el mecanizado CNC. Al menos, no lo harán pronto. Más bien, la impresión 3D permanecerá en su propio nicho considerable dentro de la amplia gama de procesos de fabricación de metales. Al mismo tiempo, el fresado CNC también conservará su lugar para una amplia gama de aplicaciones. Esto será especialmente cierto para las piezas que requieren tolerancias extremadamente estrictas.
Además, las piezas impresas en 3D suelen tener que pasar por un acabado de posproducción. Estos a menudo incluyen limpieza, lavado, pulido y varios otros. Por otro lado, solo una pequeña cantidad de mecanizado CNC proporcionará piezas con forma casi neta para tolerancias estrechas. Por lo tanto, las piezas de aditivo metálico y las piezas de fresado CNC seguirán coexistiendo durante años. Estas tecnologías se complementarán entre sí para varios fabricantes de la industria 4.0.
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