增材制造技术之四---3D打印与CNC加工的比较

发表于 2017-3-5 13:10:09 显示全部楼层 4 15703

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本文将以几个真实案例来介绍采用3D打印相对于CNC来加工零件时令人期待的点、局限以及不同之处。

目录

介绍
性能比较
案例研究1 - 简单外壳
案例研究2 - 功能支架
案例研究3 - 复杂金属涡轮机
结论

1.介绍

数控加工是一种常见的减材制造技术,与增材制造不同,CNC加工通常从固体块开始,使用锋利的旋转工具或刀具来剪切材料以实现最终形状。CNC是最常用的传统加工方法之一,适用于小型一次抛料和大批量生产,具有较高的重复性和精度,为实现多种几何形状和加工多种材料配备了多种刀具选择。

本文将介绍增材制造(原型制造或3D打印)与CNC加工之间的主要区别,并给出一系列案例研究,以便设计人员能够评估何时使用CNC或AM。

2.性能比较

性能
CNC
3D打印
材料 主要用于加工金属,也可用于加工软木和硬木、热塑性塑料,丙烯酸,造型泡沫和蜡。每种材料需要不同的切削工具。金属,陶瓷,蜡,砂和复合材料
速度 数控机床比3D打印机能够以更快的速度去除材料在加工零件。然而却需要大量的过程规划和设置,特别是当需要多个加工步骤时,零件通常需要重新定位。 可以实现一次成型,这意味着除了后处理之外,不依赖于其它制造阶段。对于许多工艺可以实现批量制造(如SLS和SLM)。
复杂度 底切,工具,内部特征和间隙都是必须考虑的限制因素。对加工过程,制造零件的顺序和零件取向都必须予以考虑。         复杂的设计可以使用3D打印机实现一次成型。成型方向、特征尺寸以及模型大小通常是主要的限制因素。
精度 精度由刀具几何形状决定,因为所有的刀具都是旋转的和具有半径的加工内角。可以生产小于工具尺寸的形状特征,如小于工具直径的薄壁。与3D打印的表面质量相比,CNC加工表面更好。 最小特征尺寸通常由材料输送机构(例如,用于FDM的喷嘴或用于材料喷射的喷嘴)的直径或机器的光斑(例如烧结激光或UV光源)直径控制。FDM打印层厚为100 - 200微米,材料喷射打印机可以以低至16微米的分辨率。
几何形状 CNC机器依靠预定刀具路径的点对点加工工艺来移除材料。因此,CNC机床能达到的表面受到限制,不需要调整零件。可用于加工非常大和非常小的零件。         模型悬空面需要添加支撑,这增加了打印成本和时间。
过程 需操作员或工程师考虑刀具选择,主轴转速,接近位置、角度以及切削路径。这些因素都极大地影响了最终部件的质量和建造时间。         一旦上传了模型并选择了方向,层厚和支撑位置,大多数AM机器就可以打印完整的零件,无需任何人工干预。


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 楼主| 发表于 2017-3-6 11:53:55 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2017-3-6 15:21:54 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2017-3-7 08:36:01 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2017-3-7 08:41:48 | 显示全部楼层

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