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L'impression CNC et l'impression 3D :quelle est la différence ?

Lorsque vous souhaitez créer une nouvelle pièce, vous pouvez vous tourner vers deux méthodes de fabrication : usinage CNC et impression 3D g . Bien que les deux processus soient standard aujourd'hui, chacun a évolué pour répondre à des demandes différentes. Il est donc important de savoir quelle méthode répondra le mieux à vos besoins.

Aperçu de l'usinage CNC

La commande numérique par ordinateur (CNC) est un type courant de fabrication soustractive , ce qui signifie qu'il élimine les composants nécessaires  à partir de gros blocs de matériaux. MIT a introduit cette technologie dans les années 1950 s , et il est depuis devenu un incontournable de l'industrie manufacturière. Pour cette raison, vous entendrez également les gens l'appeler fabrication traditionnelle.

Usinage CNC peut produire des pièces solides et aux dimensions précises. Il a tendance à être le meilleur pour les moteurs, les machines d'avion et d'autres domaines où des pièces robustes sont nécessaires. Il est courant dans les industries telles que le travail du bois, le lettrage et la gravure.

Comment ça marche

Tout d'abord, un ingénieur crée un modèle 2D ou 3D à l'aide de la CAO ou d'un logiciel assisté par ordinateur e . Le fichier CAO est ensuite traduit en instructions à l'aide d'un programme de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Une fois les instructions créées, un programme de post-traitement les convertit en commandes spécifiques et les transfère à la machine CNC pour exécution.

Ce processus commence généralement par un bloc de matériau, qu'un ensemble d'outils rotatifs et de lames tranchantes découpe. Certaines des machines les plus basiques se déplacent sur trois axes, tandis que les machines plus avancées en ont quatre ou cinq haches . Moteurs pas à pas ou servomoteurs  assurez-vous que les mouvements seront précis.

Certains types courants de machines CNC sont :

Les machines CNC impliquent souvent l'utilisation de plusieurs outils, tels que des perceuses et des scies, pour effectuer les coupes nécessaires. Les machines CNC peuvent combiner divers outils dans des "cellules" uniques pour maximiser l'efficacité.  La plupart des nouvelles machines CNC sont entièrement électroniques.

Présentation de l'impression 3D

L'impression 3D est le nom populaire de la fabrication additive , qui fait référence à la construction de produits de bas en haut, en ajoutant une couche à la fois. Inventé au MIT à la fin des années 1980, il a trouvé ses premières utilisations dans le prototypage , mais ses applications se sont depuis étendues à une variété de domaines.

L'impression 3D et la fabrication additive sont d'une grande utilité dans le domaine médical, où elles peuvent créer des organes, des prothèses et des implants . L'industrie alimentaire a également utilisé cette technologie, produisant des aliments en les pressant couche par couche . Les artistes l'utilisent régulièrement pour produire des œuvres d'art et les créateurs de mode l'utilisent pour créer leurs vêtements et leurs bijoux.

L'impression 3D a également des applications exotiques. Les gens peuvent l'utiliser pour faire des selfies 3D et créer des structures en forme de corail pour aider à réparer les récifs endommagés . La NASA a même développé une imprimante 3D à gravité zéro pour fabriquer des pièces sur leur vaisseau spatial pi .

Comment ça marche

Tout d'abord, un ingénieur crée un modèle 3D à l'aide de la CAO. Une autre option consiste à utiliser un scanner 3D, qui est un appareil qui analyse la forme et l'apparence d'un objet 3D réel et crée un modèle numérique à partir de celui-ci. Un troisième choix consiste à utiliser la photogrammétrie  logiciel, qui aide à construire des objets 3D en analysant simplement des photographies.

Le modèle terminé est ensuite analysé à la recherche d'erreurs, qui incluent généralement des trous et des faces qui se croisent .

Ensuite, un programme appelé slicer prépare le modèle pour l'imprimante 3D en le transformant en une série de fines couches 2D, produisant un fichier G-code. Ce fichier comprend un ensemble d'instructions que l'imprimante doit exécuter.

Ensuite, une imprimante 3D lit le fichier G-code et dépose le matériau, une couche à la fois, pour produire un objet en trois dimensions. La manière dont l'imprimante dépose ces couches varie, mais voici quelques méthodes courantes :

Selon la taille et la complexité du modèle et la méthode utilisée, le processus d'impression peut durer de quelques heures à quelques jours.

Parfois, le post-traitement est nécessaire comme étape finale. Le composant peut avoir besoin d'être lavé, poli ou scellé avant que quiconque puisse l'utiliser.

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

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

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.

Différences clés 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 gros composants avec une imprimante 3D, mais cela impliquerait de diviser le composant en pièces plus petites, d'imprimer ces pièces séparément, puis de les assembler. Inutile de dire que cela ajoute beaucoup de temps au processus de production.

4. Disponibilité des matériaux

La fabrication CNC peut fonctionner avec une large gamme de matériaux , tels que les alliages métalliques, le bois, les acryliques, 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 arrivent toujours à échouer es . 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.

Fabrication soustractive ou additive

Une autre différence significative entre l'impression 3D et l'usinage CNC est que l'un est un type de fabrication soustractive et l'autre est un type de fabrication additive. Une forme de fabrication façonne les pièces en enlevant des matériaux, tandis que l'autre crée des pièces en ajoutant des matériaux.

Fabrication soustractive

L'usinage CNC est une forme de fabrication soustractive. Un machiniste commence avec un bloc de matériau, appelé une ébauche. Ils utilisent ensuite des outils de rotation, des perceuses et des fraises pour façonner l'ébauche et en retirer de la matière. Le flan peut être en plastique, en bois ou en métal.

La fabrication soustractive produit une quantité considérable de déchets sous la forme de la matière retirée de l'ébauche. L'un de ses avantages est qu'il permet généralement une plus grande précision lors de la découpe et de la mise en forme d'une pièce.

Fabrication additive

L'impression 3D adopte une approche additive de la fabrication. Au lieu de découper des matériaux à partir d'un blanc, il ajoute des matériaux à l'objet, une couche à la fois. Les couches se lient et l'imprimante continue à les ajouter jusqu'à ce que la pièce soit terminée. Les matériaux utilisés dans la fabrication additive comprennent souvent des résines, des poudres métalliques et des filaments plastiques.

La fabrication additive produit moins de déchets que la fabrication soustractive. Cela permet également plus de liberté et de flexibilité concernant la forme d'une pièce.

Facteurs de décision clés lors du choix d'un type de fabrication

Lorsque vous considérez les avantages et les inconvénients de l'usinage CNC par rapport à l'impression 3D, vous devez également peser d'autres facteurs.

1. Complexité du composant

L'impression 3D, du fait de sa méthode de fabrication additive, est souvent meilleure pour les pièces aux géométries complexes. Cependant, il ne peut fabriquer des composants qu'à partir d'un seul matériau. Par conséquent, la fabrication d'une pièce à partir de plusieurs matériaux nécessiterait l'utilisation d'une imprimante 3D pour chaque matériau.

2. Personnalisation

Les imprimantes 3D sont également plus efficaces pour créer des produits plus personnalisés et uniques. Les artistes les utilisent souvent pour créer une œuvre d'art, et les industries médicales comme la dentisterie profitent de cette technologie pour créer un article unique qui convient à un patient particulier .

3. Délai d'exécution

La CNC est beaucoup plus rapide que l'impression 3D, en particulier dans la production à grande échelle. En effet, il faut généralement moins de temps pour créer quelque chose en découpant un matériau plus gros que pour créer quelque chose à partir de rien. D'autres facteurs rendent les imprimantes 3D plus lentes :lorsqu'elles fonctionnent, elles doivent souvent ralentir pour bien faire les choses. Et une fois que les imprimantes 3D ont fini de fabriquer un produit, le travail n'est toujours pas terminé - vous devrez peut-être laver ou polir le composant. La forme du composant peut affecter la vitesse des deux méthodes de fabrication. La surface du composant détermine la vitesse à laquelle les fraiseuses CNC finissent un produit, tandis que le volume total du composant est la clé de la durée de l'impression 3D.

4. Précision

Pour la CNC, vous pouvez augmenter la vitesse de production en sacrifiant la précision - ce qui est bien pour profiter des moments où le temps est court et où vous n'avez pas besoin d'un haut niveau de précision, comme lors du test de prototypes. Les imprimantes 3D, en revanche, ne peuvent pas augmenter leur vitesse de production. La seule façon de le faire est d'acheter une imprimante plus rapide.

5. Flexibilité

Bien que généralement plus lentes à produire un composant, les imprimantes 3D sont flexibles et peuvent rapidement basculer entre les travaux. Donc, si vous fabriquez une petite quantité de plusieurs articles différents, l'impression 3D peut être la meilleure option.

6. Coût

Le coût de l'impression CNC par rapport à l'impression 3D dépend souvent du nombre d'articles que vous souhaitez. Si vous souhaitez fabriquer une grande quantité de quelque chose, la CNC est la meilleure option car le coût unitaire diminue . Pour l'impression 3D, le coût unitaire est le même quel que soit le nombre que vous fabriquez, il est donc généralement plus économique pour les petites quantités. Même dans ce cas, cependant, l'usinage CNC peut être plus rentable avec des produits impliquant des métaux. Le prix des produits CNC augmente à mesure que le produit devient plus complexe et nécessite un degré de précision plus élevé. Le prix des produits imprimés en 3D reste le même, quelle que soit la complexité du projet.

7. Volume du produit

La CNC s'adapte à la production de masse, de sorte qu'elle peut produire une production beaucoup plus élevée à la fois. Une machine CNC peut produire des centaines de pièces dans le temps qu'il faut à une imprimante 3D pour en fabriquer un seul.

8. Matériau du composant

Les imprimantes CNC et 3D fonctionnent avec des matériaux principalement différents, de sorte que les matériaux dont vous avez besoin détermineront parfois la technologie que vous devez utiliser. La CNC peut travailler avec une plus large gamme de matériaux, y compris les métaux à haute densité, le bois, la cire et le plastique. Parce qu'il peut fonctionner avec des métaux lourds, il est mieux adapté à la construction de composants pour moteurs, avions et autres environnements exigeants qui nécessitent des pièces particulièrement solides et résistantes à la chaleur. Les imprimantes 3D fonctionnent avec moins de types de matériaux, tels que des plastiques et des résines spécifiques, et ces matériaux ne sont généralement pas assez solides pour servir de pièces pour des moteurs ou d'autres machines. Les imprimantes 3D sont mieux adaptées à la création de produits à usage personnel à la maison.

Avantages de l'usinage CNC par rapport à l'impression 3D

L'impression 3D est une technologie plus récente, et bien que des progrès se produiront sans aucun doute à l'avenir, elle est encore relativement limitée dans les matériaux et les avantages qu'elle offre. Voici quelques-uns des avantages de l'usinage CNC.

1. Coût

L'usinage CNC est plus rentable pour la plupart des quantités. Alors que le coût unitaire reste le même avec les imprimantes 3D, il devient moins cher avec l'usinage CNC.

2. Vitesse

Si vous avez besoin de votre produit plus rapidement et qu'un haut niveau de qualité n'est pas nécessaire, les machines CNC peuvent fonctionner à des vitesses plus rapides.

3. Variété

CNC peut fabriquer un produit avec presque tous les matériaux que vous désirez - et dans pratiquement toutes les tailles que vous souhaitez.

4. Force

Les machines CNC peuvent fabriquer des pièces suffisamment solides pour les moteurs et les avions.

5. Qualité

Ils peuvent fabriquer des produits de haute qualité et de précision que les imprimantes 3D d'aujourd'hui ne peuvent égaler.

6. Cohérence

En raison de leur haut degré de précision, ils fabriqueront votre pièce de la même manière à chaque fois.

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Bien que la CNC et l'impression 3D répondent à des exigences différentes, American Micro Industries estime que, dans la grande majorité des cas, la CNC est la méthode la moins chère, la plus rapide et la plus qualitative pour fabriquer vos pièces. Découvrez la grande variété de matériaux dont nous disposons et demandez dès aujourd'hui un devis d'usinage CNC pour votre pièce.


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