Usinage CNC vs AM pour les prototypes métalliques

Il peut être tentant de considérer l'usinage CNC comme un processus de production et l'impression 3D comme un processus de prototypage. Après tout, la CNC est capable de créer des pièces de haute précision à partir de métaux de qualité industrielle, tandis que la fabrication additive a de faibles coûts de démarrage et est optimisée pour des pièces uniques sur place.

Mais la réalité est plus compliquée que cela. Oui, l'impression 3D métal est un excellent outil de prototypage, mais avec la bonne approche, l'usinage CNC peut l'être aussi. Il peut donc être difficile de choisir entre les deux.

Lorsque l'on compare l'usinage CNC avec la FA pour les prototypes métalliques, de nombreux facteurs doivent être pris en compte :le coût du processus, la disponibilité des matériaux, l'évolutivité, la production de ponts et bien plus encore.

Cet article examine les avantages respectifs de l'usinage CNC et de la fabrication additive et examine les situations dans lesquelles l'un est meilleur que l'autre.

CNC vs AM :Premium vs économie ?

À première vue, l'usinage CNC peut sembler un investissement plus important que l'impression 3D. Les imprimantes 3D sont monnaie courante, même dans les petits bureaux, tandis que les machines CNC sont des équipements professionnels coûteux utilisés uniquement pour des projets sérieux. Les imprimantes 3D de bureau bas de gamme ne coûtent que quelques centaines de dollars; toutes les machines CNC coûtent beaucoup plus cher.

Avec les prototypes métalliques, cependant, la distinction n'est pas si claire. Les systèmes de fabrication additive métallique ne sont pas disponibles dans la gamme de prix grand public, de sorte que les prix des imprimantes 3D métalliques et des machines CNC sont comparables.

De plus, lors de la commande de prototypes auprès d'un réseau de fabrication comme RapidDirect, le coût des pièces est la seule chose qui compte. Vous, le client, n'avez pas à vous soucier des investissements de l'atelier d'usinage.

Y a-t-il donc une grande différence de prix entre les prototypes métalliques usinés et imprimés en 3D ? En bref :non. Les progrès de l'usinage CNC ont rendu le processus plus efficace que jamais, ce qui signifie que les ingénieurs peuvent créer des pièces usinées rapidement et en grands volumes. De plus, la FA métallique reste à l'extrémité la plus chère du spectre de l'impression 3D.

Par conséquent, lorsque vous décidez entre des prototypes usinés CNC et imprimés en 3D, le budget ne doit pas être votre seule considération.

Avantages de l'usinage CNC pour les prototypes métalliques

L'usinage CNC est un processus de fabrication éprouvé pour toutes sortes de pièces métalliques dans une gamme d'industries. Il est également largement utilisé pour la production et le prototypage, les ateliers d'usinage du monde entier acceptant fréquemment des commandes de prototypes métalliques visuels, mécaniques et finaux.

Les avantages de l'usinage CNC incluent des pièces solides, une évolutivité et des tolérances serrées, ce qui rend le processus préférable à l'additif dans de nombreuses situations.

Propriétés mécaniques

L'usinage CNC et la FA manipulent le métal de manière fondamentalement différente. Là où des processus tels que la fusion laser sélective (SLM) construisent des pièces couche par couche à partir de poudre fondue, la CNC découpe le matériau à partir d'un morceau de métal extrudé appelé "ébauche".

Alors que la FA peut être utilisée pour fabriquer des prototypes assez solides, les avantages mécaniques de la CNC sont importants. L'ébauche métallique extrudée est physiquement cohérente et ne nécessite aucune adhérence entre les couches. C'est un bloc solide, et il peut donc être utilisé pour fabriquer des prototypes solides et robustes avec un minimum de déformations.

Évolutivité

En très, très petites quantités, il peut être plus rapide et plus abordable de choisir l'usinage AM plutôt que l'usinage CNC pour les prototypes métalliques. En effet, l'impression 3D a des temps de configuration courts, malgré la relative lenteur du processus d'impression.

Cependant, pour quelque chose de plus qu'une poignée d'unités, la CNC devient moins chère et plus efficace que l'alternative.

Cela a plusieurs implications. Même si un prototype unique est moins cher à réaliser en utilisant l'impression 3D, l'usinage CNC peut être beaucoup plus économique à long terme. Parce que si le projet doit être mis à l'échelle et que plus d'unités sont nécessaires, il est plus facile et plus rapide d'augmenter la taille de la commande en utilisant l'usinage CNC.

Un prototype usiné est un raccourci vers la production de masse; un prototype imprimé en 3D ne l'est pas.

Tolérances strictes

En général, l'usinage CNC est beaucoup plus précis que l'impression 3D, ce qui signifie que les prototypes métalliques peuvent être usinés avec des tolérances beaucoup plus strictes à l'aide d'une machine CNC.

Les tolérances CNC peuvent être aussi faibles que ± 0,025 mm, tandis que les imprimantes 3D métalliques haut de gamme ne peuvent généralement aller que jusqu'à ± 0,200 mm.

Les pièces métalliques sont également hautement reproductibles lorsqu'elles sont fabriquées avec une machine CNC. Ceci est plus important pendant la production, mais peut également être avantageux lors de la création de plusieurs prototypes pour les tests mécaniques.

Avantages de la FA pour les prototypes métalliques

Pour la plupart des situations de prototypage, l'usinage CNC produit de meilleures pièces métalliques qui se prêtent à la mise à l'échelle et à la production de ponts.

La fabrication additive offre cependant plusieurs avantages importants.

Vitesse et prix des pièces uniques

Pour les prototypes qui doivent être fabriqués dans un délai incroyablement court, il se peut qu'il n'y ait tout simplement pas assez de temps pour l'usinage CNC, ce qui fait de la FA la solution évidente. Les temps d'installation sont courts, de sorte que les pièces peuvent être imprimées en 3D et livrées en quelques jours.

Géométries internes

Les technologies d'impression 3D peuvent créer des formes très complexes avec des géométries inhabituelles, même à l'intérieur.

(Image d'Autodesk)

De telles géométries internes sont impossibles à recréer avec une machine à commande numérique car l'outil de coupe d'une machine ne peut pas atteindre l'intérieur d'une pièce sans pénétrer à l'extérieur. L'impression 3D, quant à elle, construit une pièce en couches transversales, il n'y a donc pratiquement aucune limitation géométrique.

Quand choisir CNC et quand choisir AM

Lors de la création de prototypes métalliques, il est généralement préférable d'utiliser l'usinage CNC, car le processus crée des pièces reproductibles et précises avec d'excellentes propriétés mécaniques. Cependant, le choix du processus idéal dépend de votre situation et de vos besoins spécifiques.

Les situations dans lesquelles la CNC peut être préférable à la FA incluent :

• Lorsque le prototype métallique doit être particulièrement solide

• Lorsque des tolérances serrées sont requises

• Lorsque de nombreuses copies du prototype sont nécessaires

• Lorsqu'il est possible d'étendre le projet à l'avenir

• Lorsque le prototype nécessite des bords ou des rayons arrondis

Les situations dans lesquelles la FA peut être préférable à la CNC incluent :

• Lorsqu'un ou quelques prototypes sont nécessaires et les critères de la liste ci-dessus ne s'appliquent pas

• Lorsque le prototype nécessite une géométrie interne complexe

• Lorsque le délai est très serré

Si vous ne savez toujours pas quel processus de fabrication représente le meilleur plan d'action pour vos prototypes métalliques, la solution la plus simple consiste à contacter un expert RapidDirect qui pourra vous guider tout au long du processus.