Usinage CNC polymère vs impression 3D :liste de contrôle pour choisir la bonne

Il existe des polymères comme l'ABS, le PA (Nylon) ou le PC qui peuvent être usinés CNC et imprimés en 3D, il est donc courant de se demander quand utiliser l'usinage CNC polymère et quand utiliser l'impression 3D. Cet article vous guidera à travers les principales différences entre l'usinage et l'impression de polymères et suggère plusieurs questions que vous devez vous poser pour choisir la bonne option.

Deux approches :fabrication soustractive et additive

Bien que les résultats finaux puissent être similaires, l'usinage CNC et l'impression 3D fonctionnent de manière opposée.

Usinage CNC (processus soustractif)

L'usinage CNC est un processus de fabrication soustractif qui commence par un bloc solide de matière plastique, coupé ou façonné dans le produit souhaité en éliminant l'excès de matériau à l'aide d'une variété d'outils rotatifs ou de fraises tranchants.                             

Impression 3D (procédé additif)

L'impression 3D est une fabrication additive, ce qui signifie que le matériau initial est construit couche par couche, plutôt qu'enlevé comme dans la fabrication soustractive. L'impression 3D crée des objets tridimensionnels à partir de la lecture d'une conception informatique virtuelle et la reproduit en une pièce réelle et tangible en utilisant des filaments ou des poudres de matériaux.

Checklist pour choisir entre l'usinage CNC et l'impression 3D

En ce qui concerne la sélection de l'usinage CNC ou de l'impression 3D pour produire des pièces en polymère, nous vous recommandons de répondre à quelques questions de base.

Quelle est la force de ma part ?

Les pièces usinées CNC sont isotropes et présentent généralement de meilleures propriétés mécaniques et thermiques par rapport aux pièces imprimées en 3D qui sont anisotropes car elles sont construites couche par couche et des faiblesses structurelles peuvent survenir entre ces couches.

Conclusion :Il serait préférable d'opter pour l'usinage CNC si la solidité de votre pièce est une priorité (par exemple, les pièces fonctionnelles d'une machine). Si les points forts peuvent être compromis pour l'esthétique ou d'autres qualités, l'impression 3D est l'option de choix (par exemple, les prototypes).

En combien de temps ai-je besoin de la pièce ?

Étant donné que la pièce ci-dessus doit être fabriquée en ABS, le délai d'exécution pour l'impression 3D avec la technologie FDM est d'environ 3 à 5 jours ouvrables en moyenne chez Xometry, alors que, pour l'usinage CNC, le délai d'exécution commencerait à partir de 10 jours.

Conclusion : Optez pour l'impression 3D si la pièce est nécessaire rapidement.

De combien de pièces ai-je besoin ?

Le nombre de pièces nécessaires est un facteur clé dans le choix du processus. Pour de plus grandes quantités, la CNC est susceptible d'être moins chère que les pièces imprimées en vrac. Pour les faibles volumes (inférieurs à 10), l'impression 3D est plus adaptée et moins chère. Pour les processus d'impression 3D simples comme FDM ou SLS utilisés avec des plastiques abordables comme l'ABS, le PC, le nylon, des pièces uniques ou de petites quantités (identiques et non identiques), l'impression 3D est sans aucun doute l'option à privilégier. Le MJF est également une autre option viable pour les quantités moyennes et est très courant.

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Compte tenu de la pièce de référence ci-dessus, l'analyse du coût par quantité pour 3 technologies, usinage CNC (ABS), FDM (ABS) et MJF (PA12 Grey) est la suivante. Cela montre à quel point le prix par pièce diminue de façon spectaculaire pour l'usinage CNC de l'ABS, reste le même pour le FDM et diminue légèrement pour le MJF. Avec de gros lots (par exemple plus de 500), le prix de l'usinage CNC de l'ABS sera inférieur à celui de toute impression 3D, en particulier avec les pièces où il y a plus de matière à enlever qu'à imprimer.

Conclusion :Optez pour l'impression 3D pour les petites séries et optez pour l'usinage CNC pour les moyennes et grandes séries car le coût diminue avec la quantité et devient beaucoup plus bas. Considérez l'impression 3D MJF pour les séries moyennes car la technologie permet d'imprimer plusieurs pièces simultanément, ce qui réduit le prix unitaire.

Ma conception peut-elle être usinée par soustraction ?

Les géométries organiques de forme libre en plastique peuvent être facilement fabriquées avec des procédés de fusion sur lit de poudre à base de polymères, tels que SLS ou MJF, car ils ne nécessitent aucun support. Même si FDM ou SLA utilisent des structures de support, elles peuvent être supprimées ultérieurement lors du post-traitement. La capacité à produire des géométries très complexes est l'un des points forts de l'impression 3D. Dans l'usinage CNC, certaines géométries complexes (par exemple, les conceptions de structure en treillis) sont impossibles car l'outil ne peut pas accéder à toutes les surfaces des composants.

Conclusion  :optez pour l'impression 3D si votre conception présente des caractéristiques qui ne peuvent pas être produites avec l'usinage CNC

Quelles tailles et tolérances sont nécessaires ?

L'usinage CNC offre finalement de meilleures propriétés de performance et une plus grande précision dimensionnelle que l'impression 3D. Si votre produit nécessite une conception unique avec des tolérances serrées, l'impression 3D n'est peut-être pas la meilleure option pour les composants mécaniques critiques.

	Tolérance	Min. Épaisseur de la couche	Max. construire le volume
CNC	± 0,025 – 0,125 mm	profondeur de coupe 0,01 mm	Jusqu'à 2000 x 800 x 1000 mm
SLS	± 0,3 mm	0,1-1,5 mm	Jusqu'à 340 x 340 x 605 mm
FDM	± 0,3 mm	0,2-0,8 mm	jusqu'à 914 x 610 x 914 mm
MJF	± 0,3 mm	0,08 mm	jusqu'à 380 x 284 x 380 mm

En comparaison, l'usinage CNC est clairement en avance sur l'impression 3D en termes de propriétés mécaniques qu'il confère au matériau. Compte tenu de l'exigence de composants de précision dans des domaines tels que la médecine et l'aérospatiale, la CNC est la meilleure option car elle ne laisse pratiquement aucune marge d'erreur.

L'usinage CNC peut également fabriquer des pièces plus grandes que les technologies d'impression 3D courantes telles que FDM, SLS ou MJF.

Conclusion : Optez pour l'usinage CNC si vous avez besoin de tolérances serrées, de dimensions ainsi que de composants de grande taille

De quel matériel ai-je besoin ?

Il existe des polymères qui peuvent être à la fois usinés et imprimés (par exemple, ABS, PA, PC), mais l'impression 3D propose un choix beaucoup plus large de polymères aux propriétés avancées. Par exemple, il existe r des résines spéciales comme les résines CLIP utilisées dans le Carbon DLS et les plastiques flexibles (TPU) qui offrent des performances et une flexibilité élevées, l'usinage CNC n'est pas du tout une option.

Conclusion  :Si vous avez besoin de plastiques rigides comme l'ABS, le PC ou le PA, l'usinage CNC et l'impression 3D peuvent être utilisés, tandis que pour les plastiques souples et de type résine, l'impression 3D est la seule option à privilégier.

Vérification rapide

Il n'y a pas de solution claire car les deux technologies sont très compétentes et utiles, la plus appropriée dépendra du matériau, de la complexité géométrique, du volume de fabrication et du budget, comme indiqué ci-dessus. Voici les informations résumées pour une vérification rapide

	Usinage CNC polymère	3DP
Propriétés mécaniques	⭐⭐⭐	⭐
Prototypage	⭐	⭐⭐⭐
Coût	Moins cher pour les moyennes et grandes séries	Moins cher pour les petites séries
Délai d'exécution	⭐	⭐⭐⭐
Sélection des polymères	⭐⭐	⭐⭐⭐
Complexité de conception	⭐⭐	⭐⭐⭐
Précision dimensionnelle	⭐⭐⭐	⭐
Détails et résolution	⭐⭐⭐	⭐⭐
Grande taille de pièce	⭐⭐⭐	⭐

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