Usinage CNC vs Impression 3D : Points clés pour les concepteurs de produits

Êtes-vous un concepteur de produits cherchant à créer des prototypes ou à lancer une production en série ? Si c'est le cas, vous serez probablement à la croisée des chemins lorsqu'il s'agira de choisir entre l'usinage CNC et l'impression 3D pour fabriquer vos produits.

L'usinage CNC et l'impression 3D — deux des méthodes de fabrication les plus populaires aujourd'hui — peuvent fabriquer presque toutes les conceptions de produits que vous imaginez. Cependant, chaque méthode a son mode de fonctionnement unique, ses avantages et ses capacités, la rendant idéale pour différents scénarios de conception d'ingénierie.

Cet article couvrira quelques domaines clés que vous devez évaluer avant de choisir l'usinage CNC ou l'impression 3D pour votre projet de développement de produit. De plus, nous fournirons des informations utiles sur chaque processus, les caractéristiques réalisables, l'adéquation des matériaux et les options de post-traitement.

Comparaison des processus : Usinage CNC vs Impression 3D

L'usinage CNC et l'impression 3D sont assez similaires dans leur fonctionnement : ils convertissent un modèle CAO 3D (conception assistée par ordinateur) en un ensemble d'instructions informatiques pour fabriquer des pièces de manière autonome. Cependant, ces processus de fabrication diffèrent dans la façon dont ils fabriquent les pièces.

Usinage CNC

L'usinage CNC est une méthode de fabrication soustractive. Elle consiste à enlever des portions de matière d'un bloc (ou pièce brute) pour créer la pièce souhaitée à l'aide d'outils de coupe. La technologie de commande numérique par ordinateur (CNC) contrôle la séquence de mouvement de l'outil de coupe (et de la pièce) pour créer la pièce souhaitée.

Figure 1 : Processus d'usinage CNC

Impression 3D

L'impression 3D est une méthode de fabrication additive. Elle consiste à ajouter des matériaux couche par couche pour former le produit souhaité. Le processus ne nécessite pas d'outillage ou de fixations spéciales.

Figure 2 : Processus d'impression 3D

Géométrie, taille minimale de caractéristique et différences de coûts

La nature soustractive de l'usinage CNC permet de créer une large gamme de géométries complexes avec une taille minimale de caractéristique de 1 mm. Par exemple, les fraiseuses CNC sont idéales pour créer des trous, des coupes en angle et des cavités, tandis que les tours CNC sont mieux adaptés aux formes cylindriques complexes.

Figure 3 : Rendu d'une pièce fraisée CNC

Cependant, vous pourriez trouver difficile de créer des caractéristiques cachées et des contre-dépouilles à l'aide de machines CNC.

Les imprimantes 3D éliminent le défi géométrique et la limitation de l'usinage CNC, vous permettant de fabriquer des géométries complexes. Cependant, la plupart des imprimantes 3D ont des tailles minimales de caractéristiques variant entre 0,25 mm et 0,8 mm et engendrent des coûts de fabrication et des délais substantiels, en particulier pour les pièces de grand volume.

De plus, de légères variations dans la taille de votre produit peuvent augmenter considérablement vos coûts de fabrication en impression 3D.

Par exemple, considérez le modèle CAO 3D d'un cube de 100x100x100 mm montré à la Figure 4. Vous seriez surpris d'apprendre que ce cube a le double du volume d'un cube de 80x80x80 mm. Par conséquent, si vous décidez d'imprimer en 3D cette pièce de grand volume, vous pouvez vous attendre à utiliser plus de matières premières et à payer deux fois plus que pour le cube plus petit.

Figure 4 : La variation de la taille du produit peut augmenter considérablement vos coûts de fabrication en impression 3D.

Options de matériaux disponibles

Les machines CNC sont compatibles avec une large gamme de matériaux, y compris les métaux, les plastiques, le bois et les composites, tant que ces matériaux sont disponibles en blocs. Par exemple, les matériaux couramment utilisés pour l'usinage CNC incluent l'aluminium, l'acier inoxydable, le laiton, le titane, l'alliage de zinc, le polycarbonate acrylique, le polypropylène et le PEEK.

Figure 5 : Rendu d'une pièce en aluminium usinée CNC

Les imprimantes 3D sont également compatibles avec divers matériaux, mais sont plus couramment utilisées pour les plastiques (comme l'ABS, le nylon, le PLA, l'ULTEM et le PEEK), les céramiques et les photopolymères. Vous pouvez également imprimer en 3D des métaux comme l'aluminium, le titane et les superalliages, mais gardez à l'esprit que les métaux imprimés en 3D ne sortent pas de la chaîne de production à bas prix.

Figure 6 : Rendu d'un plastique imprimé en 3D

Différences dans la finition de surface

Les machines CNC et les imprimantes 3D peuvent produire des pièces avec des surfaces extrêmement lisses. Cependant, si vos pièces nécessitent une lisse exceptionnelle pour s'assembler avec d'autres pièces, vous devriez envisager d'utiliser des machines CNC pour les fabriquer. Les machines CNC offrent une grande gamme de contrôle, vous permettant d'atteindre des tolérances serrées et un degré plus élevé de qualité de surface.

Néanmoins, l'usinage CNC et l'impression 3D offrent une large gamme d'options de finition de surface. Par exemple, avec les pièces usinées CNC, vous pouvez les anodiser, les revêtir par poudre, les grenailler et les passiver. De même, les options de finition de surface pour les pièces imprimées en 3D incluent le placage, le grenaillage et les traitements thermiques pour renforcer le produit.

Figure 7 : Rendu d'une pièce en aluminium anodisé

Figure 8 : Rendu d'une pièce usinée CNC avec finition revêtement par poudre

En savoir plus : Finition de surface et tableau de rugosité de surface

Impression 3D vs Usinage CNC : Comment choisir la méthode idéale

Comme nous l'avons discuté, l'usinage CNC et l'impression 3D peuvent tous deux fabriquer de nombreux types de pièces.

Cependant, comme nous le disons toujours à nos clients chez Gensun, il n'existe pas de méthode de fabrication parfaite, universelle. La méthode idéale dépend principalement de votre conception de produit, géométrie, tolérances et exigences de finition de surface. Nous vous recommandons de travailler avec un atelier d'usinage de premier plan dont les ingénieurs sont capables de discuter de vos besoins d'application avec vous.

Gensun Precision Machining est un fournisseur de premier plan de services d'usinage CNC et d'impression 3D en Asie. Nous disposons d'une équipe d'ingénieurs et de machinistes hautement expérimentés, ainsi que de technologies de fabrication de pointe pour réaliser votre produit correctement.

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Note : Cet article a été publié à l'origine en juin 2021 et mis à jour en mai 2022.