So sánh gia công CNC và in 3D

17/04/2024 10:37 AM 51 Lượt xem

Sơ lược về gia công CNC và in 3D

Trong bối cảnh sản xuất phát triển nhanh chóng ngày nay, các doanh nghiệp không ngừng tìm kiếm các phương pháp sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất. Bài viết này đi sâu vào gia công CNC và In 3D, so sánh các công nghệ mang tính cách mạng này.

Gia công CNC và In 3D đã cách mạng hóa sản xuất nhưng chúng đáp ứng các nhu cầu khác nhau. Gia công CNC mang lại độ chính xác và sức mạnh vô song, trong khi In 3D vượt trội trong việc tạo mẫu nhanh và thiết kế phức tạp. Hiểu được sự khác biệt của chúng là rất quan trọng để chọn công nghệ phù hợp cho dự án của bạn.

Là một chuyên gia dày dạn kinh nghiệm trong lĩnh vực gia công CNC, chúng tôi đã chứng kiến sự phát triển và tác động của nó đối với các ngành công nghiệp khác nhau. Sau đây, chúng ta sẽ khám phá các sắc thái của những công nghệ này, giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt cho nhu cầu sản xuất của mình.

Giới thiệu gia công CNC

Gia công CNC (Điều khiển số máy tính) là một quy trình sản xuất bao gồm việc loại bỏ vật liệu khỏi một khối rắn, được gọi là phôi, để tạo ra các bộ phận.

Chúng tôi nhận thấy rằng gia công CNC tạo ra các bộ phận có độ chính xác cao với các đặc tính cơ học tuyệt vời. Nhà máy của SPIT được trang bị đầy đủ các máy CNC hiện đại, chuyên tạo ra các bộ phận cho thiết bị hàng không vũ trụ, ô tô và y tế. Độ chính xác và độ tin cậy của gia công CNC khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên để sản xuất các bộ phận chức năng đòi hỏi dung sai nghiêm ngặt và hiệu suất mạnh mẽ.

Giới thiệu in 3D

In 3D hay gọi là sản xuất bồi đắp, hoàn toàn tương phản. Nó xây dựng các bộ phận theo từng lớp từ các vật liệu như nhựa, nhựa hoặc kim loại. Công nghệ này đặc biệt thành thạo trong việc tạo ra các hình học phức tạp vốn là thách thức hoặc không thể sản xuất bằng các phương pháp sản xuất truyền thống.

In 3D thường nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn cho nguyên mẫu và sản xuất hàng loạt nhỏ, cho phép lặp lại và thử nghiệm nhanh chóng. Tuy nhiên, nó thường cần độ bền vật liệu và độ chính xác cao hơn của các bộ phận gia công CNC. Trong việc tạo mẫu nhanh và thiết kế tùy chỉnh, In 3D là yếu tố thay đổi cuộc chơi.

So sánh sự khác biệt trong quy trình gia công

Sản xuất trừ dần và sản xuất bồi đắp

Trọng tâm của sự khác biệt giữa gia công CNC và In 3D nằm ở các quy trình cốt lõi của chúng là sản xuất trừ dần và bồi đắp.

Gia công CNC bắt đầu với một khối vật liệu rắn và loại bỏ vật liệu một cách có hệ thống để tạo hình sản phẩm cuối cùng. Quá trình này giống như điêu khắc từ đá cẩm thạch – loại bỏ phần thừa để lộ ra kiệt tác bên trong. Đó là một phương pháp vốn dĩ lãng phí nhưng mang lại sự chắc chắn và chính xác. Khả năng làm việc với các vật liệu đa dạng, từ kim loại đến nhựa, giúp gia công CNC trở nên vô cùng linh hoạt.

Mặt khác, in 3D xây dựng các đối tượng theo từng lớp từ dưới lên. Nó tương tự như việc xây dựng một cấu trúc bằng các khối Lego, chỉ thêm vật liệu khi cần thiết. Cách tiếp cận này giảm thiểu lãng phí và cho phép thực hiện các thiết kế phức tạp hơn, điều này sẽ khó hoặc không thể tạo ra bằng các phương pháp trừ. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là phạm vi vật liệu phù hợp cho in 3D hẹp hơn so với gia công CNC và thành phẩm thường cần độ bền và độ bền cao hơn.

Vật liệu và công cụ được sử dụng

Các vật liệu và công cụ được sử dụng trong gia công CNC và in 3D cũng khác nhau đáng kể. Trong gia công CNC, các công cụ – chẳng hạn như máy khoan, máy tiện và máy phay – phải đủ mạnh để cắt xuyên phôi về mặt vật lý. Sự cần thiết này giới hạn việc lựa chọn vật liệu ở những vật liệu có thể chịu được ứng suất của quá trình gia công. Các kim loại như nhôm, thép và titan được mong đợi cùng với nhựa và đôi khi là gỗ.

Ngược lại, in 3D sử dụng các vật liệu dễ dàng tạo thành từng lớp. Nhựa và một số kim loại là những lựa chọn phổ biến. Các công cụ trong In 3D, chủ yếu là đầu in và vòi phun, được thiết kế để ký gửi vật liệu một cách chính xác. Bản chất của những công cụ này ảnh hưởng đến mức độ chi tiết và độ hoàn thiện có thể đạt được trong sản phẩm cuối cùng.

Độ tin cậy và độ chính xác

Gia công CNC: Độ chính xác và độ tin cậy

Gia công CNC nổi bật trong lĩnh vực chính xác và độ tin cậy. Nó nổi tiếng với khả năng sản xuất các bộ phận có dung sai chặt chẽ và chất lượng ổn định. Các máy CNC tiên tiến có khả năng đạt được dung sai chặt chẽ tới ±0,005 mm. Mức độ chính xác này rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp mà mỗi micron đều có giá trị, chẳng hạn như hàng không vũ trụ và thiết bị y tế.

Độ tin cậy của gia công CNC cũng bắt nguồn từ môi trường được kiểm soát của nó. Các dụng cụ và máy cắt được thiết kế chính xác và hoạt động của chúng được lập trình và giám sát tỉ mỉ. Điều này đảm bảo rằng mỗi bộ phận được sản xuất là một bản sao gần như chính xác của bộ phận cuối cùng, mang lại sự nhất quán cho các yêu cầu chất lượng cao và sản xuất quy mô lớn.

In 3D: Cải tiến nhưng có hạn chế

In 3D, trong khi liên tục cải tiến, vẫn phải đối mặt với những hạn chế nhất định về độ tin cậy và độ chính xác. Cách tiếp cận từng lớp có thể dẫn đến sự khác biệt, đặc biệt nếu máy in cần được hiệu chỉnh tinh vi. Mặc dù phù hợp với các nguyên mẫu và các bộ phận không quan trọng, nhưng những khác biệt này có thể liên quan đến các ứng dụng có độ chính xác cao.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là công nghệ in 3D đang phát triển nhanh chóng. Các kỹ thuật như in li-tô lập thể (SLA) và thiêu kết laser chọn lọc (SLS) đang thu hẹp khoảng cách, mang lại độ chính xác được cải thiện phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn. Tuy nhiên, hiện tại, gia công CNC vẫn là lựa chọn phù hợp cho các dự án cần độ chính xác và độ tin cậy.

Chi phí đầu tư và vận hành ban đầu

Chi phí của gia công CNC và In 3D bị ảnh hưởng đáng kể bởi khoản đầu tư ban đầu và chi phí vận hành tương ứng. Đối với gia công CNC, chi phí ban đầu thường cao hơn do cần có máy móc và dụng cụ phức tạp. Điều này thể hiện rõ trong quá trình đầu tư vào máy CNC chất lượng cao và bảo trì đóng góp một phần đáng kể. Ngoài ra, chi phí cho người vận hành và lập trình viên lành nghề có thể rất lớn.

Chi phí vận hành gia công CNC cũng bao gồm các chi phí liên quan đến vật liệu và độ mòn của dụng cụ. Vì quá trình này liên quan đến việc loại bỏ nguyên liệu nên chi phí cố hữu đối với khối nguyên liệu thô thường lớn hơn so với sản phẩm cuối cùng. Độ mòn của dụng cụ, một yếu tố quan trọng khác, đòi hỏi phải thay thế và bảo trì dụng cụ cắt thường xuyên.

Chi phí vật liệu

Ngược lại, In 3D thường có chi phí thiết lập ban đầu thấp hơn, đặc biệt đối với các hoạt động ở quy mô nhỏ hơn. Mặc dù có công nghệ tiên tiến nhưng máy in thường rẻ hơn máy CNC và yêu cầu ít không gian cũng như cơ sở hạ tầng hơn. Điều này làm cho In 3D trở thành công nghệ dễ tiếp cận hơn đối với các công ty khởi nghiệp và doanh nghiệp nhỏ.

Chi phí vật liệu cho In 3D có thể khác nhau, nhưng quy trình này vốn đã tiết kiệm vật liệu hơn do tính chất phụ gia của nó. Có mức lãng phí tối thiểu vì vật liệu chỉ được thêm vào khi cần thiết. Tuy nhiên, các loại vật liệu có sẵn cho In 3D có thể đắt hơn trên mỗi đơn vị so với các loại vật liệu được sử dụng trong gia công CNC, bù đắp một phần lợi thế này.

Ứng dụng và sự phù hợp

Gia công CNC: Lý tưởng cho các bộ phận chức năng cần dồ chắc chắn, độ bền

Gia công CNC là quá trình bắt đầu khi độ bền, độ chính xác và độ bền vật liệu là tối quan trọng. Điều này bao gồm các bộ phận dành cho ngành hàng không vũ trụ, ô tô và y tế, nơi mà việc hỏng hóc không được xảy ra. Làm việc với nhiều vật liệu khác nhau, từ kim loại đến nhựa, cho phép gia công CNC đáp ứng những nhu cầu đa dạng này.

Công nghệ này đặc biệt phù hợp cho hoạt động sản xuất quy mô vừa và lớn, nơi tính nhất quán và độ chính xác là rất quan trọng. Ví dụ, trong các ứng dụng ô tô, gia công CNC tạo ra các bộ phận động cơ phải chịu được các điều kiện khắc nghiệt và mài mòn. Tương tự, trong lĩnh vực y tế, công nghệ này rất cần thiết để tạo ra các dụng cụ phẫu thuật và mô cấy đòi hỏi khả năng tương thích sinh học và kích thước chính xác.

In 3D: Tạo mẫu và hình học phức tạp

In 3D phù hợp trong việc tạo mẫu nhanh và tạo ra các hình dạng phức tạp mà các phương pháp sản xuất truyền thống khó hoặc không thể đạt được. Khả năng nhanh chóng tạo ra các mô hình và nguyên mẫu cho phép thử nghiệm và lặp lại nhanh chóng, đẩy nhanh đáng kể quá trình phát triển.

Hơn nữa, In 3D lý tưởng cho các sản phẩm tùy chỉnh, sản xuất một lần hoặc các lô nhỏ mà chi phí tạo ra dụng cụ cụ thể cho gia công CNC sẽ rất cao. Điều này có ý nghĩa sâu sắc trong các lĩnh vực như thiết bị y tế tùy chỉnh, nơi có thể sản xuất các mô hình dành riêng cho bệnh nhân hoặc trong ngành hàng không vũ trụ đối với các cấu trúc nhẹ, phức tạp được tối ưu hóa cho hiệu suất.

Sự hoàn thiện bề mặt

Gia công CNC

Một trong những ưu điểm đáng kể nhất của nó là độ hoàn thiện bề mặt có thể đạt được bằng gia công CNC. Quá trình này vốn đã cung cấp bề mặt hoàn thiện chất lượng cao, thường yêu cầu xử lý hậu kỳ tối thiểu. Các bộ phận được sản xuất phải có bề mặt nhẵn và các cạnh chính xác, cần thiết cho mục đích thẩm mỹ và chức năng. Mức độ hoàn thiện là điều cơ bản trong các ngành công nghiệp như ô tô và hàng không vũ trụ, những khiếm khuyết bề mặt có thể ảnh hưởng đến hiệu suất.

Các bộ phận gia công CNC cũng có thể được xử lý dễ dàng bằng nhiều cách hoàn thiện khác nhau, chẳng hạn như anod hoá, sơn hoặc mạ để nâng cao hình thức hoặc đặc tính chức năng của chúng. Khả năng thích ứng này cho phép chúng tôi đáp ứng các yêu cầu cụ thể về khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn hoặc hấp dẫn thị giác.

In 3D

Ngược lại, bề mặt hoàn thiện của các bộ phận được in 3D có thể kém mịn hơn, thường hiển thị các đường phân lớp hoặc các dấu hiệu khác biểu thị quá trình bồi đắp. Mặc dù các kỹ thuật xử lý hậu kỳ như chà nhám và sơn có thể cải thiện điều này, nhưng để đạt được độ hoàn thiện tương đương với gia công CNC đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn. Bản chất của In 3D cũng hạn chế các loại hoàn thiện có thể được áp dụng, vì một số quy trình có thể làm hỏng các vật liệu in 3D kém bền hơn.

Tuy nhiên, điều đáng chú ý là những tiến bộ trong công nghệ in 3D đang liên tục cải thiện khả năng hoàn thiện bề mặt có thể đạt được. Một số máy in 3D cao cấp hiện có thể tạo ra các bộ phận có lớp đẹp, mang lại bề mặt mịn hơn, giúp giảm nhu cầu xử lý hậu kỳ rộng rãi.