Ситуация в промышленности сложилась так, что ЧПУ и 3D-печать сейчас — самые влиятельные технологии во многих отраслях. Конкурируют они, или дополняют друг друга? Есть разные мнения, рассмотрим вопрос подробнее.
Упрощая можно сказать, что ЧПУ это 3D-печать наоборот: 3D-печать создает объекты накладывая слой за слоем, ЧПУ — выбирая материал из заготовки, также послойно. Это как разница между лепкой скульптуры и вырезанием её из мрамора.
Очевидно, что какие-то детали качественнее воспроизводит один из этих процессов. Но есть много случаев, когда они хорошо работают вместе, например — когда финишная обработка 3D-печатных объектов производится на станках с ЧПУ, для шлифовки, более тонкой подгонки размеров или вырезания мелких деталей.
Разные сильные стороны
Есть ли смысл использовать эти процессы раздельно? В чем хорош каждый из них? Если вы когда-нибудь использовали 3D-печать, то знаете, что она особенно хороша при создании конструкций c очень сложной внутренней структурой.
Начиная с пустой платформы и накладывая слой за слоем, можно создать внутри детали структуру любой сложности, ограниченной лишь техническими возможностями принтера.
Яркий пример — лопатки промышленных газовых турбин и турбореактивных двигателей, которые раньше изготавливались исключительно литьем, причем — с огромным процентом брака, что еще больше увеличивало и без того немаленькую себестоимость. Такой подход к производству был обусловлен их структурой — в этих изделиях обязательны внутренние каналы охлаждения, которые никак иначе создать возможности не было.
Это была крайне сложная многоступенчатая технология, а выход брака при таком производстве доходил до 90%. Есть интересная статья, в которой об этом процессе можно узнать подробнее.
Конечно, так не могло продолжаться вечно, аддитивные технологии пришли и в эту область. Например: инженеры компании Siemens разработали технологический процесс, при котором расход ценного сырья значительно снизился, а качество получаемых изделий столь же серьёзно возросло. И срок разработки новых турбин — от идеи, до готового образца — уменьшился с 2-х лет до 2-х месяцев.
Используя порошок жаростойкого никелевого сплава и технологию селективного лазерного спекания, в Siemens Power уже создают и успешно испытывают рабочие прототипы новых реактивных двигателей — более экономичных, недорогих и надежных, чем прежние.
Это не единственный, но очень характерный пример того, что ЧПУ недоступно в принципе, а современными средствами 3D-печати достигается уже штатно.
Кроме того, объемная печать это гибкий процесс, позволяющий быстро переключаться между разными проектами, а себестоимость единицы продукции всегда одинакова, независимо от производимого количества. Таким образом, 3d фрезеровка идеально подходит для производства персонализированных и уникальных объектов. Неудивительно, что она становится все более востребованной и применяемой во многих медицинских и стоматологических узкоспециализированных областях, где важно точное соответствие изделий нуждам каждого конкретного пациента.
Но не только уникальные изделия — 3D-печать способна, при должном подходе, создавать и вполне обыденные вещи, вполне серийными объемами. Такой пример: американская компания Local Motors готовится к серийному выпуску электрокара Strati, углепластиковые кузова которого будут печататься на 3D.
Их запустят в продажу уже в третьем квартале текущего года.
А компания Voodoo Manufacturing уже сейчас организовала целые небольшие роботизированные 3D-заводы, на которых изготавливает на заказ партии до 10 000 3D-печатных изделий.
Сделать заказ на целую партию распечаток можно удаленно, не вставая с кресла.
Есть у 3D-печати и недостатки — промышленные установки, которые способны печатать металлом крупные детали, все еще достаточно дороги.
Есть пока ограничение и по размеру изделий — большинство, даже промышленных 3D-принтеров, сейчас печатает детали не превышающие размерами стиральную машинку.
Зато очень хорошо показывает себя объемная печать в процессе проектирования любых изделий, делая создание прототипов и предсерийных образцов максимально быстрым и точным. И в экономичности 3D-печать вне конкуренции — количество отходов материала стремится к нулю, никакой стружки.
В производстве крупных партий первенство пока за ЧПУ-фрезерованием — по этой технологии можно производить значительные количества изделий прецизионного качества из разных материалов, достаточно быстро и, что еще важнее — по хорошо всем знакомой отработанной технологии, что бывает очень важно, если заказчик — огромная бюрократизированная корпорация, медленно вникающая в новшества, — это ускоряет взаимодействие в вопросах всевозможного согласования. Комплектующие коммерческого и промышленного оборудования изготавливаются именно по этой технологии, особенно — когда речь идет об изделиях из материалов высокой плотности — типа металлов.
ЧПУ также может использоваться и для производства небольших партий продукции, но себестоимость ее в таких случаях, как правило, достаточно велика.