從文件到原型
CNC加工的最大優勢之一是“ CNC”元素。由於CNC加工是從計算機文件創建零件的數字過程,因此工程師知道加工的原型將與數字3D設計緊密匹配,並且以後可以使用相同的數字設計來創建尺寸相同的最終零件。可重複性的程度特別高。
此外,使用數字3D設計可以進行快速,精確的更改。如果加工的原型顯示出由於不良設計而導致的物理缺陷,則工程師可以返回到CAD軟件為下一個原型進行適當的更改。可以並排比較不同版本,甚至可以使用仿真軟件來搶先測試零件在現實世界中的性能。
質量和一致性
計算機不是完美的,但是計算機控製的機器往往會按照預期的方式運行,除非它崩潰了。盡管許多原型製作過程都依賴於人類的技能(因此容易受到人為錯誤的影響),但CNC機器遵循其指令的精度隻有不到一毫米。
重要的是,他們也可以一遍又一遍地做。盡管一家企業可能隻製造一個原型,但如果需要,CNC機床可以第二次運行相同的作業,並且與第一次的偏差最小。這對於開發原型的新迭代以及使用相同的機器進行生產非常有用。(手動過程非常重要,但是更容易保證與自動化機器的一致性。)
堅固的材料範圍
如果原型沒有機械目的,那麽它可能適合3D打印,盡管3D打印雖然不生產高強度零件,但成本卻非常低,並且可以在短時間內完成。但是,對於大多數3D打印過程而言,材料選擇的範圍比機械加工的範圍要窄。
CNC加工不僅提供各種兼容的材料,而且還提供一些非常堅固耐用的材料,包括各種金屬。也可以使用金屬進行3D打印,但不能使用低成本FDM打印機進行3D打印。
與最終部分相似
對原型使用CNC加工的另一個主要優點是能夠創建類似於最終零件的原型。由於加工中心完全有能力生產最終用途的零件和原型,因此有可能創建接近最終產品的原型-這是3D打印或其他方法很少能實現的壯舉。
部分原因在於材料。許多工程金屬都是高度可加工的,這使得工程師可以使用與最終零件相同(或相似)的材料製作原型。但是過程本身的質量也是一個因素:機加工的零件很堅固,並且在某些軸上不會像印刷零件那樣表現出弱點,而機加工過程本身甚至可以用於複製其他過程,例如鈑金成型。
此外,創建原型的外觀和行為與最終零件接近的原型,因為進行的重大更改較少,因此更容易過渡到生產。
缺點
盡管有其優點,CNC加工作為原型方法還是有一定的局限性,這可能會導致企業傾向於使用替代方法。
比3D打印貴
CNC加工原型的明顯缺點之一是過程成本。與3D打印機相比,加工中心是大型機械,需要大量動力並需要更多人的監督。可加工金屬的價格也比PLA等常見的印刷材料高。
這就是工程師即使打算對最終零件進行機械加工也可能選擇其他原型製造工藝的主要原因之一。開發可能會浪費資源,如果企業需要在(早期)原型開發階段削減所有支出,這是可以理解的。
一些幾何限製
4軸和5軸加工中心具有很大的幾何靈活性,但是即使這些機器也有其局限性。對於內部幾何形狀複雜的複雜結構,增材製造工藝可能更適合,因為它們不受切削工具角度的限製。
但是請記住,3D打印的原型可能會產生誤導作用:使用所選的生產設備(無論是加工中心,注塑設備還是其他設備),完美地體現3D打印機的數字3D設計是不可能的。原型的幾何靈活性隻有在可以在最終零件上複製的情況下才有用。
廢料
由於CNC加工是減法過程,因此與實際進入零件相比,它需要更多的材料。一些材料被切掉,最終變成金屬或塑料屑,然後必須將其丟棄。這與添加原型製作過程不同,該過程不會產生浪費,除非打印失敗並且必須重複打印。
由於增加了材料的使用和浪費,使用機加工作為原型製作過程會產生更高的材料成本。但是,切屑通常可以回收利用,因此該過程對環境的影響不必很嚴重。(銷售可循環再利用的廢料也可以幫助彌補一些物料成本。)
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