مقایسه فرزکاری CNC و پرینت سه‌بعدی

برای کسی که تازه وارد صنعت جواهرسازی شده است، تنوع زیاد ابزارها و تجهیزات در یک کارگاه معمولی می‌تواند بسیار گیج‌کننده باشد. این موضوع به خصوص در مورد فناوری صدق می‌کند، زیرا به سرعت تغییر می‌کند. اگر در نرم‌افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) سرمایه‌گذاری کرده‌اید و آماده تولید مدل‌های خود هستید، دو روش ساخت به کمک کامپیوتر (CAM) را می‌توانید در نظر بگیرید: دستگاه‌های CNC و پرینترهای سه‌بعدی.

کدام گزینه برای تحقق طراحی‌های شما مناسب‌تر است؟

برای کمک به تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام روش برای کسب‌ و کار شما بهتر است، یک راهنمای مختصر در مورد اصول هر روش تهیه کرده‌ایم؛ این راهنما شامل نکاتی است درباره‌ی جایی که هر کدام از این روش‌ها برتر هستند، کجا ممکن است نیاز به تعدیل داشته باشید و آنچه که باید از نظر کیفیت، صرفه‌ جویی در زمان و هزینه انتظار داشته باشید. اما ابتدا باید نوع کاری که تولید می‌کنید را بررسی کنید؛ به عنوان مثال، آیا شما در ساخت گوشواره‌های کوچک توخالی تخصص دارید، یا قطعات بزرگ شخصی‌سازی شده با متون زیاد، پرفروش‌ترین محصولات شما هستند؟ پاسخ شما به تعیین فناوری مناسب برای شما و کسب‌وکارتان کمک خواهد کرد.

دستگاه‌های فرز CNC

دستگاه‌های فرز CNC از ابزارهای برش دوار استفاده می‌کنند تا مدل جواهرات را از یک بلوک موم تراش دهند، به این ترتیب جواهرسازان می‌توانند قبل از ریخته‌گری، مدل خود را اصلاح و بهبود بخشند. تعداد محورهای این دستگاه‌ها می‌تواند متفاوت باشد و دستگاه‌های سه‌محوره و چهارمحوره رایج‌ترین انواع در صنعت جواهرسازی هستند.

دستگاه‌های پنج‌محوره نیز وجود دارند که امکانات و انعطاف بیشتری به کاربر می‌دهند، اما این دستگاه‌ها گران‌تر هستند، معمولاً سرعت کمتری در فرزکاری دارند و نیازمند نگهداری بیشتری برای حفظ هم‌راستایی و دقت دستگاه هستند.

قطعاتی که می‌توان با دستگاه فرز CNC تولید کرد

• قطعات با الگوها و طرح‌های ساده که فاقد زیربرش (Undercut) هستند: این قطعات برای دستگاه فرز ایده‌آل هستند، زیرا ابزار برش می‌تواند به طور مستقیم از بالا روی سطح کار قرار بگیرد (اگر سطح صاف باشد) یا به صورت عمودی روی سطح یک نوار (در برش چرخشی) عمل کند.
• قطعات با حروف‌نگاری یا جزئیات ظریف: از آنجا که دستگاه‌های فرز CNC، مدل را از موم تراش می‌دهند و موم در فرآیند ریخته‌گری با کمترین انبساط می‌سوزد، می‌توانند حروف و جزئیات دقیق و واضحی ایجاد کنند که در فرآیند ریخته‌گری دچار تغییر نشوند.
• قطعاتی که قصد دارید پیش از ریخته‌گری به صورت دستی بر روی آنها حکاکی انجام دهید: برای طرح‌هایی که به حکاکی دستی قبل از ریخته‌گری نیاز دارند، استفاده از CNC گزینه مناسبی است.

نکاتی که باید به آنها توجه کنید

• اثر مخروطی ابزار برش: از آنجا که ابزار برش استاندارد دارای شیب است، هر لبه‌ای که به صورت کاملاً 90 درجه طراحی شده باشد، کمی اثر مخروطی خواهد داشت. این مشکل را می‌توان در فرآیند طراحی CAD جبران کرد، به این صورت که مواد اضافی در آن نواحی در نظر گرفته شود.
• محدودیت در دقت جزئیات: اگرچه دستگاه‌های فرز در ایجاد جزئیات ظریف و تیز بسیار خوب عمل می‌کنند، اما محدودیتی در میزان ظرافت وجود دارد. حتی کوچک‌ترین ابزارهای برش نیز دارای نوک مسطح کوچکی به اندازه 0.003 اینچ هستند. این اندازه بسیار کوچک است و به راحتی با چشم غیرمسلح قابل تشخیص نیست، اما بهتر است آن را در نظر داشته باشید.
• محدودیت در ایجاد زیربرش (Undercut): دستگاه‌های فرز با کمتر از پنج محور نمی‌توانند به راحتی زیربرش در قطعات ایجاد کنند. البته چنین طراحی‌هایی می‌توانند به صورت چند تکه تراشیده شده و سپس مونتاژ شوند.
• اجتناب از تراش مدل‌های بلند و نازک: هنگام برش فیزیکی مواد توسط دستگاه فرز، موم ممکن است لرزش پیدا کند. هرچند که همه مدل‌ها به نوعی حمایت‌کننده برای تثبیت در طول فرآیند برش نیاز دارند، مدل‌های بلند و نازک به حمایت‌های اضافی نیازمندند. این حمایت‌ها نه تنها باید بعداً برداشته شوند، بلکه ممکن است به دلیل لرزش دستگاه، شکسته شوند.
• مشکل در ایجاد قطعات توخالی: مشابه زیربرش‌ها، اکثر دستگاه‌های فرز در ساخت قطعات توخالی دچار مشکل هستند. در برخی موارد، ممکن است بتوان طراحی‌ها را به صورت چند تکه جداگانه تراش داد و سپس آنها را مونتاژ کرد.
• تراش هم‌زمان چند مدل: با وجود اینکه دستگاه‌های فرز می‌توانند بسته به شکل هندسی و اندازه مدل‌ها، چندین مدل را به طور هم‌زمان تراش دهند، اما بیشتر قطعات با پیچیدگی متوسط به بالا نیاز دارند به صورت جداگانه تراشیده شوند.
• چالش در پشتیبانی فنی: با وجود قدمت این فناوری، یافتن پشتیبانی فنی برای دستگاه‌های فرز ممکن است دشوار باشد، زیرا بسیاری از کاربران و شرکت‌ها به سمت پرینت سه‌بعدی گرایش پیدا کرده‌اند.

مواد مورد استفاده

انواع مختلفی از موم‌های مخصوص تراشکاری وجود دارند که می‌توانند در دستگاه‌های فرز CNC استفاده شوند. معمولاً موم‌هایی با سختی بالاتر عملکرد بهتری دارند و دقت و کیفیت بهتری در فرآیند تراش ارائه می‌دهند.

هزینه‌های احتمالی

هزینه دستگاه‌های فرز به تعداد محورها، اندازه و پیچیدگی دستگاه بستگی دارد و می‌تواند بسیار متغیر باشد. برخی از دستگاه‌های رومیزی ساده که قادر به تراش مواد مختلف هستند، از حدود 2,200 دلار شروع می‌شوند. دستگاه‌های بزرگ‌تر با پنج محور که قابلیت تراش فلز را دارند، ممکن است بیش از 100,000 دلار قیمت داشته باشند.

پرینترهای سه‌بعدی

بیشتر پرینترهای سه‌بعدی موجود در بازار به وسیله رشد مدل‌ها به صورت لایه‌به‌لایه عمل می‌کنند. بسیاری از این پرینترها از رزین فوتوپلیمر استفاده می‌کنند که با تابش نور سفت می‌شود. برخی دیگر از دستگاه‌ها از فرآیند پاشش مواد مبتنی بر موم استفاده می‌کنند که می‌تواند به جلوگیری از مشکلات ریخته‌گری که بسیاری از کاربران با رزین‌های فوتوپلیمر مواجه هستند، کمک کند.

خدمات پرینت سه بعدی پروجت

چیزهایی که ممکن است بخواهید با پرینتر سه‌بعدی چاپ کنید

• قطعات با هندسه‌های پیچیده یا شکل‌های آزاد: از آنجایی که پرینترهای سه‌بعدی مدل‌ها را به صورت لایه‌به‌لایه رشد می‌دهند، برای قطعاتی که دارای زیربرش‌ها و فضاهای توخالی هستند، ایده‌آل هستند.
• کارهایی که به تولید در حجم بالا نیاز دارند: پرینترهای سه‌بعدی به کاربران این امکان را می‌دهند که چندین قطعه را روی یک صفحه ساخت چاپ کنند، که این کار باعث صرفه‌جویی در زمان می‌شود.

نکاتی که باید به آنها توجه کنید

• نیاز به پشتیبانی در طول چاپ: در بیشتر پرینترهایی که از رزین فوتوپلیمر استفاده می‌کنند، تمام بخش‌های یک مدل باید در طول فرآیند چاپ حمایت شوند، بنابراین باید محل‌های قرارگیری حمایت‌ها در نظر گرفته شوند. این نواحی پس از تکمیل مدل باید تمیز شوند. برخی از برنامه‌های CAD می‌توانند به طور خودکار در افزودن حمایت‌ها به نواحی نیازمند کمک کنند، اما ممکن است هنوز نیاز به دستکاری دستی باشد.
• نمای لایه‌ای مدل‌ها: به دلیل اینکه پرینترهای سه‌بعدی مدل‌ها را به صورت لایه‌به‌لایه می‌سازند، مدل‌های نهایی ممکن است خطوط لایه‌ای را نشان دهند و سطوح آن‌ها ممکن است به دقت و وضوح مدل‌های تراشیده شده از موم نباشد.
• فرآیند تمیزکاری و پخت مدل‌های رزینی: پیش از اینکه مدل‌های ساخته شده از رزین فوتوپلیمر را بتوان ریخته‌گری کرد، ابتدا باید با حلال تمیز شوند و سپس پخت پس از ساخت انجام شود، زیرا پرینتر تنها مدل را به طور نیمه‌پخته می‌سازد.
• باقی‌ماندن خاکستر در قطعات بزرگ و جامد: در قطعات بزرگ و جامد، رزین فوتوپلیمر ممکن است در طی فرآیند سوختن و از بین رفتن، خاکستر باقی بگذارد. قطعات بزرگ‌تر مقدار بیشتری خاکستر تولید می‌کنند، که می‌تواند باعث ایجاد تخلخل در قطعه ریخته‌گری شده شود.
• نیازهای متفاوت برای قالب‌گیری با رزین فوتوپلیمر: مدل‌های ساخته‌شده با رزین فوتوپلیمر ممکن است نیاز به قالب‌گیری متفاوتی داشته باشند. در حالی که بسیاری از این مدل‌ها می‌توانند با گچ قالب‌گیری معمولی ریخته‌گری شوند، نسبت آب به پودر معمولاً باید تنظیم شود. در برخی موارد، ممکن است نیاز به استفاده از قالب‌های دندانپزشکی باشد، که ممکن است پس از ریخته‌گری نیاز به کار اضافی برای پاک‌سازی مواد باقی‌مانده داشته باشند.
• انبساط رزین در فرآیند سوختن: رزین‌های فوتوپلیمر در طی فرآیند سوختن منبسط می‌شوند، که می‌تواند باعث شکستن یا ترک خوردن قالب شود. برای جلوگیری از این مشکل، بهتر است از طراحی‌هایی با زاویه‌های تیز یا لبه‌های باریک اجتناب کنید و همچنین از ساخت حفره‌های نازک در طراحی یا حروفی با ارتفاع بیش از 0.6 میلی‌متر خودداری کنید.

خدمات پرینت سه بعدی با رزین

مواد مورد استفاده

مواد مورد استفاده در پرینترهای سه‌بعدی بسته به نوع پرینتر متفاوت است؛ هر تولیدکننده برای دستگاه خود فرمول خاصی از مواد را ارائه می‌دهد. بسیاری از پرینترها از رزین فوتوپلیمر استفاده می‌کنند، اما برخی دیگر از محلول‌های مبتنی بر موم بهره می‌برند که ممکن است در فرآیند ریخته‌گری آسان‌تر باشند. بهتر است با تولیدکننده پرینتر خود مشورت کنید تا ببینید چه موادی ارائه می‌دهد و چگونه می‌توانید از آن‌ها برای برآورده کردن نیازهای خود استفاده کنید.

هزینه‌

بازار پرینترهای سه‌بعدی در سال‌های اخیر به شدت گسترش یافته است. اکنون کیت‌های DIY (خودت بساز) وجود دارند که به کاربران این امکان را می‌دهند تا با هزینه‌ای تنها چند صد دلار، پرینتر خود را بسازند. دستگاه‌های بزرگ‌تر که بیشتر برای تولید صنعتی مناسب هستند، از حدود 3,000 دلار شروع می‌شوند و ممکن است تا بیش از 150,000 دلار قیمت داشته باشند.