CNC İşleme vs 3D Baskı: Plastikler için En İyi Üretim Yöntemi Hangisi?

Bir projede CNC işleme mi yoksa 3D baskı mı kullanacağınız konusunda tereddüt ediyorsanız, yalnız değilsiniz. Her ikisi de plastik parçalar üretmek için güçlü yöntemlerdir, ancak ihtiyaçlarınıza bağlı olarak farklı amaçlara hizmet ederler. Talaşlı imalat, malzemeyi titizlikle keserek nihai parçayı ortaya çıkaran bir heykeltıraşa benzer; eklemeli üretimde ise parçalar, tuğlaları istifleyerek yekpare bir yapı oluşturmaya benzer şekilde, katman katman oluşturulur.

Her prosesin kendine özgü avantajları vardır: Talaşlı imalat yüksek üretim hassasiyeti ve malzeme çok yönlülüğü sunarken, eklemeli üretim ise kompleks geometriler ve hızlı prototipleme için idealdir. Hangi yöntemin kullanılacağına karar vermekte, tasarım karmaşıklığı ve malzeme gerekliliklerinden üretim hızı ve bütçeyle ilgili hususlara kadar çeşitli faktörler etkili olur.

Hızlı Referans Tablo

Aşağıdaki hızlı kontrol tablosu, hangi prosesin ihtiyaçlarınıza en uygun olduğuna veya en iyi sonuçlar için her ikisinin bir bileşiminin kullanılıp kullanılamayacağına karar vermenize yardım edecek bir özet karşılaştırma içermektedir.

Kontrol Listesi: Plastikler için CNC İşleme ve 3D Baskı Arasında Seçim Yapmak

Projenizin gerekliliklerine hangi üretim prosesinin uygun olduğunu değerlendirmek için bu hızlı referans kontrol listesini kullanabilirsiniz. Her soru için CNC işleme, 3D baskı (3DP) veya her ikisinin en iyi çözümü sunup sunmadığını öğrenebilirsiniz.

1. Parçanın tamamında uniform mekanik özelliklere mi ihtiyacınız var? Evet ise, CNC işleme en iyi seçimdir. Bu yöntem ile malzeme genelinde tutarlı mekanik ve termal özelliklere sahip, izotropik bileşenler üretilir; yük taşıyan uygulamalar veya mekanik montajlı düzenekler için idealdir. 3D baskı ile üretilen parçalar, katmanlı imalatın doğası gereği anizotropik özelliklere sahiptir.
2. Parçanız için yüksek çekme mukavemeti kritik önemli mi? Bu durumda CNC işleme doğru yoldur. Talaşlı imalat ile üretilen bileşenler genellikle aynı malzemeler kullanılarak 3D baskı ile üretilen parçalara göre %40-60 daha yüksek çekme mukavemetine ulaşır; bu nedenle yüksek mukavemet uygulamaları için idealdir.
3. Kısa bir üretim süresine mi ihtiyacınız var? 3D baskıyı seçin. SLS gibi prosesler genellikle kurulum, baskı ve ardıl işlemler dahil olmak üzere 3-5 iş günü sürer. Buna karşılık, CNC işleme; kapsamlı kurulum, programlama ve kesici takım hazırlığı nedeniyle daha uzun ürün teslim süreleri (genellikle 10 iş gününden fazla) gerektirir.
4. Düşük adetli  (1-10 birim) parça üretimine mi ihtiyacınız var? Bu durumda 3D baskı sizin için en iyi seçimdir. Minimum kurulum gereksinimleri sayesinde küçük ölçekli üretim için daha düşük birim başına maliyet sunar.
5. Yüksek adetlerde mi (50+ birim) üretim yapıyorsunuz? CNC işlemeyi tercih edin. Kurulum maliyetleri daha fazla sayıda parçaya bölündüğü için yüksek hacimlerde daha uygun maliyetli hale gelir.
6. Esnek malzemeler, fotopolimerler veya kompozit reçineler kullanılması mı gerekiyor? Cevap 3D baskıdır. Bu proses; TPU, TPE, özel fotopolimer reçineleri ve talaşlı imalatta bulunmayan kompozitler gibi özel malzemeleri destekler.
7. Maliyet en önemli husus mu?
   1. Düşük hacimler (1-10 birim) için 3D baskı daha uygun fiyatlı seçenektir.
   2. Yüksek hacimler (50’den fazla birim) için, yüksek parça sayısına bölünen kurulum maliyetleri nedeniyle talaşlı imalat uygun maliyetli seçim haline gelir.
   3. Orta büyüklükte hacimler (10-50 birim) için, makul bir maliyetle verimli imalat hacmi kullanımı sunan MJF 3D baskı düşünülmelidir.
8. Seri üretim için ölçeklenebilir bir üretim yöntemine mi ihtiyacınız var? O zaman CNC işleme daha iyi bir seçimdir. Kurulum maliyetlerinin daha büyük üretim partileri ile amortize edilebildiği orta ila yüksek üretim hacimleri için bu yöntem oldukça uygundur. Öte yandan katmanlı imalat, tek seferlik ve düşük hacimli üretimde öne çıkar ancak sayı arttıkça maliyet etkinliği azalır.

Maliyet Etkenleri

CNC işleme ve 3D baskı için maliyet faktörlerini anlamak, tasarımınızı optimize etmenize ve en uygun maliyetli prosesi seçmenize yardım eder. Parça geometrisinden gereken yüzey kalitesine kadar, belirli özellikler her yöntem için üretim maliyetlerini önemli ölçüde etkiler.

Açıklama	CNC İşleme (€)	3D Baskı (€)
Büyük, hacimli geometriler
İçi çıkarılmış ve hafifletilmiş yapılar
Açı dışı (Off-angle) delikler
Organik (düzensiz) yapılar
Üretim hassasiyeti ve sıkı toleranslar
Pürüzsüz yüzey kalitesi
Deep holes and channels

Geometrik Karmaşıklıkla İlgili Hususlar

Üretilebilirlik, parça geometrisinden büyük ölçüde etkilenir:

• Toz yataklı füzyon prosesleri (SLS, MJF), destek yapıları olmadan kompleks, düzensiz biçimli geometriler üretmede mükemmeldir.
• FDM ve SLA’da 45°’den büyük çıkıntılar (overhangs) için kullan-at yapılar gerekir.
• CNC işleme aşağıdakilerle sınırlıdır:
  • Kesici takım erişilebilirliği gereklilikleri.
  • Kesici takım çapına dayalı minimum iç yarıçap sınırlamaları.
  • Kapalı iç yapılar üretememe.
  • Sınırlı undercuts unsurları üretim kabiliyetleri

Parçanın tasarımında, klasik çıkarmalı (subtractive) üretimle yapımı mümkün olmayan karmaşık iç yapılar, alttan kesmeler veya organik (düzensiz) şekiller gibi yapılar bulunuyorsa, eklemeli (additive) teknolojiler kullanılmalıdır.

Malzeme Özellikleri ve Proses Uyumluluk Matrisi

Hem CNC işleme hem de 3D baskının kullanılabileceği parçalar tasarlarken, doğru mühendislik plastiğini seçmek ilk adımdır. İstenilen performans ve kaliteye ulaşmak için iki proses arasındaki malzeme uyumluluğunu sağlamak kritik önem taşır.

ABS, PA (Nylon) ve PC gibi bazı malzemeler hem CNC işleme hem de 3D baskıda kullanılacak kadar çok yönlüdür. Ancak eklemeli üretim, talaşlı imalatta kullanım için uygun olmayan esnek termoplastikler (TPU, TPE), fotopolimer reçineler, gelişmiş kompozitler ve CLIP reçineleri (Karbon DLS) gibi özel malzemeler gibi seçenekler de sunar.

Projeniz için ideal malzemeyi seçerken aşağıdaki temel etkenler göz önünde bulundurulmalıdır:

• Mekanik gereklilikler: Parçanın yüksek yüklere, darbeye veya aşınmaya dayanması gerekiyor mu?
• Çevresel etkenlere maruziyet: Parça aşırı sıcaklıklara, kimyasallara veya UV ışığına maruz kalacak mı?
• Proses uyumluluğu: Malzeme, seçilen üretim yöntemi(leri) için uygun mu?
• Bütçe: Malzeme maliyeti proje hedeflerinizle ne kadar uyumlu?

Malzeme seçiminde bilinçli bir karar vermenize yardım etmek için aşağıdaki tabloda, yaygın malzemeler, bunların özellikleri ve en uyumlu oldukları prosesler özetlenmiştir. 

Mekanik Özellik Karşılaştırması: CNC İşleme ve 3D Baskı

CNC ile işlenen ve 3D baskı ile üretilen ABS, PC ve PA12 gibi malzemelerin mekanik özelliklerindeki temel farkları karşılaştıralım.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

3D baskıda özellikleri etkileyen temel faktörler:

• FDM katman adhezyon kuvveti.
• Baskı oryantasyonu (Z ekseni genellikle en zayıftır).
• Baskı sırasındaki çevre koşulları.
• İç dolgu (infill) yüzdesi (karşılaştırma için %100 kullanılmıştır)

PC (Polycarbonate)

3D baskıda özellikleri etkileyen temel faktörler:

• Daha yüksek baskı sıcaklığı gereklilikleri.
• Proses sırasında neme duyarlılık.
• Oda sıcaklığı kontrolü.
• Soğutma hızı etkileri.

PA12 (Nylon 12)

3D baskıda özellikleri etkileyen temel faktörler:

• Toz geri dönüştürülebilirliği etkileri.
• Sinterleme parametreleri.
• Parça yoğunluğu.
• Ardıl işlem yöntemleri.

CNC İşleme veya 3D Baskı Yerine Enjeksiyon Kalıplamanın Seçileceği Yerler

CNC işleme ve 3D baskı yöntemlerinin kendine özgü güçlü yanları olsa da, iki yöntemin de maliyet etkinliği, yüksek hacimli üretim veya olağanüstü tekdüzelik gerekliliklerini tam olarak karşılamadığı durumlar da vardır. Bu gibi durumlarda, enjeksiyon kalıplama (EK) güçlü bir alternatif oluşturur. Bu proses özellikle büyük ölçekli üretim işlemleri, karmaşık tasarımlar ve yüksek üretim hassasiyeti ve tutarlılık gerektiren uygulamalar için uygundur.

Enjeksiyon kalıplamanın daha iyi bir seçim olduğu durumlar aşağıda sıralanmıştır:

Enjeksiyon kalıplamanın daha iyi bir seçim olduğu durumlar aşağıda sıralanmıştır:

1. Seri üretimde maliyet verimliliği arıyorsanız: Enjeksiyon kalıplama, yüksek hacimli üretimde öne çıkar; çünkü peşin ödenen kesici takım maliyetleri, büyük ölçekli üretimlerde (örneğin plastik kaplar gibi tüketici mallarının seri üretimi) son derece düşük parça başı maliyetlerle dengelenir. CNC işleme ve 3D baskı ile düşük ila orta hacimli üretim işleri yapılabilir; ancak büyük ölçekte bu yöntemlerin maliyetleri ödenemeyecek kadar yüksek değerlere ulaşır.
2. Kalitede tutarlılığa ve kusursuz yüzeylere ihtiyacınız varsa: Parçalarınız sıkı boyut toleransları veya kusursuz yüzey kalitesi gerektiriyorsa, enjeksiyon kalıplama tüm parçalarda eşsiz bir tekdüzelik (uniformity) sağlar. Bu avantaj, kalitede tutarlılığın kritik önemli olduğu medikal cihazlar, elektronik cihazlar ve hassas mühendislik gibi endüstrilerde özellikle önemlidir.
3. Tasarımınız ince et kalınlığı veya kompleks yapılar içeriyorsa: CNC işleme, ince duvarlarda zorlanırken, 3D baskı ile bunlar üretilebilir ancak yeterli hassasiyet sağlanamayabilir. Öte yandan enjeksiyon kalıplamada, yüksek doğrulukta kalıplar kullanma imkanı sayesinde ince et kalınlıkları, hareketli menteşeler ve undercuts unsurları gibi karmaşık yapılar (ör. geçmeli bağlantılara (snap-fit) sahip paketleme bileşenleri) kolayca çok sayıda üretilebilir. 
4. Belirli özelliklere sahip çok çeşitli malzemelere ihtiyacınız varsa: Enjeksiyon kalıplama, gelişmiş mühendislik plastikleri ve özel formülasyonlar dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeleri destekler. Bu nedenle, yüksek UV direnci veya kimyasal dayanıklılık gibi belirli kimyasal, termal veya mekanik özellikler gerektiren projeler için idealdir.

Plastiklerde CNC İşleme ve 3D Baskı Arasında Son Karar için Kılavuz

CNC İşlemenin Seçileceği Durumlar:

• Üretim hassasiyeti ve dayanıklılık kritik önem taşıyorsa: CNC işleme, yüksek boyutsal doğruluk ve dayanıklı  parçalar sunmada mükemmeldir; bu nedenle havacılık-uzay ve medikal bileşenler gibi uzun dönem dayanıklılık ve üretim hassasiyeti gerektiren uygulamalar içindir. 
• Yüksek üretim hacmi bekleniyorsa: Büyük üretim partilerinde, kurulum maliyetleri daha fazla sayıda parçaya bölündüğü için CNC işleme zamanla daha ekonomik hale gelir.
• Üst düzey yüzey kalitesi gerekiyorsa: CNC işlemede, minimum ardıl işlemle mükemmel yüzey kalitesi elde edilebilir; bu nedenle estetiğin veya hassas uyumun (birleşmenin) önemli olduğu bileşenlerin üretimi için uygundur.

3D Baskının Seçileceği Durumlar:

• Hızlı prototipleme ve tasarım esnekliğine ihtiyaç duyulduğunda: 3D baskı, karmaşık ve özel tasarımlar üzerinde hızlı bir şekilde yineleme (iterating) yapmak için idealdir; çünkü bu teknoloji, makineyle işlenmesi zor veya imkansız olan karmaşık geometrilere ve iç yapılara olanak tanır.
• Çevresel etkiler ve malzeme verimliliği önemliyse: 3D baskının eklemeli bir üretim yöntemi olması, atık malzeme miktarını en aza indirir; bu nedenle sürdürülebilirliğin öncelikli olduğu durumlarda mükemmel bir seçimdir.
• Düşük Hacimli Üretim ve Bütçe Kısıtlamaları Geçerliyse: Küçük ölçekli üretim işlemleri için, 3D baskı genellikle daha düşük kurulum maliyetleri ve daha hızlı ilk üretim nedeniyle daha uygun maliyetlidir; bu nedenle prototipler veya sınırlı sayıda özel parçaların üretimi için uygundur.

Hem yüksek üretim hassasiyeti hem de karmaşık geometrilerin gerektiği durumlarda, kritik tolerans alanları için CNC işlemeyi ve karmaşık, düşük gerilimli bölümler için 3D baskıyı bir arada kullanmak güçlü bir yaklaşım olabilir..

Bookmark (0)

Close

Paylaş