Impresión 3D o mecanizado CNC: ¿qué elegir para sus piezas?

La impresión 3D construye una pieza capa a capa, por adición de material. El mecanizado CNC parte de un bloque o de una barra y elimina material con herramientas de corte. Estas dos lógicas crean fortalezas y límites distintos; siete criterios permiten decidir.

1. La cantidad

La impresión 3D casi no tiene costes de lanzamiento: ni utillaje, ni una preparación de archivo larga. El precio de la primera pieza es similar al de la décima. En mecanizado, la programación y la preparación son costes fijos que se diluyen con la cantidad (vea precio del mecanizado CNC). La impresión resulta, por tanto, ventajosa para una pieza única o unos pocos ejemplares, y el mecanizado para lotes más grandes. El punto de inflexión no tiene un valor universal: depende del tamaño, de la geometría y de la tecnología. Pida precios para varias cantidades. En SLS o en MJF, llenar un mismo lote con muchas piezas reduce el coste unitario.

2. La geometría

La impresión permite canales internos, estructuras reticulares, formas orgánicas y la fusión de varias piezas en una sola. El mecanizado debe alcanzar cada superficie con una herramienta: sin cavidades cerradas, con radios interiores impuestos por la fresa y vaciados profundos limitados. La impresión también tiene sus restricciones: soportes, voladizos, espesores mínimos, evacuación del polvo o de la resina.

3. El material

El mecanizado abarca una gama muy amplia de metales y plásticos técnicos, procedentes de semiproductos con propiedades conocidas y certificables. La impresión ofrece una paleta más reducida, y las propiedades dependen del proceso, de la orientación de la pieza y del postratamiento.

4. Las tolerancias

El mecanizado mantiene habitualmente tolerancias estrechas en las superficies funcionales. Las piezas recién impresas presentan desviaciones mayores, del orden de una décima a unas pocas décimas de milímetro según la tecnología, el tamaño y el material. Los asientos, taladros y roscas críticos se repasan entonces por mecanizado. Vea tolerancias de mecanizado.

5. El acabado superficial

Una superficie mecanizada es lisa y regular. Una pieza impresa conserva la huella de su proceso: estratos en FDM, grano ligeramente polvoriento en SLS o MJF, rugosidad superficial y marcas de soportes en metal. Los postratamientos (lijado, granallado, teñido, pintura, pulido) mejoran el aspecto.

6. El plazo

Para una pieza única, la impresión suele ser más rápida: sin programa de CAM, sin material que aprovisionar. Depende, no obstante, del tiempo de impresión, que puede alcanzar varias horas para una pieza grande, y del postratamiento. Una pieza mecanizada sencilla puede ser igual de rápida; una pieza compleja, larga de programar, gana al imprimirse.

7. El coste

La impresión se factura según el tiempo de máquina (a menudo ligado a la altura de la pieza o al volumen que ocupa en la cuba), el material consumido, los soportes y el postratamiento. El mecanizado se factura según el tiempo de ciclo, el material en bruto completo y los costes fijos. Una pieza compacta y maciza suele salir más barata mecanizada; una pieza hueca y compleja, a veces más barata impresa. Solo un presupuesto lo resuelve.

La norma ISO/ASTM 52900 clasifica los procesos de fabricación aditiva en siete familias. En la práctica, cinco tecnologías cubren lo esencial de las solicitudes dirigidas a los proveedores de impresión 3D.

FDM (modelado por deposición fundida)

Un filamento termoplástico fundido se deposita capa a capa: PLA, PETG, ABS, ASA, nailon, policarbonato, a veces reforzados con fibras. Tecnología económica, adecuada para piezas grandes y prototipos funcionales. Límites: estratos visibles, menor resistencia entre capas, precisión moderada.

SLA y DLP (estereolitografía)

Una resina fotosensible se endurece mediante láser o proyector. Excelente nivel de detalle y superficie lisa: piezas de aspecto, maquetas, piezas pequeñas precisas. Límites: resinas a veces frágiles, envejecimiento bajo los rayos UV, postratamiento (lavado, poscurado).

SLS (sinterizado selectivo por láser)

Un láser sinteriza polvo de poliamida (PA12, PA11…). El polvo sostiene la pieza: sin soportes, geometrías complejas, muchas piezas por lote. Piezas robustas y funcionales, de grano ligeramente polvoriento.

MJF (Multi Jet Fusion)

Tecnología desarrollada por HP: el polvo de poliamida se funde mediante agentes y energía infrarroja. Comparable al SLS en sus usos, con buena homogeneidad mecánica y alta productividad en series pequeñas. Piezas típicamente grises.

Metal: SLM y DMLS

Un láser funde un polvo metálico (acero inoxidable 316L, 17-4PH, aluminio AlSi10Mg, titanio Ti6Al4V, aleaciones de níquel tipo Inconel). Estas denominaciones son próximas. Geometrías imposibles de mecanizar: canales de refrigeración, aligeramiento. Límites: coste elevado, soportes que hay que retirar, tensiones residuales (es frecuente un tratamiento térmico de alivio), superficie bruta rugosa y asientos que hay que mecanizar.

Dé preferencia a la impresión 3D si…

• necesita una pieza única o unos pocos prototipos con rapidez;
• la geometría es compleja (canales internos, estructuras reticulares, piezas monobloque);
• la pieza es personalizada o forma parte de una serie muy pequeña;
• las tolerancias son moderadas o se limitan a unas pocas superficies que se repasarán;
• desea comparar varias variantes de diseño antes de fijar la definición.

Dé preferencia al mecanizado CNC si…

• exige tolerancias estrechas y un buen acabado superficial en superficies funcionales;
• el material debe ser concreto, certificable o de alta resistencia;
• la pieza es compacta y maciza, o se produce en serie regular;
• busca propiedades mecánicas homogéneas y reproducibles;
• la pieza está sometida a esfuerzos elevados, a fatiga o a temperatura, y su resistencia debe estar garantizada.

La elección no siempre es binaria. Varias combinaciones aprovechan las fortalezas de cada proceso:

• Impresión y posterior repaso por mecanizado. La pieza se imprime y, después, los asientos, taladros, roscas y caras de apoyo se mecanizan a medida. Es la práctica habitual en impresión de metal y frecuente en polímero.
• Prototipo impreso, serie mecanizada o inyectada. La impresión valida la forma y el ensamblaje a bajo coste y, después, la fabricación en serie pasa a un proceso más económico: vea del prototipo a la serie.
• Plantillas y utillajes impresos. Utillajes de control, plantillas de taladrado o de posicionamiento y pinzas de sujeción impresas acompañan a la fabricación mecanizada.
• Ensamblaje híbrido. Una base mecanizada, rígida y precisa, recibe un elemento complejo impreso, más ligero o más elaborado.

En estos casos, el expediente debe precisar las superficies funcionales, las que se repasarán y las tolerancias esperadas: un archivo 3D neutro y un plano acotado evitan malentendidos.

Si duda, lo más eficaz es comparar ofertas concretas. En su solicitud, describa la función de la pieza, la cantidad, el material deseado y las tolerancias críticas, y pida un presupuesto para cada proceso contemplado. En Meaflow, publicar una solicitud es gratis: varios proveedores pueden enviarle su propuesta, usted las compara y después conversa por mensajería con los que le interesan. Sus planos solo son visibles para los miembros registrados.

Para un presupuesto fiable, precise en la solicitud:

• la función de la pieza y su entorno (temperatura, humedad, UV, contacto con productos);
• la cantidad, con tramos alternativos, y el plazo deseado;
• el material previsto o las propiedades buscadas;
• las tolerancias críticas, el acabado superficial y el color, si procede;
• la necesidad de acabado (lijado, pintura, tratamiento) y de mecanizado tras la impresión.

Descubra también los proveedores de mecanizado CNC y de impresión 3D, o la página de prototipado si lo que necesita es un primer ejemplar que validar.