CNC vs. 3D-Druck:Was ist der Unterschied?

Wenn Sie ein neues Teil erstellen möchten, können Sie sich an zwei Fertigungsmethoden wenden: CNC-Bearbeitung und 3D-Druck g . Obwohl beide Prozesse heute Standard sind, hat sich jeder weiterentwickelt, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen. Daher ist es wichtig zu wissen, welche Methode Ihren Anforderungen am besten entspricht.

Übersicht CNC-Bearbeitung

Computer Numerische Steuerung (CNC) ist eine gängige Art der subtraktiven Fertigung , was bedeutet, dass es erforderliche Komponenten herausarbeitet  aus großen Materialblöcken. Das MIT führte diese Technologie 1950 ein s , und ist seitdem zu einem festen Bestandteil der Fertigungsindustrie geworden. Aus diesem Grund wird man es auch traditionelle Fertigung nennen

CNC-Bearbeitung kann Teile herstellen, die stark sind und präzise Abmessungen haben. Es eignet sich am besten für Motoren, Flugzeugmaschinen und andere Bereiche, in denen robuste Teile benötigt werden. Es ist in Branchen wie Holzbearbeitung, Beschriftung und Gravur üblich.

Wie es funktioniert

Zuerst erstellt ein Ingenieur ein 2D- oder 3D-Modell mit CAD oder computergestützter Software e . Die CAD-Datei wird dann mithilfe eines computergestützten Fertigungsprogramms (CAM) in Anweisungen übersetzt. Sobald die Anweisungen erstellt sind, wandelt ein Nachbearbeitungsprogramm sie in spezifische Befehle um und überträgt sie zur Ausführung an die CNC-Maschine.

Dieser Prozess beginnt normalerweise mit einem Materialblock, den eine Reihe von rotierenden Werkzeugen und scharfen Klingen wegschneiden. Einige der einfacheren Maschinen bewegen sich auf drei Achsen, während erweiterte Maschinen vier oder fünf haben Äxte . Schritt- oder Servomotoren  Stellen Sie sicher, dass die Bewegungen präzise sind.

Einige gängige Arten von CNC-Maschinen sind:

• Mühlen  , die rotierende Schneidwerkzeuge verwenden, um Komponenten zu formen.
• Drehmaschinen , die das Material auf einer Spindel drehen.
• Mühlen , die mit einer Schleifscheibe geschnitten werden.
• Übungen , die einen sich drehenden Bohrer verwenden, um stationäres Material zu schnitzen.
• Router , die großflächige Bauteile aus Holz, Kunststoff und Blech schneiden.
• Plasmaschneider , die mit einem Plasmabrenner zweidimensionale Formen in Blech schneiden.
• Laserschneider , die leistungsstarke Schneidwerkzeuge sind gut zum Schneiden von Metall, Kunststoff und Holz

Bei CNC-Maschinen werden häufig mehrere Werkzeuge wie Bohrer und Sägen verwendet, um die erforderlichen Schnitte vorzunehmen. CNC-Maschinen können verschiedene Werkzeuge in einzelnen „Zellen“ kombinieren, um die Effizienz zu maximieren.  Die meisten neuen CNC-Maschinen sind vollständig elektronisch.

Überblick über den 3D-Druck

3D-Druck ist der beliebte Name für additive Fertigung , was sich darauf bezieht, Produkte von unten nach oben aufzubauen, indem eine Schicht nach der anderen hinzugefügt wird. Es wurde Ende der 1980er Jahre am MIT erfunden und fand seine ersten Anwendungen im Prototyping , aber seine Anwendungen haben sich seitdem auf eine Vielzahl von Bereichen ausgeweitet.

3D-Druck und additive Fertigung sind im medizinischen Bereich von großem Nutzen, wo sie Organe, Prothesen und Implantate herstellen können . Auch die Lebensmittelindustrie hat sich diese Technologie zunutze gemacht, indem sie Lebensmittel herstellt, indem sie Schicht für Schicht herausgepresst werden . Künstler verwenden es regelmäßig, um Kunstwerke zu produzieren, und Modedesigner verwenden es, um ihre Kleidung und ihren Schmuck zu kreieren.

Der 3D-Druck hat auch einige exotische Anwendungen. Nutzer können damit 3D-Selfies erstellen und korallenförmige Strukturen schaffen, um beschädigte Riffe zu reparieren . Die NASA hat sogar einen Schwerelosigkeits-3D-Drucker entwickelt, um Teile auf ihren Raumfahrzeugen herzustellen ft .

Wie es funktioniert

Zunächst erstellt ein Ingenieur mithilfe von CAD ein 3D-Modell. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines 3D-Scanners, eines Geräts, das die Form und das Aussehen eines echten 3D-Objekts analysiert und daraus ein digitales Modell erstellt. Eine dritte Möglichkeit ist die Verwendung von Photogrammetrie  Software, die hilft, 3D-Objekte zu konstruieren, indem sie einfach Fotos analysiert.

Das fertige Modell wird dann auf Fehler analysiert, zu denen üblicherweise Löcher und sich schneidende Flächen gehören .

Dann bereitet ein Programm namens Slicer das Modell für den 3D-Drucker vor, indem es es in eine Reihe dünner 2D-Schichten umwandelt und eine G-Code-Datei erstellt. Diese Datei enthält eine Reihe von Anweisungen, die der Drucker ausführen soll.

Als nächstes liest ein 3D-Drucker die G-Code-Datei und legt das Material Schicht für Schicht auf, um ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen. Die Art und Weise, wie der Drucker diese Schichten aufträgt, variiert, aber hier sind einige gängige Methoden:

• Fused Deposition Modeling  , das zur Herstellung des Produkts einen Kunststofffaden verwendet.
• Selektives Lasersintern , das Metallpulver durch Erhitzen schmilzt.
• Selektives Laserschmelzen , das metallische Pulver verschmilzt, indem die Materialien vollständig geschmolzen werden.
• Stereolithographie , das Licht verwendet, um Molekülketten zu verknüpfen und Polymere zu bilden.

Je nach Größe und Komplexität des Modells und der verwendeten Methode kann der Druckvorgang einige Stunden bis zu einigen Tagen dauern.

Manchmal ist als letzter Schritt eine Nachbearbeitung notwendig. Die Komponente muss möglicherweise gewaschen, poliert oder versiegelt werden, bevor sie verwendet werden kann.

Wichtige Ähnlichkeiten zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung und 3D-Druck haben einige grundlegende Gemeinsamkeiten:

• Sie stellen 3D-Produkte basierend auf 3D-Modellen her.
• Sie tun dies, indem sie den Anweisungen eines Computers folgen.
• Sie sind mit STL- und OBJ-Dateitypen kompatibel .
• Sie sind an der Spitze der Technologie.
• Sie sind heute üblich.

Abgesehen von diesen grundlegenden Gemeinsamkeiten erfüllen CNC-Bearbeitung und 3D-Druck jedoch sehr unterschiedliche Anforderungen und bieten unterschiedliche Vorteile.

Hauptunterschiede zwischen 3D-Druck und CNC-Fräsen

Es gibt auch mehrere Hauptfaktoren, die die beiden Prozesse unterscheiden.

1. Verschwendung

Einer der Hauptunterschiede zwischen additiver und subtraktiver Fertigung ist die Menge an Abfall, die sie produzieren. Da die CNC-Bearbeitung Material wegnimmt, entsteht viel Abfall, der nicht wiederverwertet werden kann. Wie Sie sich vorstellen können, ist die Bereinigung in der Regel chaotisch. 3D-Drucker verwenden jedoch nur genau die Menge an Material, die zur Herstellung des Teils erforderlich ist, sodass anschließend keine Reinigung erforderlich ist. 3D-Drucker erzeugen außerdem weniger Lärm, da sie während der Produktion nicht vibrieren.

2. Dateitypen

Abgesehen von den beiden oben genannten Dateiformaten verwenden CNC-Bearbeitung und 3D-Druck Dateitypen, die nicht miteinander kompatibel sind.

3. Größe der Teile

Mit dem CNC-Fräsen können Sie eine breite Palette von Teilen unterschiedlicher Größe herstellen. Beim 3D-Druck hingegen dürfen die von Ihnen hergestellten Teile nicht größer als das Druckbett sein. Sie können  große Komponenten mit einem 3D-Drucker herzustellen, aber es würde bedeuten, die Komponente in kleinere Teile zu zerlegen, diese Teile separat zu drucken und sie dann zusammenzubauen. Dies verlängert natürlich den Produktionsprozess erheblich.

4. Materialverfügbarkeit

Die CNC-Fertigung kann mit einer großen Auswahl an Materialien arbeiten , wie Metalllegierungen, Holz, Acryl, Modellierschaum und Thermoplaste. 3D-Drucker hingegen arbeiten mit einer begrenzteren Anzahl von Materialien und verwenden hauptsächlich Kunststoffe, Metalle und Polymere. Sie können nicht mit Metallen mit hohen Schmelzpunkten arbeiten. CNC-Maschinen sind nicht nur für viele Materialien geeignet, sondern lassen sich auch leicht an neue Materialien anpassen. Ein 3D-Drucker hingegen kann nur mit einem Material arbeiten.

5. Geschwindigkeit

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen CNC und additiver Fertigung ist die Geschwindigkeit. Wenn es um die Massenproduktion eines Produkts geht, ist die CNC-Bearbeitung schneller, da sie ein Fließband von Maschinen umfasst, die jedes Teil produzieren. Ein einziger 3D-Drucker stellt das gesamte Produkt von Anfang bis Ende her, was es für die Massenproduktion weniger geeignet macht.

6. Produktion

Die CNC-Bearbeitung ist präziser und bietet Genauigkeit auf den nächsten Mikrometer . Das liegt daran, dass CNC-Maschinen eine höhere Toleranzfähigkeit haben. Von dieser Präzision ist der 3D-Druck noch weit entfernt.

7. Wiederholbarkeit

CNC-Maschinen können ein Produkt jedes Mal auf die gleiche Weise produzieren.

8. Qualität

Aufgrund ihrer höheren Toleranz können CNC-Maschinen Produkte mit einem polierteren Aussehen herstellen. Die Materialien werden während der Herstellung nicht verformt. Von 3D-Druckern hergestellte Teile neigen jedoch dazu, sich zu verbiegen und zu verziehen, und Schichtlinien können sichtbar sein, insbesondere um Kurven herum. Obwohl einige 3D-Drucker ein hohes Maß an Genauigkeit versprechen, können sie dennoch zeitweise scheitern es . Beide Herstellungsverfahren haben geometrische Beschränkungen. CNC kann beispielsweise sehr dünne Wände herstellen, aber der 3D-Druck hat diesbezüglich Einschränkungen, und die Größe seines Endeffektors bestimmt oft seine Fähigkeit.

Subtraktive vs. Additive Fertigung

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung besteht darin, dass es sich bei dem einen um eine Art der subtraktiven Fertigung und bei dem anderen um eine Art der additiven Fertigung handelt. Eine Form der Herstellung formt Teile durch Entfernen von Materialien, während die andere Teile durch Hinzufügen von Materialien erzeugt.

Subtraktive Fertigung

Die CNC-Bearbeitung ist eine Form der subtraktiven Fertigung. Ein Maschinist beginnt mit einem Materialblock, der als Rohling bezeichnet wird. Dann verwenden sie Drehwerkzeuge, Bohrer und Fräser, um den Rohling zu formen und Material von ihm zu entfernen. Der Rohling kann aus Kunststoff, Holz oder Metall sein.

Bei der subtraktiven Fertigung entsteht eine erhebliche Menge an Abfall in Form des vom Rohling abgetragenen Materials. Ein Vorteil davon ist, dass es normalerweise eine größere Präzision beim Schneiden und Formen eines Teils ermöglicht.

Additive Fertigung

Der 3D-Druck verfolgt einen additiven Fertigungsansatz. Anstatt Materialien aus einem Rohling zu schneiden, fügt es dem Objekt Materialien Schicht für Schicht hinzu. Die Schichten verbinden sich und der Drucker fügt sie weiter hinzu, bis das Teil fertig ist. Zu den Materialien, die in der additiven Fertigung verwendet werden, gehören häufig Harze, Metallpulver und Kunststofffäden.

Die additive Fertigung produziert weniger Abfall als die subtraktive. Es ermöglicht auch mehr Freiheit und Flexibilität in Bezug auf die Form eines Teils.

Wichtige Entscheidungsfaktoren bei der Auswahl eines Herstellungstyps

Wenn Sie die Vor- und Nachteile der CNC-Bearbeitung gegenüber dem 3D-Druck abwägen, müssen Sie auch andere Faktoren abwägen.

1. Komplexität der Komponente

Der 3D-Druck eignet sich aufgrund seiner additiven Fertigungsmethode oft besser für Teile mit komplexen Geometrien. Es können jedoch nur Komponenten aus einem einzigen Material hergestellt werden, sodass die Herstellung eines Teils aus mehreren Materialien die Verwendung eines 3D-Druckers für jedes Material erfordern würde.

2. Anpassung

3D-Drucker sind auch besser darin, individuellere, einzigartige Produkte zu erstellen. Künstler verwenden sie oft, um ein Kunstwerk zu schaffen, und die medizinische Industrie wie die Zahnmedizin nutzt diese Technologie, um ein einzigartiges Objekt zu schaffen, das zu einem bestimmten Patienten passt .

3. Bearbeitungszeit

CNC ist viel schneller als 3D-Druck, insbesondere in der Großserienfertigung. Dies liegt daran, dass es im Allgemeinen weniger Zeit in Anspruch nimmt, etwas aus einem größeren Material herauszuschneiden, als etwas aus dem Nichts zu schaffen. Andere Faktoren machen 3D-Drucker langsamer:Beim Arbeiten müssen sie oft langsamer werden, um es richtig hinzubekommen. Und wenn 3D-Drucker mit der Herstellung eines Produkts fertig sind, ist die Arbeit noch nicht erledigt – Sie müssen die Komponente möglicherweise waschen oder polieren. Die Form des Bauteils kann die Geschwindigkeit beider Herstellungsverfahren beeinflussen. Die Oberfläche des Bauteils bestimmt die Geschwindigkeit, mit der CNC-Fräser ein Produkt fertigstellen, während das Gesamtvolumen des Bauteils der Schlüssel zur Dauer des 3D-Drucks ist.

4. Genauigkeit

Bei CNC können Sie die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen, indem Sie die Genauigkeit opfern – was gut ist, wenn die Zeit knapp ist und Sie kein hohes Maß an Präzision benötigen, z. B. beim Testen von Prototypen. 3D-Drucker hingegen können ihre Produktionsgeschwindigkeit nicht steigern. Die einzige Möglichkeit besteht darin, einen schnelleren Drucker zu kaufen.

5. Flexibilität

Obwohl 3D-Drucker bei der Herstellung eines Bauteils im Allgemeinen langsamer sind, sind sie flexibel und können schnell zwischen Aufträgen wechseln. Wenn Sie also eine kleine Menge verschiedener Artikel herstellen, ist der 3D-Druck möglicherweise die bessere Option.

6. Kosten

Die Kosten für den CNC-Druck im Vergleich zum 3D-Druck hängen oft von der Anzahl der gewünschten Artikel ab. Wenn Sie eine große Menge von etwas herstellen möchten, ist CNC die bessere Option, da die Stückkosten sinken . Beim 3D-Druck sind die Stückkosten gleich, egal wie viele Sie herstellen, daher ist es bei kleinen Mengen normalerweise wirtschaftlicher. Aber auch dann kann die CNC-Bearbeitung bei Produkten mit Metalleinsatz wirtschaftlicher sein. Der Preis von CNC-Produkten steigt, wenn das Produkt komplexer wird und ein höheres Maß an Präzision erfordert. Der Preis für 3D-gedruckte Produkte bleibt gleich, unabhängig von der Komplexität des Projekts.

7. Produktvolumen

CNC passt zur Massenproduktion und kann daher eine viel höhere Leistung auf einmal produzieren. Eine CNC-Maschine kann Hunderte von Teilen herstellen in der Zeit, die ein 3D-Drucker braucht, um nur einen herzustellen.

8. Material der Komponente

CNC- und 3D-Drucker arbeiten mit meist unterschiedlichen Materialien, sodass die Materialien, die Sie benötigen, manchmal bestimmen, welche Technologie Sie verwenden müssen. CNC kann mit einer breiteren Palette von Materialien arbeiten, darunter Metalle mit hoher Dichte, Holz, Wachs und Kunststoff. Da es mit Schwermetallen arbeiten kann, eignet es sich besser für den Bau von Komponenten für Motoren, Flugzeuge und andere anspruchsvolle Umgebungen, in denen Teile besonders stark und hitzebeständig sein müssen. 3D-Drucker arbeiten mit weniger Arten von Materialien, wie z. B. bestimmten Kunststoffen und Harzen, und diese Materialien sind normalerweise nicht stark genug, um als Teile für Motoren oder andere Maschinen zu dienen. 3D-Drucker eignen sich besser für die Erstellung von Produkten für den persönlichen Gebrauch zu Hause.

Vorteile der CNC-Bearbeitung gegenüber dem 3D-Druck

Der 3D-Druck ist eine jüngere Technologie, und obwohl es in Zukunft zweifellos Fortschritte geben wird, ist er in Bezug auf die Materialien und Vorteile, die er bietet, immer noch relativ begrenzt. Hier sind einige der Vorteile der CNC-Bearbeitung.

1. Kosten

Die CNC-Bearbeitung ist bei den meisten Stückzahlen kostengünstiger. Während die Stückkosten bei 3D-Druckern gleich bleiben, werden sie bei der CNC-Bearbeitung günstiger.

2. Geschwindigkeit

Wenn Sie Ihr Produkt schneller benötigen und kein hohes Qualitätsniveau erforderlich ist, können CNC-Maschinen mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten.

3. Vielfalt

CNC kann ein Produkt aus fast jedem gewünschten Material herstellen – und in praktisch jeder gewünschten Größe.

4. Stärke

CNC-Maschinen können Teile herstellen, die stark genug für Motoren und Flugzeuge sind.

5. Qualität

Sie können Produkte von hoher Qualität und Präzision herstellen, die die heutigen 3D-Drucker nicht erreichen können.

6. Konsistenz

Aufgrund ihrer hohen Präzision fertigen sie Ihr Teil jedes Mal auf die gleiche Weise.

Fordern Sie ein Angebot für Ihr Teil an

Obwohl CNC und 3D-Druck unterschiedliche Anforderungen erfüllen, ist American Micro Industries der Ansicht, dass CNC in den allermeisten Fällen die billigere, schnellere und qualitativ hochwertigere Methode zur Herstellung Ihrer Teile ist. Sehen Sie sich die große Auswahl an Materialien an, die wir zur Verfügung haben, und fordern Sie noch heute ein CNC-Bearbeitungsangebot für Ihr Teil an.