CNC-Bearbeitung vs. 3D-Druck: Wesentliche Einblicke für Produktdesigner

Sind Sie ein Produktdesigner, der Prototypen erstellen oder in die Serienproduktion gehen möchte? Dann stehen Sie wahrscheinlich an einer Kreuzung, wenn es um die Wahl zwischen CNC-Bearbeitung und 3D-Druck für Ihre Produkte geht.

CNC-Bearbeitung und 3D-Druck – zwei der heute beliebtesten Fertigungsmethoden – können fast jedes Produktdesign fertigen, das Sie sich vorstellen. Jede Methode hat jedoch ihren einzigartigen Betriebsmodus, Vorteile und Fähigkeiten, was sie für unterschiedliche ingenieurtechnische Designszenarien ideal macht.

Dieser Artikel behandelt Schlüsselbereiche, die Sie bewerten müssen, bevor Sie sich für CNC-Bearbeitung oder 3D-Druck für Ihr Produktentwicklungsprojekt entscheiden. Zusätzlich liefern wir hilfreiche Informationen zu jedem Prozess, fertigbaren Merkmalen, Materialeignung und Nachbearbeitungsoptionen.

Prozesse vergleichen: CNC-Bearbeitung vs. 3D-Druck

CNC-Bearbeitung und 3D-Druck sind im Betrieb recht ähnlich: Sie wandeln ein 3D-CAD-Modell (Computer-Aided Design) in eine Reihe von Computeranweisungen um, um Teile autonom zu fertigen. Diese Fertigungsprozesse unterscheiden sich jedoch darin, wie sie Teile fertigen.

CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung ist eine subtraktive Fertigungsmethode. Sie umfasst das Entfernen von Materialbereichen aus einem Block (oder Werkstück), um das gewünschte Teil mithilfe von Schneidwerkzeugen zu erstellen. Computergesteuerte numerische Steuerung (CNC) kontrolliert die Bewegungssequenz des Schneidwerkzeugs (und Werkstücks), um das gewünschte Teil zu erstellen.

Abbildung 1: CNC-Bearbeitungsprozess

 

3D-Druck

3D-Druck ist eine additive Fertigungsmethode. Sie umfasst das schichtweise Hinzufügen von Material, um das gewünschte Produkt zu formen. Der Prozess erfordert keine speziellen Werkzeuge oder Vorrichtungen.

Abbildung 2: 3D-Druckprozess

 

Geometrie, Mindestmerkmalgröße und Kostenunterschiede

Die subtraktive Natur der CNC-Bearbeitung ermöglicht die Erstellung einer breiten Palette komplexer Geometrien mit einer Mindestmerkmalgröße von 1 mm. CNC-Fräsmaschinen eignen sich ideal für Bohrungen, Winkelschnitte und Kavitäten, während CNC-Drehmaschinen besser für komplexe zylindrische Formen geeignet sind.

Abbildung 3: Rendering eines CNC-gefrästen Teils

 

Sie könnten jedoch Schwierigkeiten haben, versteckte Merkmale und Unterschnitte mit CNC-Maschinen zu erstellen.

3D-Drucker eliminieren die Geometrieherausforderung und -begrenzung der CNC-Bearbeitung und ermöglichen die Fertigung komplexer Geometrien. Die meisten 3D-Drucker haben jedoch Mindestmerkmalgrößen zwischen 0,25 mm und 0,8 mm und verursachen erhebliche Fertigungskosten und Lieferzeiten, insbesondere bei Großserienteilen.

Zudem können geringfügige Abweichungen in der Produktgröße Ihre 3D-Druck-Fertigungskosten erheblich erhöhen.

Betrachten Sie beispielsweise das 3D-CAD-Modell eines 100x100x100 mm Würfels in Abbildung 4. Sie würden überrascht sein zu erfahren, dass dieser Würfel das doppelte Volumen eines 80x80x80 mm Würfels hat. Wenn Sie sich also entscheiden, dieses Großvolumenteil im 3D-Druck zu fertigen, können Sie mit dem doppelten Rohmaterialverbrauch und doppelt so hohen Kosten rechnen wie für den kleineren Würfel.

Abbildung 4: Größenvariationen können 3D-Druck-Fertigungskosten erheblich steigern.

 

Verfügbare Materialoptionen

CNC-Maschinen sind mit einer breiten Palette von Materialien kompatibel, einschließlich Metallen, Kunststoffen, Holz und Verbundwerkstoffen, solange diese in Blöcken verfügbar sind. Gängige Materialien für CNC-Bearbeitung sind Aluminium, rostfreier Stahl, Messing, Titan, Zinklegierung, Polycarbonat, Acryl, Polypropylen und PEEK.

Abbildung 5: Rendering eines CNC-gefrästen Aluminiumteils

 

3D-Drucker sind ebenfalls mit verschiedenen Materialien kompatibel, werden jedoch häufiger für Kunststoffe (wie ABS, Nylon, PLA, ULTEM und PEEK), Keramiken und Photopolymere verwendet. Sie können auch Metalle wie Aluminium, Titan und Superlegierungen 3D-drucken, aber bedenken Sie, dass 3D-gedruckte Metalle nicht günstig vom Band laufen.

Abbildung 6: Rendering eines 3D-gedruckten Kunststoffs

 

Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit

CNC-Maschinen und 3D-Drucker können Teile mit extrem glatten Oberflächen produzieren. Wenn Ihre Teile jedoch außergewöhnliche Glätte erfordern, um mit anderen Teilen zu passen, sollten Sie CNC-Maschinen für die Fertigung in Betracht ziehen. CNC-Maschinen bieten einen großen Steuerungsbereich, der enge Toleranzen und einen höheren Grad an Oberflächenqualität ermöglicht.

Dennoch bieten sowohl CNC-Bearbeitung als auch 3D-Druck eine breite Palette an Oberflächenveredelungsoptionen. Bei CNC-gefrästen Teilen können Sie beispielsweise eloxieren, pulverbeschichten, perlstrahlen und passivieren. Ebenso umfassen Oberflächenoptionen für 3D-gedruckte Teile Beschichtung, Perlstrahlen und Wärmebehandlungen zur Festigkeitssteigerung.

Abbildung 7: Rendering eines eloxierten Aluminiumteils

 

Abbildung 8: Rendering eines CNC-gefrästen Teils mit pulverbeschichteter Oberfläche

Mehr erfahren: Oberflächenbeschaffenheit und Oberflächenrauheitstabelle

3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung: Die ideale Methode wählen

Wie wir besprochen haben, können sowohl CNC-Bearbeitung als auch 3D-Druck viele Arten von Teilen fertigen.

Doch wie wir unseren Kunden bei Gensun immer sagen: Es gibt keine perfekte Einheitslösung für die Fertigung. Die ideale Methode hängt primär von Ihrem Produktdesign, der Geometrie, den Toleranzen und den Oberflächenanforderungen ab. Wir empfehlen, mit einem erstklassigen Maschinenbauer zusammenzuarbeiten, dessen Ingenieure Ihre Anwendungsanforderungen mit Ihnen besprechen können.

Gensun Precision Machining ist ein führender Anbieter von CNC-Bearbeitungs- und 3D-Druckdienstleistungen in Asien. Wir verfügen über ein Team hochqualifizierter Ingenieure und Zerspaner sowie modernste Fertigungstechnologien, um Ihr Produkt richtig zu fertigen.

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Hinweis: Dieser Artikel wurde ursprünglich im Juni 2021 veröffentlicht und im Mai 2022 aktualisiert.