3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung:Die wichtigsten Unterschiede erklärt

CNC-Bearbeitung und 3D-Druck sind heute äußerst wichtige Fertigungsmethoden, nicht nur hier bei Xometry, sondern weltweit. Obwohl sie sich in fast jeder Hinsicht unterscheiden, sind sie direkte Konkurrenten bei der Herstellung von Massivteilen, und einer ihrer größten Unterschiede besteht darin, dass bei einer Methode Material entfernt wird, während bei der anderen Methode Schicht für Schicht hinzugefügt wird. Lassen Sie uns mehr herausfinden.

3D-Druck-Definition und Vergleich mit CNC-Bearbeitung

Der 3D-Druck, auch als additive Fertigung bekannt, bezieht sich eigentlich auf eine Familie von Prozessen, die ähnlich funktionieren. Ein Modell wird am Computer entworfen und dann in verschiedene Teile zerlegt. Die Dicke wird je nach verwendeter Maschine und Einstellungen eingestellt, und der Drucker übernimmt diese Informationen und baut jede Schicht auf, bis das gesamte Teil fertig ist. Auf diese Weise kann eine Reihe von 2D-Stufen in ein 3D-Objekt umgewandelt werden – indem jede Schicht mit der darunter liegenden Schicht verklebt und auch intern miteinander verbunden wird. Diese Maschinen können normalerweise mit vielen verschiedenen Materialien arbeiten, darunter extrudierte Polymerfilamente, lichtempfindliche Harze, lasergeschmolzene Pulver, Filamentrohstoffe, Wellen und biologische Materialien.

Um Teile mit additiver Fertigung herzustellen, benötigen Sie mehr als nur einen Drucker. Sie benötigen außerdem ein CAD-Paket (Computer Aided Design), um Ihren Entwurf zu erstellen und ihn als STL-Datei (Stereolithographie) zu speichern. Ein Slicer-Softwarepaket verwendet dann diese STL-Datei, um dem Drucker eine Reihe von 2D-Anweisungen zur Herstellung des Teils zu geben. 3D-Drucksysteme kamen erstmals Ende der 1980er Jahre auf den Markt, allerdings bei weitem nicht so effizient und weitestgehend kompatibel mit Materialien wie moderne 3D-Drucker. Das folgende Bild ist ein Beispiel eines FDM-3D-Druckers:

Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden „Was ist 3D-Druck?“

Es gibt mehrere Gründe, warum der 3D-Druck so beliebt ist, angefangen bei der Tatsache, dass er relativ schnell einzurichten ist und die Herstellung komplexer Formen nicht viel Geld kostet. Außerdem ist während des Vorgangs kein Eingriff erforderlich – Sie können ihn einfach seine Arbeit machen lassen, bis er fertig ist. Außerdem sind viele 3D-Drucker büro- und einsteigerfreundlich. 

Einige potenzielle Nachteile bestehen jedoch darin, dass 3D-gedruckte Teile in ihrer Festigkeit erheblich variieren können, insbesondere im Vergleich zur Festigkeit des Originalmaterials. Wenn Sie beispielsweise FFF (Fused Filament Fabrication) zum Drucken eines ABS-Teils (Acrylnitril-Butadien-Styrol) verwenden würden, wäre dieses möglicherweise nur etwa 10 % so stark wie festes ABS. Aber etwas wie SLS (selektives Lasersintern) mit Nylon kann zu einer nahezu 100 % so starken Festigkeit wie massives Nylon führen. Außerdem ist der 3D-Druck gut für die Maßgenauigkeit, kann aber schwierig sein, wenn es um extrem präzise Teile und Merkmale geht, und er hat Probleme mit glatten Oberflächen, insbesondere wenn es um die Z-Auflösung (die Schichthöhe) geht, die auf geneigten oder gekrümmten Oberflächen sichtbare Stufen erzeugen kann.

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks im Vergleich zur CNC-Bearbeitung?

Die Vorteile des 3D-Drucks im Vergleich zur CNC-Bearbeitung sind:

1. Der 3D-Druck liefert schnell Endformteile, während die CNC-Bearbeitung eine individuelle Einrichtung und (im Allgemeinen) manuelle Programmierung plus Überwachung erfordert.
2. 3D-Druck ist im Allgemeinen eine kostengünstigere Methode als andere Methoden zur Herstellung komplexer Netzformen. Es erfordert nur minimale Einrichtungs- und Betriebseingriffe. Es ist üblich, dass CNC-Komponenten zehnmal so teuer sind wie 3D-gedruckte Teile.
3. 3D-Drucker, die bürofreundlich sind und nur geringe Kenntnisse in der Einrichtung und Wartung erfordern, werden immer häufiger eingesetzt. Sie sind auch zunehmend in der Lage, die meisten Bedürfnisse zu befriedigen. CNC bleibt ein aufwändiger und hochqualifizierter Prozess, der von den Bedienern ständig neue Fähigkeiten erfordert.

Was sind die Nachteile des 3D-Drucks im Vergleich zur CNC-Bearbeitung?

Die Nachteile des 3D-Drucks im Vergleich zur CNC-Bearbeitung sind:

1. Verschiedene 3D-Druckverfahren bieten im Vergleich zu den „nativen“ Eigenschaften der Materialien unterschiedliche Festigkeiten. Beispielsweise werden nur 10 % der Material-UTS für FFF in ABS und sogar 100 % für SLS aus Nylon angegeben. Durch die CNC-Bearbeitung werden Teile aus unverfälschten nativen Materialien hergestellt, sodass die Festigkeit im Allgemeinen hoch ist.
2. Mit dem 3D-Druck lässt sich eine gute Maßhaltigkeit erreichen, aber wenn hohe Präzision erforderlich ist, kann dies eine Herausforderung darstellen. Die CNC-Bearbeitung ist hochpräzise und ermöglicht eine höhere Genauigkeit durch langsamere Bearbeitung.
3. Der 3D-Druck wird im Allgemeinen von der Prozessmechanik hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst. Vor allem die Z-Auflösung bringt gestufte Flächen und visuelle Störungen mit sich. Die CNC-Oberflächenbeschaffenheit entspricht der maschinellen Bearbeitung; Es kann äußerst gleichmäßig und hochpräzise sein, wenn die Fräserpfade für eine glatte Oberfläche programmiert sind.

CNC-Bearbeitungsdefinition und Vergleich mit 3D-Druck

Bei der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) handelt es sich um einen computergestützten Herstellungsprozess, bei dem Software und Codes verwendet werden, die zuvor programmiert wurden, um die Bewegung mehrerer Schneid- und Formwerkzeuge wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Schleifmaschinen zu steuern und eine Vielzahl von CNC-Bearbeitungsteilen herzustellen. Die Idee geht auf James Parson zurück, der versuchte, einen besseren Weg zur Herstellung von Rotorblättern für Hubschrauber und Flugzeuge zu finden. 1958 entwickelte Richard Kegg zusammen mit MIT-Ingenieuren die erste CNC-Fräsmaschine. Auch wenn das Verfahren recht teuer und kompliziert in der Einrichtung sein kann, lohnt es sich, wenn Sie hochwertige und langlebige Teile mit glatten Oberflächen herstellen möchten. Weitere Informationen zur CNC-Bearbeitung finden Sie in unserem speziellen Artikel. So sieht eine CNC-Maschine aus:

Der 3D-Druck bietet Vorteile hinsichtlich Kosten und Zeit für die Herstellung von Teilen. Die CNC-Bearbeitung hingegen kann eine enge Korrelation zu den Merkmalen der Massenproduktion liefern, wenn die Präzision des Teils ein entscheidender Faktor ist.

3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung:Vergleich der Hauptkosten

Bei der CNC-Bearbeitung fallen die gesamten Programmier- und Einrichtungskosten an und sie ist im Vergleich zum 3D-Druck teuer – oft fünf- bis zehnmal so teuer. Wenn jedoch eine Reihe von Prototypen mit kleinen Anpassungen erforderlich sind, verursachen die modifizierten CNC-geschnittenen Teile viel geringere Einrichtungskosten, während ein zweites 3D-gedrucktes Teil genauso viel kostet wie das erste.

3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung:Geschwindigkeitsvergleich

Die Vorbereitung für den Druck eines 3D-Bauteils erfordert nur wenig Vorbereitungszeit, bevor mit dem Druck begonnen werden kann. Auch wenn der Druck in mancher Hinsicht langsam ist, werden die meisten Ausdrucke wahrscheinlich innerhalb weniger Stunden fertiggestellt und sind einsatzbereit. Die CNC-Bearbeitung hingegen erfordert eine geschickte Vorbereitung der Programmierung für die Fräserauswahl und den Fräserweg. Oft sind kundenspezifische oder modifizierte Vorrichtungen erforderlich, um das Teil während der Bearbeitung zu halten (einschließlich einer möglichen Neupositionierung des Teils). Dies kann bis zum ersten Schnitt erhebliche Zeit in Anspruch nehmen. Das Schneiden erfolgt jedoch im Allgemeinen schnell und komplexe Teile können im Allgemeinen in einer Stunde oder weniger der eigentlichen Bearbeitung fertiggestellt werden. Die Gesamtzeit für die Vorbereitung und Bearbeitung kann je nach Komplexität einen Tag oder mehr betragen.

3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung:Volumenvergleich

Wenn der umfangreiche Einrichtungsaufwand auf mehrere Teile aufgeteilt werden kann, können mit der CNC-Bearbeitung im Vergleich zum 3D-Druck kostengünstigere Teile hergestellt werden. Der 3D-Druck hat weniger Volumenvorteile, da für jedes Teil unabhängig vom Volumen die gleichen Material- und Maschinenkosten anfallen.

3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung:Materialvergleich

Bei der Materialauswahl (und der erfolgreichen Bereitstellung von Materialeigenschaften) bietet CNC bessere Möglichkeiten. Grundsätzlich steht die Materialwahl allen technischen Werkstoffen offen, bis hin zur funkenerosiven CNC-Bearbeitung von vorgehärteten Werkzeugstählen. CNC-bearbeitete Teile liefern die natürlichen Eigenschaften des Knüppelmaterials, weitgehend ungestört durch Verarbeitungseigenschaften.

3D-gedruckte Teile sind auf solche beschränkt, die durch bestimmte Prozesse unterstützt werden. Die Bauweise der jeweiligen 3D-Drucktechnologie bringt erhebliche Einschränkungen bei der Lieferung von Immobilien mit sich. Drucke werden häufig durch anisotrope „Körnung“ in der Konstruktionsmethode, Porosität, schlechte Schichtbindung und den Ersatz durch druckbare, aber nicht technische Materialien geschwächt.

Häufig gestellte Fragen zum 3D-Druck und zur CNC-Bearbeitung

Was sind die gegenseitigen Alternativen zum 3D-Druck und zur CNC-Bearbeitung?

Ja, natürlich. Eine Alternative, die möglicherweise für beides geeignet ist, ist das Spritzgießen, da es sich dabei um einen einzigen Arbeitsgang handelt, bei dem Teile hergestellt werden können, die mit ihrer 3D-Datei identisch sind. Die Herstellung der Formen hierfür kann jedoch ziemlich teuer und zeitaufwändig sein, daher lohnt es sich nur dann wirklich, wenn Sie eine Menge Teile herstellen. Letztendlich ist Spritzguss, insbesondere im Vergleich zu alltäglichen 3D-Druckaufträgen, nicht besonders praktisch.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung?

3D-Druck und CNC-Bearbeitung ähneln sich darin, dass mit beiden Verfahren funktionale Produkte hergestellt werden können. Prozesstechnisch haben 3D-Druck und CNC-Bearbeitung jedoch nichts gemeinsam.

Was sind die anderen Vergleiche für 3D-Druck neben der CNC-Bearbeitung?

Einige Arten des 3D-Drucks verwenden Laser, wie SLS (selektives Lasersintern), DMLS (direktes Lasersintern von Metallen) und SLM (selektives Laserschmelzen), und genau wie das Laserschneiden wird es auch in vielen Branchen eingesetzt und funktioniert mit vielen verschiedenen Metallen. Aber beim Laserschneiden wird derselbe Laser zum Gravieren oder Wegschneiden von Material von einem Werkstück verwendet, anstatt Material aufzubauen. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel „3D-Druck vs. Laserschneiden“.

Was sind die anderen Vergleiche für CNC-Bearbeitung neben dem 3D-Druck?

Ähnlich wie die CNC-Bearbeitung ist Druckguss eine weitere großartige Möglichkeit, komplexe Metallteile herzustellen. Aber Druckguss ist wirklich nicht billig, insbesondere wenn es um die Werkzeugkosten geht. Wenn Sie jedoch an großen Produktionsläufen interessiert sind, sinken die Kosten, sodass es sich um eine vergleichbarere Option handelt.

Kat de Naoum

Kat de Naoum ist eine Autorin, Autorin, Redakteurin und Inhaltsspezialistin aus Großbritannien mit mehr als 20 Jahren Erfahrung als Autorin. Kat hat Erfahrung als Autorin für verschiedene Fertigungs- und Technikunternehmen und liebt die Welt des Ingenieurwesens. Neben ihrer Tätigkeit als Schriftstellerin war Kat fast zehn Jahre lang als Rechtsanwaltsgehilfin tätig, davon sieben Jahre in der Schiffsfinanzierung. Sie hat für zahlreiche Publikationen geschrieben, sowohl in gedruckter Form als auch online. Kat hat einen BA in englischer Literatur und Philosophie sowie einen MA in kreativem Schreiben von der Kingston University.

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