4 wesentliche Unterschiede zwischen CNC-Routern und 3D-Druckern erklärt

4 Unterschiede zwischen CNC-Router und 3D-Drucker nach ihren Funktionsprinzipien

Funktionsprinzip der CNC-Fräsmaschine
CNC steht für Computer Numerical Control (computergesteuerte Numerik). Es bezeichnet computergesteuerte Bearbeitungsanlagen. Diese Technologie ermöglicht die Nutzung von Computern zur Übertragung von Bearbeitungsdaten an die Anlage, um hochpräzise Operationen wie Fräsen, Drehen, Schleifen und Bohren zu erreichen. Diese Maschinentypen haben vielfältige Funktionen. Gängig sind CNC-Bearbeitungszentren, CNC-Erodiermaschinen, CNC-Graviermaschinen, und ihre Steuerungen können Programme mit Steuercodes oder anderen symbolischen Anweisungen verarbeiten, die durch Decodieren arbeiten, sodass die Maschine die angegebenen Aktionen ausführt und das Werkstück durch Schneidwerkzeuge in Halbfertig- oder Fertigteile verwandelt.

Die Graviermaschine hat généralement 2–5 Achsen; am häufigsten ist die 3-Achsen-CNC-Graviermaschine, die hauptsächlich aus Rahmen, Motor, mechanischem Antriebsteil, Spindelmotor und Steuerung besteht. Das Grundprinzip: Steuerung übersetzt und verarbeitet Daten, wandelt sie in elektrische Signale um, um den Motor anzusteuern. Der Motor treibt die mechanischen Antriebsteile an, sodass das Werkzeug oder Werkstück auf der Spindel in X-, Y-, Z-Richtung bewegt wird, und das hochdrehende CNC-Schneidwerkzeug schneidet die überflüssigen Teile des Werkstücks ab. Die 3-Achsen-Graviermaschine wird allgemein für Bohren, Fräsen und Schneiden von Blockmaterialien verwendet. Das Schneidwerkzeug kann ein konventionelles Legierungsdrehwerkzeug oder ein Laser sein. Man kann sagen, dass die traditionelle CNC-Technologie eine subtraktive Technologie ist. Das Fertigteil wird durch Abtragen der überflüssigen Teile gewonnen.

Funktionsprinzip des 3D-Druckers
Wenn die traditionelle CNC-Technologie eine „subtraktive“ Technik ist, dann nutzt der 3D-Drucker eine „additive“ Technik. 3D-Drucktechnologie entstand Ende des 19. Jahrhunderts, und verschiedene Rapid-Prototyping-Geräte, die später entwickelt wurden, waren extrem teuer. Bis vor kurzem wurde CNC-Technologie zur Open Source, und die Patente für Rapid Prototyping laufen aus, sodass günstige 3D-Drucker weiterhin entstehen werden.
Der 3D-Drucker ist ein Rapid-Prototyping-Gerät, und das Grundprinzip kann als Kombination aus traditioneller CNC-Maschine und Drucker gesehen werden. Mithilfe von CNC-Technologie wird die Modelldatei in die räumliche Verschiebung des Gestells umgewandelt, die 3D-Druckdüse kann das Objekt durch schichtweises Drucken von pulverförmigem Metall oder plastischem bindbarem Material konstruieren. Beim Tintenstrahldruck werden digitale Dateien an den Drucker gesendet. Nach der Interpretation wird eine Tintenschicht auf die Papieroberfläche gesprüht, um ein zweidimensionales Bild zu bilden. Beim 3D-Druck erstellt die Software eine Reihe digitaler Schnitte durch CAD (Computer-Aided Design) und überträgt die Informationen der Schnitte an einen 3D-Drucker. Der 3D-Drucker stapelt aufeinanderfolgende dünne Schichten zu einem festen Objekt. Der größte Unterschied zwischen 3D-Drucker und herkömmlichem Drucker ist, dass die „Tinte“ echtes Rohmaterial verwendet.

Es gibt drei gängige Funktionsprinzipien des 3D-Druckers:
(1) „Tintenstrahl“-Modus: Die 3D-Druckdüse stößt eine sehr dünne Schicht flüssigen Kunststoffmaterials aus, das durch UV- oder Laserlicht ausgehärtet werden kann, und dann wird der Tisch um eine sehr kleine Distanz abgesenkt für die nächste Schicht. Dies wird kontinuierlich gestapelt, bis die geplante Aufgabe abgeschlossen ist.
(2) „Schmelzen und Schichtaufbau“-Methode: Kein zusätzlicher Aushärtungsprozess nötig, der Kunststoff wird direkt in der Düse geschmolzen, extrudiert, abgelagert und gestapelt, und kühlt in der Luft aus.
(3) „Pulversintern“-Methode: Pulverpartikel werden auf den Tisch gesprüht, um eine sehr dünne Pulverschicht zu bilden, und dann wird flüssiges Bindemittel zum Aushärten gesprüht, oder die Pulverschicht wird durch Laser- oder Elektronenstrahl geschmolzen, gesintert und ausgehärtet. Schicht für Schicht wird gestapelt. Beim Drucken auf diese Weise, wenn das gedruckte Objekt eine komplexe Struktur wie ein Loch oder einen Überhang enthält, muss während des Druckprozesses ein Gel oder eine andere Substanz hinzugefügt werden, um Stütze zu bieten oder einen Raum zu besetzen, und der Raum muss nach Abschluss des Drucks geräumt werden. Es gibt eine Vielzahl von Druckmedien, einschließlich Kunststoffe, Metalle, Keramik, Gummi, Lebensmittel und sogar menschliche Zellen.

Vergleich zwischen CNC-Router und 3D-Drucker:
Aus dem Vergleich der obigen Funktionsprinzipien sehen wir, dass jeder seine eigenen Vor- und Nachteile hat.
(1) Die CNC-Fräsmaschine kann feststrukturierte Materialien oder Halbfertigprodukte bearbeiten. Die bearbeitbaren Materialien sind leicht erhältlich und günstig. Sie können aus Metall, Holz, Stein, Kunststoff usw. bestehen und in recht großen Größen gefertigt werden, während 3D-Drucker spezielle Druckverbrauchsmaterialien benötigen, die teuer sind und sich nicht leicht in großen Größen herstellen lassen.
(2) CNC-Fräsmaschine eignet sich für industrielle Fertigung, Formenbau, Handwerksproduktion, Werbebranche usw. Während 3D-Drucker durch Materialien limitiert sind, sind die hergestellten Produkte relativ spröde. Beispiel: „Schmelzen und Schichtaufbau“-Maschinen verbrauchen hauptsächlich Kunststoff. Die Produkte können nicht so hart wie Metall sein. Sie werden allgemein für komplexe Spielzeugherstellung, einzigartige Handwerksproduktion, Restaurierung alter Fossilien usw. verwendet.
(3) Die Graviermaschine muss bei der Arbeit geeignete Profile oder Halbfertigprodukte vorbereiten, aber 3D-Druck braucht das nicht. Es ist sehr beliebt bei Designern, die ein einzigartiges Design erstellen wollen.
(4) Aus struktureller Sicht gibt es nicht viele Unterschiede. Beide nutzen die Rahmenstruktur aus drei Achsen X, Y und Z. Der Hauptunterschied ist, dass die Spindel und das Werkzeug der CNC-Fräsmaschine zum Fräsen des Materials verwendet werden, und der 3D-Drucker die Düse zum materialaufbau verwendet.

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