CNC-Bearbeitung vs. AM für Metallprototypen

Es kann verlockend sein, CNC-Bearbeitung als Produktionsprozess und 3D-Druck als Prototyping-Prozess zu betrachten. Schließlich ist CNC in der Lage, hochpräzise Teile aus Metallen in Industriequalität herzustellen, während die additive Fertigung niedrige Anlaufkosten hat und für einmalige Teile vor Ort optimiert ist.

Aber die Realität ist komplizierter. Ja, der 3D-Metalldruck ist ein hervorragendes Prototyping-Tool, aber mit dem richtigen Ansatz kann die CNC-Bearbeitung es auch sein. Es kann daher schwierig sein, sich zwischen den beiden zu entscheiden.

Beim Vergleich der CNC-Bearbeitung mit AM für Metallprototypen sind zahlreiche Faktoren zu berücksichtigen:die Kosten des Prozesses, die Materialverfügbarkeit, die Skalierbarkeit, die Herstellung von Brücken und vieles mehr.

Dieser Artikel befasst sich mit den jeweiligen Vorteilen der CNC-Bearbeitung und der additiven Fertigung und betrachtet Situationen, in denen das eine besser ist als das andere.

CNC vs. AM:Premium vs. Economy?

Auf den ersten Blick scheint die CNC-Bearbeitung eine größere Investition zu sein als der 3D-Druck. 3D-Drucker sind selbst in kleinen Büros alltäglich, während CNC-Maschinen teure professionelle Geräte sind, die nur für ernsthafte Projekte verwendet werden. Low-End-Desktop-3D-Drucker können nur ein paar hundert Dollar kosten; alle CNC-Maschinen kosten weit mehr.

Bei Metallprototypen ist die Unterscheidung jedoch nicht so klar. Metalladditive Fertigungssysteme sind in der Verbraucherpreisklasse nicht erhältlich, daher sind Metall-3D-Drucker und CNC-Maschinen preislich vergleichbar.

Darüber hinaus sind bei der Bestellung von Prototypen bei einem Fertigungsnetzwerk wie RapidDirect die Kosten der Teile das Einzige, was zählt. Sie als Kunde brauchen sich um die Investitionen der Maschinenwerkstatt keine Sorgen zu machen.

Gibt es also einen großen Preisunterschied zwischen bearbeiteten und 3D-gedruckten Metallprototypen? Kurz gesagt:nein. Fortschritte in der CNC-Bearbeitung haben den Prozess effizienter denn je gemacht, was bedeutet, dass Ingenieure bearbeitete Teile schnell und in großen Mengen herstellen können. Darüber hinaus bleibt Metall-AM am teureren Ende des 3D-Druckspektrums.

Daher sollte bei der Entscheidung zwischen CNC-bearbeiteten und 3D-gedruckten Prototypen das Budget nicht Ihre einzige Überlegung sein.

Vorteile der CNC-Bearbeitung für Metallprototypen

Die CNC-Bearbeitung ist ein branchenweit erprobtes Fertigungsverfahren für alle Arten von Metallteilen. Es wird auch häufig sowohl für die Produktion als auch für das Prototyping verwendet, wobei Werkstätten auf der ganzen Welt häufig Aufträge für visuelle, mechanische und Metallprototypen in der Endphase entgegennehmen.

Zu den Vorteilen der CNC-Bearbeitung gehören starke Teile, Skalierbarkeit und enge Toleranzen, wodurch das Verfahren in vielen Situationen dem additiven Verfahren vorzuziehen ist.

Mechanische Eigenschaften

CNC-Bearbeitung und AM bearbeiten Metall auf grundlegend unterschiedliche Weise. Wo Prozesse wie Selective Laser Melting (SLM) Teile Schicht für Schicht aus geschmolzenem Pulver aufbauen, schneidet CNC Material aus einem Stück extrudierten Metalls, das als „Rohling“ bekannt ist.

Während AM zur Herstellung ziemlich starker Prototypen verwendet werden kann, sind die mechanischen Vorteile von CNC erheblich. Der extrudierte Metallrohling ist physikalisch konsistent und erfordert keine Haftung zwischen Schichten. Es ist ein fester Block und kann daher zur Herstellung starker, robuster Prototypen mit minimalen Verformungen verwendet werden.

Skalierbarkeit

Bei sehr, sehr geringen Stückzahlen kann es schneller und kostengünstiger sein, AM statt CNC-Bearbeitung für Metallprototypen zu wählen. Das liegt daran, dass der 3D-Druck trotz der relativen Langsamkeit des Druckprozesses kurze Einrichtungszeiten hat.

Bei mehr als einer Handvoll Einheiten wird CNC jedoch billiger und effizienter als die Alternative.

Dies hat mehrere Implikationen. Auch wenn ein einmaliger Prototyp im 3D-Druck billiger herzustellen ist, kann die CNC-Bearbeitung langfristig viel wirtschaftlicher sein. Denn wenn das Projekt vergrößert werden muss und mehr Einheiten benötigt werden, ist es einfacher und schneller, die Auftragsgröße durch CNC-Bearbeitung zu erhöhen.

Ein bearbeiteter Prototyp ist eine Abkürzung zur Massenproduktion; ein 3D-gedruckter Prototyp ist es nicht.

Enge Toleranzen

Im Allgemeinen ist die CNC-Bearbeitung weitaus genauer als der 3D-Druck, was bedeutet, dass Metallprototypen mit einer CNC-Maschine mit viel engeren Toleranzen bearbeitet werden können.

CNC-Toleranzen können bis zu ±0,025 mm betragen, während High-End-3D-Metalldrucker im Allgemeinen nur bis zu ±0,200 mm gehen können.

Metallteile sind auch hochgradig wiederholbar, wenn sie mit einer CNC-Maschine hergestellt werden. Dies ist während der Produktion wichtiger, kann aber auch bei der Erstellung mehrerer Prototypen für mechanische Tests von Vorteil sein.

Vorteile von AM für Metall-Prototypen

Für die meisten Prototyping-Situationen produziert die CNC-Bearbeitung bessere Metallteile, die für die Hochskalierung und Brückenproduktion geeignet sind.

Die additive Fertigung bietet jedoch einige wichtige Vorteile.

Geschwindigkeit und Preis für One-offs

Für Prototypen, die in einem unglaublich kurzen Zeitrahmen hergestellt werden müssen, ist möglicherweise einfach nicht genug Zeit für die CNC-Bearbeitung, was AM zur offensichtlichen Lösung macht. Die Rüstzeiten sind kurz, sodass Teile innerhalb weniger Tage 3D-gedruckt und geliefert werden können.

Interne Geometrien

3D-Drucktechnologien können sehr komplexe Formen mit ungewöhnlichen Geometrien erzeugen – sogar auf der Innenseite.

(Bild von Autodesk)

Solche Innengeometrien können mit einer CNC-Maschine nicht nachgebildet werden, da das Schneidwerkzeug einer Maschine das Innere eines Teils nicht erreichen kann, ohne die Außenseite zu durchdringen. Der 3D-Druck hingegen baut ein Teil in Querschnittsschichten auf, sodass es praktisch keine geometrischen Einschränkungen gibt.

Wann man CNC und wann AM wählen sollte

Bei der Herstellung von Metallprototypen ist im Allgemeinen die CNC-Bearbeitung vorzuziehen, da der Prozess wiederholbare, präzise Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erzeugt. Die Wahl des idealen Verfahrens hängt jedoch von Ihrer Situation und Ihren spezifischen Anforderungen ab.

Zu den Situationen, in denen CNC gegenüber AM vorzuziehen ist, gehören:

• Wenn der Metallprototyp besonders stark sein muss

• Wenn enge Toleranzen erforderlich sind

• Wenn viele Kopien des Prototyps benötigt werden

• Wenn die Möglichkeit besteht, das Projekt in Zukunft auszuweiten

• Wenn der Prototyp abgerundete Kanten oder Radien erfordert

Zu den Situationen, in denen AM CNC vorzuziehen ist, gehören:

• Wenn ein oder nur wenige Prototypen benötigt werden und die Kriterien aus der obigen Liste treffen nicht zu

• Wenn der Prototyp eine komplexe Innengeometrie erfordert

• Wenn es eine sehr knappe Frist gibt

Wenn immer noch unklar ist, welcher Herstellungsprozess die beste Vorgehensweise für Ihre Metallprototypen darstellt, ist die einfachste Lösung, sich mit einem RapidDirect-Experten in Verbindung zu setzen, der Sie durch den Prozess führen kann.