Sollte ich CNC-Bearbeitung oder 3D-Druck verwenden, um mein Mastermuster zu erstellen?

Die Herstellung von Teilen erfordert oft eine Form, die mit dem Gussmaterial gefüllt werden kann. Diese Formen werden mit einem Originalmodell erstellt, das im Wesentlichen eine Nachbildung des Endprodukts ist – obwohl es normalerweise etwas größer als die beabsichtigte Größe des endgültigen Objekts ist, um ein gewisses Maß an Schrumpfung des Formmaterials auszugleichen.

Muster müssen aus zwei Hauptgründen nach anspruchsvollen Standards gefertigt werden. Erstens sind gegossene Objekte nur so genau wie die Formen, aus denen sie hergestellt werden, daher müssen Muster gut konstruiert sein. Zweitens sollte ein Muster wiederverwendbar sein; Die hochwertige Konstruktion stellt sicher, dass sie wiederholt verwendet werden können, um maßgenaue Formen zu erstellen.

Aufgrund dieser Anforderungen haben sich Ingenieure traditionell an die Dienste von Modellbauern gewandt, hochqualifizierte Arbeiter mit Kenntnissen im Werkzeug-, Formen- und Formenbau. Die Entwicklungen in der Fertigung ermöglichen es Ingenieuren jedoch jetzt, Urmuster mit traditionellen subtraktiven Methoden wie CNC-Bearbeitung oder 3D-Druck zu erstellen.

Bei der Entscheidung, welches Herstellungsverfahren zum Erstellen eines Urmusters verwendet werden soll, sind einige wichtige Überlegungen zu beachten. Dazu gehören Designspezifikationen – wie Größe, geometrische Komplexität und Spezialisierungsgrad des Musters – sowie das Volumen des Produktionslaufs, die beabsichtigte Anwendung des Teils und die Produktmaterialien.

Erstellen von Urmustern durch CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, bei dem Schneidwerkzeuge oder Bohrer verwendet werden, um ein Teil zu formen, indem Material von einem größeren Block entfernt wird. CNC-bearbeitete Urmuster werden mit Werkzeugplatten oder bearbeitbaren Materialplatten hergestellt, die schnell und einfach in Muster geschnitten werden können. Mehrere Werkzeugtafeln können aneinander befestigt werden, um große Urmuster zu erstellen, was die CNC-Bearbeitung zu einem nützlichen Verfahren für Muster macht, die beim Metall- oder Kunststoffguss oder zum Erstellen von Prototypen verwendet werden.

Es gibt einige verschiedene Arten von Werkzeugplatten, darunter Polyurethan, Epoxid, Urethan und Renshape. Diese Werkzeugtafeln sind in verschiedenen Dichten erhältlich und im Allgemeinen leicht, was sie für Automobilprototypen sowie Gießereimuster und Rapid-Tooling-Anwendungen nützlich macht. Einige Sorten bieten eine hohe Temperaturbeständigkeit, was bei der Erstellung von Urmustern für industrielle Produktionsteile in Flugzeugen, Autos, Booten und anderen Fahrzeugen von Vorteil ist.

CNC-bearbeitete Urmodelle können strengere Maßtoleranzanforderungen erfüllen als ihre 3D-gedruckten Gegenstücke, was nützlich ist, wenn Formen für die Luft- und Raumfahrt und medizinische Teile hergestellt werden, bei denen minimale Maßabweichungen entscheidend sind. Die CNC-Bearbeitung ermöglicht die Konstruktion strategischer Formmerkmale wie Lüftungsöffnungen in das Urmodell, während gleichzeitig der Umfang der erforderlichen Oberflächennachbearbeitung nach der Produktion reduziert wird.

Eine wesentliche Einschränkung der CNC-Bearbeitung besteht jedoch darin, dass komplexe Innengeometrien schwierig und kostspielig herzustellen sein können, da die Schneidwerkzeuge in sehr genauen Winkeln positioniert werden müssen. Einige Geometrien sind so komplex, dass sie in mehrere kleinere, einfachere Teile aufgeteilt werden müssen, die zusammengebaut werden müssen, was zusätzliche Kosten verursacht und die Gesamtfestigkeit der Baugruppe verringert.

Erstellen von Urmustern mit 3D-Druck

Die Hauptvorteile, die der 3D-Druck gegenüber der CNC-Bearbeitung bietet, sind Effizienz, Geschwindigkeit und Flexibilität des Designs. Da der 3D-Druck ein additiver Prozess ist, können komplexe Konstruktionen in einem einzigen Bau erstellt werden, sodass keine zusätzliche Bearbeitung oder Montage erforderlich ist. In den meisten Fällen macht dies den 3D-Druck zu einer besseren Option für Muster mit komplizierten Geometrien, die organische Formen, mehrere Löcher, kleinere Details oder strategische Formmerkmale umfassen. Darüber hinaus bieten 3D-gedruckte Teile in der Regel eine hohe Oberflächenauflösung – ein wichtiger Aspekt für Teile mit komplizierten Designs.

Da 3D-gedruckte Muster mithilfe von Designdateien erstellt werden, kann der Formherstellungsprozess beginnen, sobald das Design fertiggestellt ist. CNC-bearbeitete Muster hingegen haben viel längere Vorlaufzeiten und erfordern möglicherweise mehrere Testrunden, bevor die Produktion beginnen kann. Die Herstellung eines maschinell bearbeiteten Musters kann Wochen oder Monate dauern, während ein 3D-gedrucktes Muster innerhalb weniger Tage hergestellt werden kann. Da außerdem die Designdateien für 3D-gedruckte Muster digital gespeichert werden, können Originalmuster bei Bedarf reproduziert werden.

3D-gedruckte Urmuster sind jedoch nicht so langlebig wie solche, die durch CNC-Bearbeitung erstellt werden. Aus diesem Grund sind 3D-gedruckte Urmuster selten so kostengünstig für große Produktionsläufe, die mehrere Formen erfordern. Für haltbarere und hitzebeständigere Muster ist die CNC-Bearbeitung oft die bessere Wahl.

Abwägung der Vor- und Nachteile jedes Prozesses

Letztendlich liegt es an Ingenieuren, Gießereien und Modellbauern, die wichtigsten Vor- und Nachteile aller verfügbaren Optionen zu sortieren, bevor sie entscheiden, welches Verfahren für das Modell, das sie herstellen möchten, am sinnvollsten ist.

CNC-bearbeitete Muster sind teurer und zeitaufwändiger in der Erstellung, aber die anfänglichen Kosten verteilen sich oft auf mehrere Teile, was sie zu einer guten Wahl für Produktionsläufe mit hohen Stückzahlen macht. Der 3D-Druck kann schnell sehr detaillierte Muster erzeugen und bietet flexible Prototyping-Optionen – insbesondere für Teile mit komplizierten Geometrien.

Wenn Sie sich für die Zusammenarbeit mit Fast Radius entscheiden, helfen wir Ihnen bei diesen Entscheidungen, um sicherzustellen, dass Ihre Teile kostengünstig, zuverlässig und pünktlich gefertigt werden – vom Entwurf von Urmustern bis zur Endbearbeitung nach der Produktion.

Um mehr über CNC-Bearbeitung, 3D-Druck und die anderen von uns angebotenen Dienstleistungen zu erfahren, besuchen Sie unser Ressourcenzentrum, wo Sie sich auch über die verschiedenen Fertigungsmaterialien informieren können, die für jeden Prozess verwendet werden können.

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