CNC-Zerspanung vs. 3D-Druck: Die richtige Produktionsmethode wählen

CNC-Zerspanung vs. 3D-Druck für die Produktion: erklärt & verglichen

Stratasys Direct Manufacturing bietet eine Reihe von Fertigungslösungen, um effiziente Produktion und perfekte Teile zu erreichen. Bei Niedrigvolumen-Produktionsprojekten können zwei Fertigungsmethoden in den Fokus rücken: 3D-Druck und CNC-Zerspanung. Beide bieten Kunststoff- und Metallmaterialien, und es kann schwierig sein zu wissen, welche Lösung für Ihr Projekt am besten geeignet ist. Im Folgenden beleuchten wir die Vorteile beider, um Ihren nächsten Produktionsauftrag zu navigieren.

CNC-Zerspanung und 3D-Druck definiert

CNC-Zerspanung ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, das Schneidwerkzeuge nutzt, um Material von einem Rohmaterialblock entlang eines computergesteuerten Pfads zu entfernen und das Teil zu formen. Stratasys Direct nutzt 3-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Maschinen, die ein Werkzeug entlang drei oder fünf verschiedener Achsen bewegen, um das Material in die spezifizierte Geometrie zu fräsen. CNC-Zerspanung wird allgemein für Rapid Production von Prototypen, Meistermodellen und Kleinserien in Metall und Kunststoff eingesetzt.

3D-Druck ist ein additives Fertigungsverfahren, das Material Schicht für Schicht aus 3D-Modelldaten zusammenfügt, meist durch Materialauftrag durch eine Düse, UV-Härtung und/oder thermische Energie. Stratasys Direct bietet vier 3D-Drucktechnologien für die Produktionsfertigung: FDM®, Lasersintern (LS), Multi Jet Fusion (MJF) und Direct Metal Laser Melting (DMLM). 3D-Druck wird für Rapid Prototyping und Fertigung von Kleinserien in Metall und Kunststoff genutzt.

Auf hoher Ebene adressieren CNC-Zerspanung und 3D-Druck ähnliche Fertigungsherausforderungen. Im Folgenden tauchen wir in die inhärenten Unterschiede ein, um Ihnen zu helfen, basierend auf Anwendung, Spezifikationen und Budget zu entscheiden, wann welcher Prozess eingesetzt werden sollte.

Materialvergleich: CNC-Zerspanung vs. 3D-Druck

Bei der Wahl eines Fertigungsverfahrens sind Sie möglicherweise auf das beste Material für Ihre Anwendung fokussiert – sei es aufgrund von Kosten oder Produktanforderungen. Während Sie nahezu alle kommerziellen Kunststoffe und Metalle CNC-zerspanen können, sind die im 3D-Druck verfügbaren Materialien an die 3D-Drucktechnologien gebunden.

Beispielsweise wurden Kunststoffe, die im Spritzguss und CNC-Zerspanung üblich sind, für thermoplastische 3D-Drucktechnologien wie FDM und LS entwickelt. Traditionell zerspante Metalle wie Edelstahl und Titan wurden für Pulvermetallfertigung mit Direct Metal Laser Melting (DMLM) entwickelt.

Die Materialentwicklungen im 3D-Druck sind in den letzten fünf bis zehn Jahren exponentiell gestiegen. Heute sind die verfügbaren 3D-Druckprozesse substanziell für die Erstellung von Serienteilen in einer breiten Palette von Kunststoff- und Metallmaterialien. Die Fortschritte in der additiven Fertigungstechnologie gekoppelt mit entsprechenden Materialentwicklungen haben die Art und Weise, wie 3D-Druck von Ingenieuren, Designern und Herstellern während Produktentwicklung und Produktion betrachtet und genutzt wird, massiv beeinflusst.

Im Großen und Ganzen bieten beide Fertigungsverfahren kommerzielle Kunststoffe und Legierungen für typische Anwendungen, mit Zugang zu Spezialmaterialien in Branchen wie Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik. Da Ihre Materialbedürfnisse von beiden Optionen gedeckt werden – welche anderen Faktoren könnten Ihre Fertigungswahl beeinflussen?

Designvergleich: CNC-Zerspanung vs. 3D-Druck

Teilgröße – Bei Stratasys Direct erreicht der Bauraum unserer CNC-Maschinen mit Single-Cut-Umschlag bis zu 2.134 mm x 1.016 mm x 914 mm (84" x 40" x 36"). Der größte 3D-Druck-Bauraum bei Stratasys Direct ist an einem FDM-Drucker mit 914 mm x 610 mm x 914 mm (36" x 24" x 36"). Für beide Verfahren können größere Teile durch Aufteilen des Designs in mehrere Komponenten und Zusammenbau oder Schweißen realisiert werden.

Toleranz – Eine der größten Stärken der CNC-Zerspanung ist die Fähigkeit, sehr enge Toleranzen zu erreichen – oft ±0,005" oder ±0,001"/Zoll, je nachdem was größer ist. Bei gut designten Teilen sind Toleranzen von ±0,0035" oder ±0,0015", je nachdem was größer ist, mit FDM-Technologie möglich. Wenn Toleranz Priorität hat, ist CNC-Zerspanung die beste Fertigungsoption. Stratasys Direct Manufacturing bietet auch Toleranzbearbeitung für 3D-gedruckte Teile nach dem Bau an.

Geschwindigkeit – 3D-Druck glänzt bei schneller Produktion. Je nach Teilegeometrie und -größe dauern 3D-Druckjobs mit Technologien wie MJF und FDM nur Stunden. CNC-Zerspanung kann schneller sein, wenn das Teil eine einfache Geometrie mit wenigen Gängen hat. CNC-Zerspanung erfordert oft mehr Bedienereingriff als ein 3D-Drucker; häufig muss ein Zerspaner Spannvorrichtungen oder Teile manuell während des Baus umpositionieren, was die Bearbeitungszeit verlängert.

Designkomplexität – 3D-Druck gibt Ihnen die Freiheit, komplexe Meistermodelle mit Löchern, organischen Formen und Kanälen zu designen, die mit CNC-Zerspanung nicht möglich sind. Er eröffnet auch die Tür zur Teilekonsolidierung, bei der mehrere Komponenten in ein Ein-Teile-Design kombiniert werden können, um die Anzahl der Formen zu reduzieren. CNC-gefertigte Muster können involvierte Geometrien erreichen, aber je komplizierter das Design, desto abhängiger wird es von manueller Fertigung und Nachbearbeitung.

Auch wenn beide Methoden für Kleinserienteile kompetent sind, adressieren die am besten geeigneten Prozesse Ihre Materialbedürfnisse, Teilegeometrie und Projektzeitplan.