3D-gedruckter CNC-Router selbst bauen: 0,05 mm Genauigkeit bei Metall & Holz – Schritt-für-Schritt-Anleitung

In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie eine CNC-Maschine mit Schritt-für-Schritt-Anleitung selbst bauen – einfach nachbaubar.

Dies ist ein vollständig 3D-gedruckter CNC-Router, den ich mit zwei Zielen entworfen habe: maximale Steifigkeit und maximale Bau-Einfachheit.

Überblick

Steifigkeit beeinflusst die Leistung direkt. Neben Gravur und Schnitt in Holz sollte dieser CNC-Router Aluminium bearbeiten können – und er tut es souverän.

Beispiel: Propeller aus Aluminium gefräst. Nach leichtem Schleifen: spiegelglatte Oberfläche.

Genauigkeitstests: diverse Formen aus Aluminium geschnitten. Mit passenden Vorschüben/Drehzahlen: 0,05 mm Genauigkeit erreichbar.

Für einen 3D-gedruckten CNC-Router mit Trim-Router, Arduino UNO und GRBL als Steuerung ein respektables Ergebnis.

Aluminium-Gravur: Kinderspiel. Schlüsselanhänger mit Details < 1 mm – perfekt.

Messing-Gravur: Ebenfalls hervorragend. [Modell von Etsy]

Sogar Stahl-Schneiden ist möglich.

Zweites Ziel: so einfach wie möglich zu bauen. Kein einziges Elektrowerkzeug nötig – kein Alu-Profil-Sägen, Bohren, Gewindeschneiden. Nichts.

Bau bar nur mit einem Satz Inbusschlüsseln, weil ich ausschließlich Standardkomponenten nutze, die sich leicht bei Amazon, AliExpress oder anderweitig beschaffen lassen. Quasi ein DIY-Bausatz zum Zusammenbauen. Unten finden Sie die vollständige Teileliste.

(Ein Vorbehalt: Sie brauchen einen 3D-Drucker für die Teile. Kein Problem – heute gibt es viele 3D-Druck-Services, falls Sie keinen eigenen haben.)

Ich nenne es „vollständig 3D-gedruckt“, weil die gesamte CNC-Struktur auf 3D-gedruckten Teilen basiert: X- und Z-Achsen-Platten, Fräsmotorhalter, sogar Kugelumlaufspindel-Lagerblöcke sind gedruckt.

Design optimiert für 3D-Druck: komplexe Teile leicht druckbar. In Kombination mit 20×40 mm Alu-Profilen, 15 mm Linearführungen, 16 mm Kugelumlaufspindeln erreicht es ordentliche Performance. Aluminium gravuren und Präzisionsteile fertigen, Holzprojekte sind Kinderspiel – jedes Hartholz schneiden, Holz-Gravuren perfekt. Beispiel: 340×340 mm 3D-Relief in Buche – atemberaubend.

Arbeitsbereich: 450 × 350 × 110 mm. Clou: Einfache Skalierbarkeit.

Längere Profile, Führungen, Spindeln für die jeweilige Achse → größerer Arbeitsbereich, alle anderen Teile & Montage unverändert. Unten Details, welche Komponenten den Arbeitsbereich definieren.

Verwandte Projekte: [Links]

3D-Modell & STL-Download

3D-Modell direkt im Browser via Onshape ansehen.

3D-Modell & STL-Dateien für 3D-Druck bei Cults3D erhältlich.

Stückliste (Bill of Materials)

Komplette Liste für den exakt gezeigten CNC (450×350 mm Arbeitsbereich).

Komponente	Menge	Bezugsquellen
Alu-Profil 2080 – 600 mm (Y-Achse, Sonderlänge)	2	Amazon | AliExpress
Alu-Profil 2040 – 600 mm (X-Achse Basis, Sonderlänge)	3	Amazon | AliExpress
Alu-Profil 2040 – 700 mm (X-Achse Portal, Sonderlänge)	2	Amazon | AliExpress
Alu-Profil 2040 – 200 mm	2	Amazon | AliExpress
Alu-Profil 2040 – 100 mm	2	Amazon | AliExpress
Linearführung HGR15 – 600 mm (Y & X, Sonderlänge)	4	Amazon | AliExpress
Linearführung HGR15 – 300 mm (Z-Achse)	2	Amazon | AliExpress
Kugelumlaufspindel SFU1605 – 500 mm (Y, Sonderlänge)	2	Amazon | AliExpress
Kugelumlaufspindel SFU1605 – 600 mm (X, Sonderlänge)	1	Amazon | AliExpress
Kugelumlaufspindel SFU1605 – 300 mm (Z)	1	Amazon | AliExpress
Wellenkupplung 8 mm auf 10 mm	4	Amazon | AliExpress
Schrägkugellager 7001 P5-DB A-Paar (4 Paare)	4	Amazon | AliExpress
M12×1 mm Kontermutter	4	Amazon | AliExpress
Rillenkugellager 6000 2RS	4	Amazon | AliExpress
Winkelverbinder 28×20×28 mm (mit passenden T-Nuten & M5 Schrauben)	18	Amazon | AliExpress
Winkelverbinder 20×20×20 mm (mit passenden T-Nuten & M5 Schrauben)	8	Amazon | AliExpress
M5 Gleit-T-Nut	100	Amazon | AliExpress
M5 Hammerkopf-T-Nut	100	Amazon | AliExpress
M4 Gleit-T-Nut	50	Amazon | AliExpress
M4 Hammerkopf-T-Nut	50	Amazon | AliExpress
Schrittmotor NEMA23	4	Amazon | AliExpress
Innensechskantschrauben M3×12 – 10 M3×16 – 5 M3×30 – 5 M4×10 – 5 M4×12 – 5 M4×14 – 60 M4×25 – 10 M5×12 – 50 M5×16 – 40 M5×20 – 40 M5×30 – 40 M5×50 – 25 M5×60 – 35 M5×70 – 5		Amazon | AliExpress

Hinweis: Affiliate-Links. Als Amazon-Partner verdiene ich an qualifizierten Käufen.

CNC skalieren – Individuelle Arbeitsbereichsgröße

Um Arbeitsbereich zu vergrößern: Alu-Profile, Linearführungen, Kugelumlaufspindeln der betreffenden Achse verlängern.

Beispiel: Y-Achse von 450×350 mm auf 450×750 mm erweitern. Differenz: 750−350 = 400 mm → Basis-Längen der Y-Achsen-Teile um 300 mm erhöhen (da 600 mm Basis + 400 mm = 1000 mm):

• Alu-Profil 2080: 600 mm + 400 mm = 1000 mm
• Linearführung HGR15: 600 mm + 400 mm = 1000 mm
• Kugelumlaufspindel SFU1605: 500 mm + 400 mm = 900 mm

X-Achse analog, aber: Vergrößerung des Portals erfordert zusätzliches Fachwerkelement.

Skalierung der Y-Achse [Abbildung]

Hinweis: X-Achsen-Vergrößerung (Portal) reduziert Steifigkeit der Gesamtmaschine stärker als Y-Vergrößerung, die die Steifigkeit kaum beeinflusst.

Montage

Video für vollständigen Schritt-für-Schritt-Bau dieses DIY 3D-gedruckten CNC-Routers.

Elektronik-Überblick

Ich teile den Bauguide auf: Elektronik, Verdrahtung, Steuerkasten, Maschinen-Setup, erste Schnitte – im nächsten Video.

Kurz: Basis ist Arduino + GRBL. Arduino UNO + CNC-Shield für einfache Verkabelung. NEMA23-Schrittmotoren werden von DM542-Treibern angesteuert.

Firmware: GRBL. G-Code-Sender: Universal G-code Sender (beides Open Source).

Alternativen: LinuxCNC, grblHAL, Mach3/4 u. a. Arduino+GRBL = einfachste & günstigste CNC-Steuerung, aber ohne Echtzeitsteuerung, erweiterte Konfiguration. Fertige CNC-Steuerkästen (inkl. Motorkabel) gibt es, falls Selbstbau nicht gewünscht.

Detaillierter Guide zu Steuerkastenbau, GRBL-Setup, Maschinensteuerung im nächsten Video. Separates Video: Opferplatte & Absaugschuh bauen, erste Schnitte, Demo-Projekte.

Zum Abschluss: Steifigkeit, Genauigkeit, Kosten.

Steifigkeit & Genauigkeit

Steifigkeitsdemo: 6 mm Welle in Fräser, Kraftmessgerät + Messuhr messen Durchbiegung unter Last.

Messwerkzeuge: Kraftmessgerät Amazon | AliExpress, Digitales Messuhr Amazon | AliExpress.

X-Achse: 50 N → 0,16 mm Auslenkung; 70 N → 0,24 mm.
Y-Achse: 50 N → 0,22 mm; 70 N → 0,32 mm (etwas schlechter, typisch für Portalbauweise – Y weniger steif als X).
Z-Achse: 50 N → 0,18 mm; 70 N → 0,25 mm.

Diese Steifigkeit ergab Genauigkeit innerhalb 0,06 mm beim Aluminiumfräsen mit passenden Parametern.

Testteil aus Aluminium: Schrupp 4 mm Schnitttiefe, 1,2 mm Schnittbreite, 1200 mm/min Vorschub, Versatz 0,3 mm. Schlicht: 2 mm Tiefe, 500 mm/min. Gemessen mit digitaler Messuhr: alle Formen in alle Richtungen innerhalb 0,06 mm.

Wieder: respektables Ergebnis für voll 3D-gedruckten CNC-Router mit Trim-Router, Arduino+GRBL.

Projektbeispiele

Einige Projekte, die mit diesem DIY-CNC entstanden:

• 3D-Relief – Modell von Etsy: Widderkopf
• V-Bit-Gravur & Schrupp – Modell von Etsy: Herzbox
• CNC-Intarsien
• Aluminium-Gravur
• Messing-Gravur
• Drachenkopf – Modell von Etsy
• Propeller aus Aluminium fräsen

Bleiben Sie dran – weitere CNC-Inhalte folgen. Ich werde Discord oder Ähnliches einrichten, damit alle ihre Bauerfahrungen teilen, Probleme lösen und die Maschine verbessern können.