Prototyping ist eine großartige Idee, um Ihr Design zu testen, bevor Sie ein produktionsreifes Modell erstellen. 3D-Drucker und CNC-Bearbeitung sind beides praktikable Optionen, aber jede hat unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen, die auf verschiedenen Projektparametern basieren. Was ist also die bessere Option? Wenn Sie sich in diesem Rätsel befinden, dann ist dieser Artikel genau das, was Sie brauchen. Wir werden tief in beide Technologien eintauchen und viele Schlüsselfaktoren besprechen, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, was für Ihre Projektanforderungen am besten geeignet ist.
In diesem Beitrag behandeln wir:
3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung: Was ist der Unterschied?
Bevor wir uns mit den Einzelheiten befassen, ist es am besten, sich mit den Grundlagen vertraut zu machen. Der Hauptunterschied zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung besteht darin, wie das Endprodukt erzielt wird.
3D-Druck ist ein additives Fertigungsverfahren. Das bedeutet, dass das Endprodukt von einem 3D-Drucker erstellt wird, der aufeinanderfolgende Materialschichten auf die Arbeitsplatte legt, bis die endgültige Form des Produkts erreicht ist.
Die CNC-Bearbeitung hingegen ist ein subtraktiver Fertigungsprozess. Sie beginnen mit einem Materialblock, der als Rohling bezeichnet wird, und bearbeiten oder entfernen Material, das im Endprodukt zurückbleibt.
Wie wählen Sie das Beste für Ihre Projektanforderungen aus?
Jede der beiden Fertigungstechniken hat in bestimmten Szenarien deutliche Vorteile. Betrachten wir jeden einzeln.
1. Das Material
Bei der Arbeit mit Metallen CNC-Maschinen einen klaren Vorteil haben. Insgesamt konzentriert sich der 3D-Druck mehr auf Kunststoffe. Es gibt 3D-Drucktechnologien, die Metall drucken können, aber aus der Perspektive des Prototyping können sie sehr teuer sein, da diese Industriemaschinen bis zu 100,000 US-Dollar kosten können.
Ein weiterer Nachteil des 3D-Drucks von Metall ist, dass Ihr Endprodukt nicht so strukturell stabil ist wie das gleiche Teil, das durch Ausfräsen eines massiven Rohlings hergestellt wird. Sie können die Festigkeit eines 3D-gedruckten Metallteils durch Wärmebehandlung verbessern, was die Gesamtkosten in die Höhe schnellen lassen kann. Bei Superlegierungen und TPU muss man auf den 3D-Druck setzen.
2. Produktionsmengen und -kosten
Wenn es um schnelle einmalige Prototypen oder geringe Produktionsmengen (niedrig zweistellig) geht, ist der 3D-Druck günstiger. Für höhere Produktionsvolumina (hohe zweistellige bis einige hundert) ist das CNC-Fräsen der richtige Weg.
Die Vorlaufkosten der additiven Fertigung sind in der Regel niedriger als die der subtraktiven Fertigung für einmalige Prototypen. Allerdings lassen sich alle Teile, die keine komplexen Geometrien erfordern, kostengünstiger per CNC-Bearbeitung herstellen.
Bei einem Produktionsvolumen von über 500 Einheiten sind traditionelle Umformtechnologien wie Spritzguss deutlich wirtschaftlicher als additive und subtraktive Fertigungstechniken.
3. Komplexität des Designs
Beide Technologien haben ihre eigenen Einschränkungen, aber in diesem Zusammenhang hat der 3D-Druck einen klaren Vorteil. Die CNC-Bearbeitung kann komplexe Geometrien aufgrund von Faktoren wie Werkzeugzugang und -abständen, Werkzeughaltern und Befestigungspunkten nicht verarbeiten. Aufgrund der Werkzeuggeometrie können Sie auch keine rechtwinkligen Ecken bearbeiten. Der 3D-Druck ermöglicht viel mehr Flexibilität bei komplexen Geometrien.
Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist die Größe des Teils, das Sie als Prototyp erstellen. CNC-Maschinen sind besser geeignet, um größere Teile zu handhaben. Nicht, dass es da draußen keine 3D-Drucker gäbe, die nicht groß genug wären, aber aus der Prototypen-Perspektive machen die damit verbundenen Kosten mit einem massiven 3D-Drucker sie für den Job undurchführbar.
4. Maßgenauigkeit
Für Teile, die enge Toleranzen erfordern, ist die CNC-Bearbeitung eine klare Wahl. Beim CNC-Fräsen können Toleranzen zwischen ± 0.025 – 0.125 mm erreicht werden. Gleichzeitig haben 3D-Drucker im Allgemeinen eine Toleranz von etwa ± 0.3 mm. Abgesehen von DMLS-Druckern (Direct Metal Laser Sintering), die Toleranzen von nur ± 0.1 mm erreichen können, ist diese Technologie für das Prototyping viel zu teuer.
5. Oberflächenbeschaffenheit
Die CNC-Bearbeitung ist eine klare Wahl, wenn eine hervorragende Oberflächengüte ein wesentliches Kriterium ist. 3D-Drucker können eine ziemlich gute Passform und Verarbeitung erzeugen, aber die CNC-Bearbeitung ist der richtige Weg, wenn Sie eine überlegene Oberflächenbeschaffenheit benötigen, um mit anderen Teilen mit höherer Präzision zusammenzupassen.
Ein vereinfachter Leitfaden, der Ihnen bei der Auswahl hilft
Hier ist eine Kurzanleitung, die Ihnen bei der Entscheidung zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung hilft:
- Wenn es um Rapid Prototyping geht, bei dem es um komplexe Geometrien für einen einmaligen Prototyp oder eine extrem kleine Produktionsserie geht, dann ist der 3D-Druck die ideale Wahl.
- Wenn Sie eine höhere Produktionsserie von einigen hundert Teilen mit relativ einfachen Geometrien anstreben, entscheiden Sie sich für die CNC-Bearbeitung.
- Wenn wir uns die Bearbeitung von Metallen ansehen, dann ist die CNC-Bearbeitung aus Kostensicht im Vorteil. Dies gilt auch für geringe Mengen. Allerdings gelten hier immer noch Geometriebeschränkungen.
- Wenn Wiederholbarkeit, enge Toleranzen und eine perfekte Oberflächengüte höchste Priorität haben, entscheiden Sie sich für die CNC-Bearbeitung.
Das letzte Wort
Der 3D-Druck ist noch eine relativ neue Technologie und der Kampf um die Marktbeherrschung hat gerade erst begonnen. Ja, es gibt teure und hochmoderne 3D-Druckmaschinen, die den Abstand zu den Möglichkeiten der CNC-Bearbeitung verringert haben, aber aus der Perspektive des Prototypenbaus können sie hier nicht berücksichtigt werden. Es gibt keine One-Size-Fits-All-Lösung. Ob Sie sich für eines entscheiden, hängt ganz von den Designspezifikationen Ihres Prototyping-Projekts ab.
Über den Autor:
Peter Jacobs
Peter Jacobs ist Senior Director of Marketing bei CNC-Meister. Er ist aktiv an Fertigungsprozessen beteiligt und bringt seine Erkenntnisse regelmäßig in verschiedene Blogs zu CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss und Fertigung im Allgemeinen ein.
Ich bin Joost Nusselder, Gründer von Tools Doctor, Content Marketer und Vater. Ich liebe es, neue Geräte auszuprobieren, und zusammen mit meinem Team erstelle ich seit 2016 ausführliche Blogartikel, um treuen Lesern mit Werkzeugen und Basteltipps weiterzuhelfen.
