原型制作是在创建生产就绪模型之前测试您的设计的好主意。 3D 打印机和 CNC 加工都是可行的选择，但根据不同的项目参数，每个都有明显的优势和局限性。 那么哪个是更好的选择？ 如果您遇到这个难题，那么本文正是您所需要的。 我们将深入研究这两种技术并讨论许多关键因素，以帮助您根据项目需求确定最佳技术。
3D 打印与 CNC 加工：有何区别？
在我们进入细节之前，最好掌握基础知识。 3D 打印和 CNC 加工之间的主要区别在于最终产品的实现方式。
3D 打印是一种增材制造工艺。 这意味着最终产品是由 3D 打印机在工作板上放置连续的材料层，直到达到产品的最终形状。
另一方面，CNC 加工是一种减材制造工艺。 您从一块称为毛坯的材料开始，然后加工掉或移除材料以留在最终产品中。
如何选择最适合您的项目需求的东西？
两种制造技术中的每一种在特定情况下都具有明显的优势。 让我们逐个看看。
1.材料
在处理金属时， 数控机床 有明显的优势。 总体而言，3D 打印更侧重于塑料。 有可以打印金属的 3D 打印技术，但从原型制作的角度来看，它们可能非常昂贵，因为这些工业机器的成本可能高达 100,000 美元。
3D 打印金属的另一个缺点是您的最终产品在结构上不如通过铣削实心毛坯制成的相同零件。 您可以通过热处理提高 3D 打印金属部件的强度，这可能会导致整体成本飙升。 关于高温合金和 TPU，您必须使用 3D 打印。
2. 产量和成本
如果您正在寻找快速的一次性原型或低产量（低两位数），那么 3D 打印会更便宜。 对于更高的产量（高两位数到几百），CNC 铣削是可行的方法。
对于一次性原型，增材制造的前期成本通常低于减材制造。 也就是说，所有不需要复杂几何形状的零件都可以使用 CNC 加工以更具成本效益的方式制造。
如果您的产量超过 500 件，传统成型技术（如注塑成型）比增材制造和减材制造技术经济得多。
3. 设计复杂度
这两种技术都有其局限性，但在这种情况下，3D 打印具有明显的优势。 由于刀具接触和间隙、刀架和安装点等因素，CNC 加工无法处理复杂的几何形状。 由于刀具几何形状的原因，您也无法加工方角。 当涉及到复杂的几何形状时，3D 打印可以提供更大的灵活性。
另一个需要考虑的方面是您正在制作原型的零件的尺寸。 CNC 机器更适合处理更大的零件。 并不是说那里没有不够大的 3D 打印机，而是从原型制作的角度来看，大型 3D 打印机的相关成本使它们无法完成这项工作。
4. 尺寸精度
对于要求严格公差的零件，CNC 加工是一个明确的选择。 CNC 铣削可实现 ± 0.025 – 0.125 mm 之间的公差水平。 同时，3D 打印机的公差一般在 ± 0.3 毫米左右。 除了可以实现低至 ± 0.1 毫米公差的直接金属激光烧结 (DMLS) 打印机外，这项技术对于原型制作来说太昂贵了。
5. 表面处理
如果卓越的表面光洁度是一个重要标准，CNC 加工是一个明确的选择。 3D 打印机可以产生非常好的配合和光洁度，但如果您需要出色的表面光洁度以与其他更高精度的零件配合，CNC 加工是您的不二之选。
帮助您选择的简化指南
以下是帮助您在 3D 打印和 CNC 加工之间做出选择的快速指南：
- 如果您正在寻找快速原型制作，其中涉及一次性原型或极小批量生产的复杂几何形状，那么 3D 打印将是一个理想的选择。
- 如果您正在寻找具有相对简单几何形状的数百个零件的更高生产运行，请使用 CNC 加工。
- 如果我们看一下金属加工，那么从成本的角度来看，CNC 加工具有优势。 这甚至适用于少量。 然而，几何限制在这里仍然适用。
- 如果高度重视可重复性、严格的公差和完美的表面光洁度，请选择 CNC 加工。
最后的话
3D打印仍然是一项相对较新的技术，其市场主导地位争夺战才刚刚开始。 是的，有昂贵且最先进的 3D 打印机缩小了与 CNC 加工能力的差距，但从原型制作的角度来看，它们不能在这里考虑。 没有一刀切的解决方案。 选择其中一个完全取决于您的原型项目的设计规范。
作者简介：
彼得·雅各布斯
彼得·雅各布斯 (Peter Jacobs) 是 数控大师. 他积极参与制造过程，并定期在有关 CNC 加工、3D 打印、快速加工、注塑成型、金属铸造和一般制造的各种博客中发表自己的见解。
我是 Joost Nusselder，Tools Doctor 的创始人、内容营销人员和父亲。 我喜欢尝试新设备，自 2016 年以来，我一直与我的团队一起创建深入的博客文章，以帮助忠实的读者提供工具和制作技巧。
