原型製作是在創建生產就緒模型之前測試您的設計的好主意。 3D 打印機和 CNC 加工都是可行的選擇，但根據不同的項目參數，每個都有明顯的優勢和局限性。 那麼哪個是更好的選擇？ 如果您遇到這個難題，那麼本文正是您所需要的。 我們將深入研究這兩種技術並討論許多關鍵因素，以幫助您根據項目需求確定最佳技術。
3D 打印與 CNC 加工：有何區別？
在我們進入細節之前，最好掌握基礎知識。 3D 打印和 CNC 加工之間的主要區別在於最終產品的實現方式。
3D 打印是一種增材製造工藝。 這意味著最終產品是由 3D 打印機在工作板上放置連續的材料層，直到達到產品的最終形狀。
另一方面，CNC 加工是一種減材製造工藝。 您從一塊稱為毛坯的材料開始，然後加工掉或移除材料以留在最終產品中。
如何選擇最適合您的項目需求的東西？
兩種製造技術中的每一種在特定情況下都具有明顯的優勢。 讓我們逐個看看。
1.材料
在處理金屬時， 數控機床 有明顯的優勢。 總體而言，3D 打印更側重於塑料。 有可以打印金屬的 3D 打印技術，但從原型製作的角度來看，它們可能非常昂貴，因為這些工業機器的成本可能高達 100,000 美元。
3D 打印金屬的另一個缺點是您的最終產品在結構上不如通過銑削實心毛坯製成的相同零件。 您可以通過熱處理提高 3D 打印金屬部件的強度，這可能會導致整體成本飆升。 關於高溫合金和 TPU，您必須使用 3D 打印。
2. 產量和成本
如果您正在尋找快速的一次性原型或低產量（低兩位數），那麼 3D 打印會更便宜。 對於更高的產量（高兩位數到幾百），CNC 銑削是可行的方法。
對於一次性原型，增材製造的前期成本通常低於減材製造。 也就是說，所有不需要復雜幾何形狀的零件都可以使用 CNC 加工以更具成本效益的方式製造。
如果您的產量超過 500 件，傳統成型技術（如注塑成型）比增材製造和減材製造技術經濟得多。
3. 設計複雜度
這兩種技術都有其局限性，但在這種情況下，3D 打印具有明顯的優勢。 由於刀具接觸和間隙、刀架和安裝點等因素，CNC 加工無法處理複雜的幾何形狀。 由於刀具幾何形狀的原因，您也無法加工方角。 當涉及到復雜的幾何形狀時，3D 打印可以提供更大的靈活性。
另一個需要考慮的方面是您正在製作原型的零件的尺寸。 CNC 機器更適合處理更大的零件。 並不是說那裡沒有不夠大的 3D 打印機，而是從原型製作的角度來看，大型 3D 打印機的相關成本使它們無法完成這項工作。
4. 尺寸精度
對於要求嚴格公差的零件，CNC 加工是一個明確的選擇。 CNC 銑削可實現 ± 0.025 – 0.125 mm 之間的公差水平。 同時，3D 打印機的公差一般在 ± 0.3 毫米左右。 除了可以實現低至 ± 0.1 毫米公差的直接金屬激光燒結 (DMLS) 打印機外，這項技術對於原型製作來說太昂貴了。
5. 表面光潔度
如果卓越的表面光潔度是一個重要標準，CNC 加工是一個明確的選擇。 3D 打印機可以產生非常好的配合和光潔度，但如果您需要出色的表面光潔度以與其他更高精度的零件配合，CNC 加工是您的不二之選。
幫助您選擇的簡化指南
以下是幫助您在 3D 打印和 CNC 加工之間做出選擇的快速指南：
- 如果您正在尋找快速原型製作，其中涉及一次性原型或極小批量生產的複雜幾何形狀，那麼 3D 打印將是一個理想的選擇。
- 如果您正在尋找具有相對簡單幾何形狀的數百個零件的更高生產運行，請使用 CNC 加工。
- 如果我們看一下金屬加工，那麼從成本的角度來看，CNC 加工具有優勢。 這甚至適用於少量。 然而，幾何限制在這裡仍然適用。
- 如果高度重視可重複性、嚴格的公差和完美的表面光潔度，請選擇 CNC 加工。
最後一句話
3D打印仍然是一項相對較新的技術，其市場主導地位爭奪戰才剛剛開始。 是的，有昂貴且最先進的 3D 打印機縮小了與 CNC 加工能力的差距，但從原型製作的角度來看，它們不能在這裡考慮。 沒有一刀切的解決方案。 選擇其中一個完全取決於您的原型項目的設計規範。
作者簡介：
彼得·雅各布斯
彼得·雅各布斯 (Peter Jacobs) 是 數控大師. 他積極參與製造過程，並定期在有關 CNC 加工、3D 打印、快速加工、注塑成型、金屬鑄造和一般製造的各種博客中發表自己的見解。
我是 Joost Nusselder，Tools Doctor 的創始人、內容營銷人員和父親。 我喜歡嘗試新設備，自 2016 年以來，我一直與我的團隊一起撰寫深入的博客文章，以幫助忠實的讀者提供工具和製作技巧。
