Polymeer CNC-bewerking versus 3D-printen:checklist om de juiste te kiezen

Er zijn polymeren zoals ABS, PA (Nylon) of pc die zowel CNC-gefreesd als 3D-geprint kunnen worden, dus het is een veel voorkomende vraag wanneer polymeer CNC-bewerking moet worden gebruikt en wanneer 3D-printen moet worden gebruikt. Dit artikel leidt u door de belangrijkste verschillen tussen het bewerken en printen van polymeren en stelt een aantal vragen voor die u uzelf moet stellen om de juiste optie te kiezen.

Twee benaderingen:subtractieve en additieve fabricage

Hoewel de eindresultaten vergelijkbaar kunnen zijn, werken CNC-bewerking en 3D-printen op een manier die tegengesteld is aan elkaar.

CNC-bewerking (subtractief proces)

CNC-bewerking is een subtractief productieproces dat begint met een massief blok plastic materiaal, gesneden of gevormd tot het gewenste product door overtollig materiaal te verwijderen met behulp van een verscheidenheid aan scherpe roterende gereedschappen of frezen.                             

3D-printen (additief proces)

3D-printen is additieve fabricage, wat betekent dat het oorspronkelijke materiaal laag voor laag wordt opgebouwd in plaats van verwijderd zoals bij subtractieve productie. 3D-printen creëert driedimensionale objecten door het lezen van een virtueel computerontwerp en reproduceert het in een echt en tastbaar onderdeel met behulp van materiële filamenten of poeders.

Checklist om te kiezen tussen CNC-bewerking en 3D-printen

Als het gaat om de selectie van CNC-bewerking of 3D-printen om polymeeronderdelen te produceren, raden we u aan een paar basisvragen te beantwoorden.

Hoe sterk moet mijn rol zijn?

CNC-gefreesde onderdelen zijn isotroop en vertonen doorgaans betere mechanische en thermische eigenschappen in vergelijking met 3D-geprinte onderdelen die anisotroop zijn, omdat ze laag voor laag worden opgebouwd en er tussen die lagen structurele zwakheden kunnen ontstaan.

Conclusie :Het zou beter zijn om voor CNC-bewerking te gaan als de sterkte van uw onderdeel een prioriteit is (bijvoorbeeld functionele onderdelen van een machine). Als de sterke punten in het gedrang kunnen komen voor esthetiek of andere kwaliteiten, is 3D-printen de beste optie (bijv. prototypes).

Hoe snel heb ik het onderdeel nodig?

Aangezien het bovenstaande onderdeel met ABS moet worden vervaardigd, is de doorlooptijd voor 3D-printen met FDM-technologie gemiddeld ongeveer 3-5 werkdagen bij Xometry, terwijl voor CNC-bewerking de doorlooptijd vanaf 10 dagen zou beginnen.

Conclusie: Kies voor 3D-printen als het onderdeel snel nodig is.

Hoeveel onderdelen heb ik nodig?

Het aantal benodigde onderdelen is een belangrijke factor bij het bepalen van het proces. Voor grotere hoeveelheden is CNC waarschijnlijk goedkoper in vergelijking met onderdelen die in bulk worden gedrukt. Voor lage volumes (minder dan 10) is 3D-printen geschikter en goedkoper. Voor eenvoudige 3D-printprocessen zoals FDM of SLS die worden gebruikt met betaalbare kunststoffen zoals ABS, PC, Nylon, losse onderdelen of kleine hoeveelheden (identiek en niet-identiek), is 3D-printen ongetwijfeld de optie om voor te gaan. MJF is ook een andere haalbare optie voor middelgrote hoeveelheden en is heel gebruikelijk.

Laten we de prijzen controleren met behulp van de Xometry Instant Quoting Engine met dit referentiemodel.

Rekening houdend met het bovenstaande referentiegedeelte, is de analyse van de kosten per hoeveelheid voor 3 technologieën, CNC-bewerking (ABS), FDM (ABS) en MJF (PA12 grijs) als volgt. Het laat zien hoe dramatisch de prijs per stuk daalt voor CNC-bewerking van ABS, hetzelfde blijft voor FDM en iets daalt voor MJF. Bij grote batches (bijvoorbeeld meer dan 500) zal de prijs voor CNC-bewerking van ABS lager zijn dan bij 3D-printen, vooral bij de onderdelen waarvan er meer materiaal moet worden verwijderd dan geprint.

Conclusie :Kies voor 3D-printen voor kleine series en ga voor CNC-bewerking voor middelgrote series, aangezien de kosten met de hoeveelheid afnemen en veel lager worden. Overweeg MJF 3D-printen voor middelgrote series, aangezien de technologie het mogelijk maakt om meerdere onderdelen tegelijk te printen, wat de prijs per stuk verlaagt.

Kan mijn ontwerp via subtractive worden bewerkt?

Kunststof vrije vorm, organische geometrieën kunnen eenvoudig worden vervaardigd met op polymeer gebaseerde poederbedfusieprocessen, zoals SLS of MJF, omdat ze geen ondersteuning nodig hebben. Hoewel FDM of SLA gebruikmaakt van ondersteunende structuren, kunnen deze later tijdens de nabewerking worden verwijderd. Het vermogen om zeer complexe geometrieën te produceren is een van de belangrijkste sterke punten van 3D-printen. Bij CNC-bewerking zijn sommige complexe geometrieën (bijv. ontwerpen van roosterstructuren) onmogelijk omdat het gereedschap geen toegang heeft tot alle oppervlakken van de componenten.

Conclusie :Kies voor 3D-printen als uw ontwerp functies heeft die niet kunnen worden geproduceerd met CNC-bewerkingen

Welke maten en toleranties zijn nodig?

CNC-bewerking biedt uiteindelijk beter presterende eigenschappen en grotere maatnauwkeurigheid dan 3D-printen. Als uw product een uniek ontwerp met nauwe toleranties vereist, is 3D-printen misschien niet de beste optie voor mechanisch kritische componenten.

Ter vergelijking:CNC-bewerking loopt duidelijk ver voor op 3D-printen in termen van mechanische eigenschappen die het aan het materiaal verleent. Gezien de vereiste van precisiecomponenten op gebieden zoals geneeskunde en ruimtevaart, is CNC de beste optie omdat het bijna geen foutenmarge biedt.

Met CNC-bewerking kunnen ook grotere onderdelen worden vervaardigd dan met gewone 3D-printtechnologieën zoals FDM, SLS of MJF.

Conclusie: Kies voor CNC-bewerking als u kleine toleranties, afmetingen en grote componenten nodig heeft

Welk materiaal heb ik nodig?

Er zijn polymeren die zowel machinaal bewerkt als geprint kunnen worden (bijv. ABS, PA, PC), maar 3D-printen heeft een veel grotere selectie van polymeren met geavanceerde eigenschappen. Er zijn bijvoorbeeld speciale harsen zoals CLIP-harsen die worden gebruikt in Carbon DLS en flexibele kunststoffen (TPU) die hoge prestaties en flexibiliteit bieden, CNC-bewerking is helemaal geen optie.

Conclusie :Als u harde kunststoffen zoals ABS, PC of PA nodig heeft, kunnen zowel CNC-bewerking als 3D-printen worden gebruikt, terwijl voor flexibele en harsachtige kunststoffen 3D-printen de enige optie is.

Snelle controle

Er is geen duidelijke oplossing aangezien beide technologieën zeer competent en nuttig zijn. De meest geschikte zal afhangen van het materiaal, de geometrische complexiteit, het productievolume en het budget zoals hierboven besproken. Hier is de samengevatte informatie voor een snelle controle

Bekijk de Instant Quoting Engine van Xometry om erachter te komen welke het beste is voor uw specifieke taak en om de prijzen te vergelijken.