CNC versus 3D-printen:wat is het verschil?

Als u een nieuw onderdeel wilt maken, zijn er twee productiemethoden die u kunt gebruiken: CNC-bewerking en 3D-printen g . Hoewel beide processen tegenwoordig standaard zijn, is elk proces geëvolueerd om aan verschillende eisen te voldoen. Het is dus belangrijk om te weten welke methode het beste bij uw behoeften past.

Overzicht van CNC-bewerkingen

Computer numerieke besturing (CNC) is een veelvoorkomend type van subtractieve fabricage , wat betekent dat het de benodigde componenten uitsnijdt  van grote blokken materiaal. MIT introduceerde deze technologie in de jaren 1950 s , en het is sindsdien een hoofdbestanddeel van de maakindustrie geworden. Om deze reden zul je mensen het ook horen noemen traditionele productie.

CNC-bewerking kan onderdelen produceren die sterk zijn en nauwkeurige afmetingen hebben. Het is meestal het beste voor motoren, vliegtuigmachines en andere gebieden waar robuuste onderdelen nodig zijn. Het is gebruikelijk in industrieën zoals houtbewerking, belettering en graveren.

Hoe het werkt

Eerst maakt een ingenieur een 2D- of 3D-model met behulp van CAD of computerondersteunde software e . Het CAD-bestand wordt vervolgens vertaald in instructies met behulp van een computer-aided manufacturing (CAM)-programma. Nadat de instructies zijn gemaakt, converteert een nabewerkingsprogramma ze naar specifieke opdrachten en stuurt ze naar de CNC-machine voor uitvoering.

Dit proces begint meestal met een blok materiaal, dat door een reeks roterende gereedschappen en scherpe messen wordt weggesneden. Sommige van de meer basismachines bewegen langs drie assen, terwijl meer geavanceerde machines er vier of vijf hebben assen . Stappen- of servomotoren  zorg ervoor dat de bewegingen nauwkeurig zijn.

Enkele veel voorkomende soorten CNC-machines zijn:

• Molens  , die roterende snijgereedschappen gebruiken om componenten te beeldhouwen.
• Draaibanken , die het materiaal op een spil draaien.
• Slijpers , die snijden met een schuurschijf.
• Drillingen , die een draaiende boor gebruiken om stationair materiaal te snijden.
• Routers , die grootschalige onderdelen uit hout, kunststof en plaatwerk snijden.
• Plasmasnijders , die een plasmatoorts gebruiken om tweedimensionale vormen in plaatmetaal te snijden.
• Lasersnijders , wat krachtige snijgereedschappen . zijn goed voor het zagen van metaal, plastic en hout

Bij CNC-machines worden vaak meerdere gereedschappen gebruikt, zoals boren en zagen, om de benodigde sneden te maken. CNC-machines kunnen verschillende gereedschappen combineren tot afzonderlijke 'cellen' om de efficiëntie te maximaliseren.  De meeste nieuwe CNC-machines zijn volledig elektronisch.

Overzicht van 3D-printen

3D-printen is de populaire naam voor additive manufacturing , wat verwijst naar het bouwen van producten van onder naar boven, waarbij één laag tegelijk wordt toegevoegd. Uitgevonden aan het MIT in de late jaren 80, vond het zijn eerste toepassingen in prototyping , maar de toepassingen zijn sindsdien uitgebreid naar een groot aantal gebieden.

3D-printen en additive manufacturing zijn van groot nut in de medische wereld, waar ze organen, protheses en implantaten kunnen maken. . De voedingsindustrie heeft ook gebruik gemaakt van deze technologie door voedsel te produceren door ze laag voor laag uit te persen . Kunstenaars gebruiken het regelmatig om kunstwerken te maken en modeontwerpers gebruiken het om hun kleding en sieraden te maken.

3D-printen heeft ook enkele exotische toepassingen. Mensen kunnen het gebruiken om 3D-selfies te maken en maak koraalvormige structuren om beschadigde riffen te helpen repareren . NASA heeft zelfs een zwaartekrachtloze 3D-printer ontwikkeld om onderdelen te vervaardigen op hun ruimtevaartuig ft .

Hoe het werkt

Eerst maakt een ingenieur een 3D-model met behulp van CAD. Een andere optie is om een ​​3D-scanner te gebruiken, een apparaat dat de vorm en het uiterlijk van een echt 3D-object analyseert en er een digitaal model van maakt. Een derde keuze is het gebruik van fotogrammetrie  software die helpt bij het construeren van 3D-objecten door alleen foto's te analyseren.

Het voltooide model wordt vervolgens geanalyseerd op fouten, waaronder gewoonlijk gaten en kruisende vlakken .

Vervolgens bereidt een programma, een slicer genaamd, het model voor op de 3D-printer door het in een reeks dunne 2D-lagen te veranderen, waardoor een G-codebestand ontstaat. Dit bestand bevat een reeks instructies die de printer moet uitvoeren.

Vervolgens leest een 3D-printer het G-codebestand en legt het materiaal laag voor laag neer om een ​​driedimensionaal object te produceren. De manier waarop de printer deze lagen aanbrengt varieert, maar hier zijn enkele veelvoorkomende methoden:

• Gesmolten depositiemodellering  , die een plastic filament gebruikt om het product te produceren.
• Selectief lasersinteren , die metaalpoeders samensmelt door ze te verhitten.
• Selectief lasersmelten , die metaalpoeders samensmelt door de materialen volledig te smelten.
• Stereolithografie , die licht gebruikt om ketens van moleculen te verbinden en polymeren te vormen.

Afhankelijk van de grootte en complexiteit van het model en de gebruikte methode, kan het drukproces enkele uren tot enkele dagen duren.

Soms is nabewerking nodig als laatste stap. Het onderdeel moet mogelijk worden gewassen, gepolijst of verzegeld voordat iemand het kan gebruiken.

Belangrijkste overeenkomsten tussen 3D-printen versus CNC-bewerkingen

CNC-bewerking en 3D-printen hebben een paar basisdingen gemeen:

• Ze maken 3D-producten op basis van 3D-modellen.
• Ze doen dit door de instructies van een computer te volgen.
• Ze zijn compatibel met STL- en OBJ-bestandstypen .
• Ze lopen voorop in technologie.
• Ze zijn tegenwoordig heel gewoon.

Afgezien van deze fundamentele overeenkomsten, voldoen CNC-bewerking en 3D-printen echter aan grotendeels verschillende eisen en bieden ze verschillende voordelen.

Belangrijkste verschillen tussen 3D-printen en CNC-frezen

Er zijn ook verschillende belangrijke factoren die de twee processen onderscheiden.

1. Verspilling

Een van de belangrijkste verschillen in additieve versus subtractieve productie is de hoeveelheid afval die ze produceren. Omdat CNC-bewerking materiaal wegneemt, produceert het uiteindelijk veel afval dat onmogelijk te recyclen is. Zoals je je kunt voorstellen, is het opruimen vaak rommelig. 3D-printers gebruiken echter alleen de precieze hoeveelheid materiaal die nodig is om het onderdeel te produceren, dus er is geen opruiming achteraf nodig. 3D-printers produceren ook minder geluid, omdat ze niet trillen tijdens de productie.

2. Bestandstypen

Met uitzondering van de twee bovengenoemde bestandsindelingen, gebruiken CNC-bewerking en 3D-printen bestandstypen die niet compatibel zijn met elkaar.

3. Grootte van onderdelen

Met CNC-frezen kunt u een breed scala aan onderdelen van verschillende afmetingen maken. Bij 3D-printen daarentegen mogen de onderdelen die je maakt niet groter zijn dan het printbed. Je kunt  grote componenten produceren met een 3D-printer, maar het zou inhouden dat de component in kleinere delen wordt opgesplitst, die delen afzonderlijk worden afgedrukt en vervolgens worden geassembleerd. Onnodig te zeggen dat dit veel tijd toevoegt aan het productieproces.

4. Materiaalbeschikbaarheid

CNC-productie kan werken met een breed scala aan materialen , zoals metaallegeringen, hout, acryl, modelleerschuim en thermoplasten. 3D-printers daarentegen werken met een beperkter aantal materialen, waarbij voornamelijk kunststoffen, metalen en polymeren worden gebruikt. Ze kunnen niet werken met metalen met een hoog smeltpunt. Naast het accommoderen van veel materialen, zijn CNC-machines ook eenvoudig aan te passen aan het gebruik van nieuwe materialen. Een 3D-printer daarentegen kan maar met één materiaal werken.

5. Snelheid

Een ander belangrijk verschil tussen CNC en additive manufacturing is de snelheid. Als het gaat om massaproductie van een product, is CNC-bewerking sneller omdat er een assemblagelijn van machines nodig is die elk onderdeel produceert. Een enkele 3D-printer maakt het hele product van begin tot eind, waardoor het minder geschikt is voor grootschalige productie.

6. Productie

CNC-bewerking is nauwkeuriger, zorgt voor nauwkeurigheid tot op de micrometer nauwkeurig . Dat komt omdat CNC-machines een hogere tolerantie hebben. 3D-printen bereikt dit niveau van precisie nog lang niet.

7. Herhaalbaarheid

CNC-machines kunnen een product consequent elke keer op dezelfde manier produceren.

8. Kwaliteit

Door hun hogere tolerantie kunnen CNC-machines producten produceren met een meer gepolijste uitstraling. De materialen worden niet vervormd tijdens de productie. Onderdelen die door 3D-printers zijn gemaakt, hebben echter de neiging om te buigen en krom te trekken, en laaglijnen kunnen zichtbaar zijn, vooral rond bochten. Hoewel sommige 3D-printers een hoge mate van nauwkeurigheid beloven, slagen ze er toch in om op tijd te falen en . Beide fabricagemethoden hebben geometrische beperkingen. CNC kan bijvoorbeeld zeer dunne wanden produceren, maar 3D-printen heeft in dit opzicht beperkingen en de grootte van de eindeffector bepaalt vaak het vermogen ervan.

Subtractieve versus additieve productie

Een ander belangrijk verschil tussen 3D-printen en CNC-bewerking is dat de ene een soort subtractieve productie is en de andere een soort additieve productie. De ene vorm van fabricage vormt onderdelen door materialen te verwijderen, terwijl de andere vorm onderdelen maakt door materialen toe te voegen.

Subtractieve productie

CNC-bewerking is een vorm van subtractieve fabricage. Een machinist begint met een blok materiaal, een blanco genoemd. Vervolgens gebruiken ze draaiende gereedschappen, boren en frezen om de plano vorm te geven en er materiaal uit te verwijderen. De blanco kan worden gemaakt van plastic, hout of metaal.

Subtractieve fabricage produceert een aanzienlijke hoeveelheid afval in de vorm van het materiaal dat uit de plano wordt verwijderd. Een voordeel hiervan is dat het meestal een grotere precisie mogelijk maakt bij het snijden en vormen van een onderdeel.

Aditieve productie

3D-printen heeft een additieve benadering van productie. In plaats van materialen uit een blanco te snijden, voegt het materiaal toe aan het object, laag voor laag. De lagen hechten aan elkaar en de printer blijft ze toevoegen totdat het onderdeel klaar is. Materialen die bij additieve fabricage worden gebruikt, zijn vaak harsen, metaalpoeders en plastic filamenten.

Additive manufacturing produceert minder afval dan subtractive. Het zorgt ook voor meer vrijheid en flexibiliteit met betrekking tot de vorm van een onderdeel.

Belangrijke beslissingsfactoren bij het kiezen van een productietype

Aangezien u de voor- en nadelen van CNC-bewerking versus 3D-printen overweegt, moet u ook andere factoren afwegen.

1. Complexiteit van Component

3D-printen is vanwege de additieve productiemethode vaak beter voor onderdelen met complexe geometrieën. Het kan echter alleen componenten uit één materiaal maken, dus voor het maken van een onderdeel uit meerdere materialen zou voor elk materiaal één 3D-printer moeten worden gebruikt.

2. Aanpassing

3D-printers zijn ook beter in het maken van meer op maat gemaakte, unieke producten. Kunstenaars gebruiken ze vaak om een ​​kunstwerk te maken, en medische industrieën zoals de tandheelkunde profiteren van deze technologie om een ​​uniek item te maken dat bij een bepaalde patiënt past .

3. Doorlooptijd

CNC is veel sneller dan 3D-printen, vooral bij grootschalige productie. Dit komt omdat het over het algemeen minder tijd kost om iets te maken door uit een groter materiaal te snijden dan om iets uit niets te maken. Andere factoren maken 3D-printers langzamer:wanneer ze aan het werk zijn, moeten ze vaak vertragen om het goed te doen. En als de 3D-printers eenmaal klaar zijn met het maken van een product, is de klus nog steeds niet geklaard:het kan zijn dat u het onderdeel moet wassen of polijsten. De vorm van het onderdeel kan de snelheid van beide fabricagemethoden beïnvloeden. Het oppervlak van het onderdeel bepaalt de snelheid waarmee CNC-freesmachines een product afwerken, terwijl het totale volume van het onderdeel de sleutel is tot hoe lang 3D-printen duurt.

4. Nauwkeurigheid

Voor CNC kunt u de productiesnelheid verhogen door in te boeten op nauwkeurigheid - wat goed is om te profiteren van waar de tijd kort is en u geen hoge mate van precisie nodig hebt, zoals bij het testen van prototypes. 3D-printers daarentegen kunnen hun productiesnelheid niet verhogen. De enige manier om dit te doen is door een snellere printer te kopen.

5. Flexibiliteit

Hoewel 3D-printers over het algemeen langzamer zijn in het produceren van een onderdeel, zijn ze flexibel en kunnen ze snel schakelen tussen taken. Dus als je een kleine hoeveelheid van verschillende items maakt, is 3D-printen misschien de betere optie.

6. Kosten

De kosten voor CNC versus 3D-printen zijn vaak afhankelijk van het aantal items dat u wilt. Als u een grote hoeveelheid van iets wilt maken, is CNC de betere optie omdat de kosten per eenheid afnemen . Voor 3D-printen zijn de kosten per eenheid hetzelfde, ongeacht hoeveel u maakt, dus het is meestal voordeliger voor kleine hoeveelheden. Maar zelfs dan kan CNC-bewerking kosteneffectiever zijn bij producten met metalen. De prijs van CNC-producten stijgt naarmate het product complexer wordt en een hogere mate van precisie vereist. De prijs van 3D-geprinte producten blijft hetzelfde, ongeacht de complexiteit van het project.

7. Productvolume

CNC past bij massaproductie, dus het kan een veel hogere output tegelijk produceren. Een CNC-machine kan honderden onderdelen produceren in de tijd die een 3D-printer nodig heeft om er maar één te maken.

8. Materiaal van onderdeel

CNC- en 3D-printers werken met meestal verschillende materialen, dus de materialen die je nodig hebt, bepalen soms welke technologie je moet gebruiken. CNC kan met een breder scala aan materialen werken, waaronder metalen met een hoge dichtheid, hout, was en plastic. Omdat het met zware metalen kan werken, is het beter geschikt voor het bouwen van componenten voor motoren, vliegtuigen en andere veeleisende omgevingen waarbij onderdelen bijzonder sterk en hittebestendig moeten zijn. 3D-printers werken met minder soorten materialen, zoals specifieke kunststoffen en harsen, en deze materialen zijn meestal niet sterk genoeg om als onderdelen voor motoren of andere machines te dienen. 3D-printers zijn beter geschikt voor het maken van producten voor persoonlijk gebruik thuis.

Voordelen van CNC-bewerking via 3D-printen

3D-printen is een jongere technologie en hoewel er in de toekomst ongetwijfeld verbeteringen zullen plaatsvinden, is het nog steeds relatief beperkt in de materialen en voordelen die het biedt. Hier zijn enkele van de voordelen van CNC-bewerking.

1. Kosten

CNC-bewerking is bij de meeste hoeveelheden kosteneffectiever. Hoewel de kosten per eenheid hetzelfde blijven bij 3D-printers, wordt het goedkoper met CNC-bewerking.

2. Snelheid

Als u uw product sneller nodig heeft en een hoog kwaliteitsniveau niet nodig is, kunnen CNC-machines met hogere snelheden werken.

3. Verscheidenheid

CNC kan een product maken met bijna elk materiaal dat u wenst - en in praktisch elke gewenste maat.

4. Kracht

CNC-machines kunnen onderdelen sterk genoeg maken voor motoren en vliegtuigen.

5. Kwaliteit

Ze kunnen producten maken van hoge kwaliteit en precisie die de huidige 3D-printers niet kunnen evenaren.

6. Consistentie

Door hun hoge mate van precisie zullen ze uw onderdeel elke keer op dezelfde manier maken.

Vraag een offerte aan voor uw onderdeel

Hoewel CNC- en 3D-printen aan verschillende eisen voldoen, is American Micro Industries van mening dat CNC in de overgrote meerderheid van de gevallen de goedkopere, snellere en hoogwaardigere methode is om uw onderdelen te vervaardigen. Bekijk de grote verscheidenheid aan materialen die we beschikbaar hebben en vraag vandaag nog een CNC-bewerkingsofferte voor uw onderdeel aan.