CNC-bewerking vs 3D-printen: Belangrijkste Verschillen Uitgelegd

Wanneer u een nieuw onderdeel wilt maken, zijn er twee productiemethoden waar u aan kunt terugvallen: CNC-bewerking en 3D-printen. Hoewel beide processen vandaag de dag standaard zijn, heeft elk zich ontwikkeld om aan verschillende eisen te voldoen — dus het is belangrijk te weten welke methode het beste bij uw behoeften past.

Overzicht van CNC-bewerking

Computer numerical control (CNC) is een veelvoorkomend type subtractieve productie, wat betekent dat het benodigde componenten uitsnijdt uit grote blokken materiaal. MIT introduceerde deze technologie in de jaren 1950, en het is sindsdien een vast onderdeel van de productie-industrie geworden. Om die reden hoort u het ook wel traditionele productie noemen.

CNC-bewerking kan onderdelen produceren die sterk zijn en nauwkeurige afmetingen hebben. Het is het best geschikt voor motoren, vliegtuigmachines en andere velden waar robuuste onderdelen nodig zijn. Het is veelvoorkomend in industrieën zoals houtbewerking, letteren en graveren.

Hoe Het Werkt

Eerst maakt een ingenieur een 2D- of 3D-model met behulp van CAD, of computer-ondersteunde software. Het CAD-bestand wordt vervolgens vertaald naar instructies met behulp van een computer-ondersteund productieprogramma (CAM). Zodra de instructies zijn gemaakt, converteert een post-processing-programma ze naar specifieke commando's en stuurt ze naar de CNC-machine voor uitvoering.

Dit proces begint typisch met een blok materiaal, dat een reeks draaiende gereedschappen en scherpe messen weg snijden. Sommige van de basis machines bewegen langs drieassen, terwijl meer geavanceerde machines vier of vijf assen hebben. Stappenmotoren of servomotoren zorgen ervoor dat de bewegingen precies zijn.

Enkele veelvoorkomende typen CNC-machines zijn:

• Frezen, die draaiende snijgereedschappen gebruiken om componenten te vormgeven.
• Draaibanken, die het materiaal op een spil laten draaien.
• Slijpmachines, die snijden met een slijpschijf.
• Boormachines, die een draaiende boor gebruiken om staand materiaal weg te snijden.
• Routers, die grote componenten uit hout, kunststof en bladmetaal snijden.
• Plasmasneiders, die een plasmabrenner gebruiken om tweedimensionale vormen in bladmetaal te snijden.
• Lasersneiders, die krachtige snijgereedschappen zijn, goed voor het snijden van metaal, kunststof en hout.

CNC-machines omvatten vaak het gebruik van meerdere gereedschappen, zoals booren en zagen, om de benodigde sneden te maken. CNC-machines kunnen diverse gereedschappen combineren in enkele "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 additieve productie, wat verwijst naar het bouwen van producten van de bodem op, laag voor laag toevoegend. Uitgevonden aan MIT in de late jaren 1980, vond het zijn eerste toepassingen in prototyping, maar de toepassingen zijn sindsdien uitgebreid naar diverse velden.

3D-printen en additieve productie zijn van groot nut in het medische veld, waar ze organen, prothesen en implantaten kunnen creëren. De voedingsmiddelenindustrie heeft ook gebruikgemaakt van deze technologie, door voedsel laag voor laag uit te persen. Artiesten gebruiken het regelmatig om kunstwerken te produceren, en modedesigners gebruiken het om hun kleding en sieraden te creëren.

3D-printen heeft ook exotische toepassingen. Mensen kunnen het gebruiken om 3D-selfies te maken en koraalvormige structuren te creëren om beschadigde riffen te herstellen. NASA heeft zelfs een nulzwaarte 3D-printer ontwikkeld om onderdelen op hun ruimtevaartuigen te produceren.

Hoe Het Werkt

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

Het voltooide model wordt vervolgens geanalyseerd op fouten, die gemeenschappelijk zijn gaten en doorsnijdende vlakken.

Dan bereidt een programma genaamd een slicer het model voor de 3D-printer voor door het om te zetten in een reeks dunne, 2D-lagen, wat een G-code-bestand produceert. Dit bestand bevat een set instructies voor de printer om uit te voeren.

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

• Fused deposition modeling, die een plastic filament gebruikt om het product te produceren.
• Selective laser sintering, die metalen poeders smelt door ze te verwarmen.
• Selective laser melting, die metalen poeders smelt door het materiaal volledig te verlijten.
• Stereolithografie, die licht gebruikt om ketens van moleculen te laten verbinden en polymeren te vormen.

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

Soms is post-processing nodig als laatste stap. Het onderdeel moet mogelijk gewassen, gepolijst of geseald worden voordat iemand het kan gebruiken.

Belangrijkste Overeenkomsten van 3D-printen vs. CNC-bewerking

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

• Ze maken 3D-producten gebaseerd op 3D-modellen.
• Ze doen dit door instructies van een computer te volgen.
• Ze zijn compatibel met STL- en OBJ-bestandstypen.
• Ze staan aan de voorhoede van de technologie.
• Ze zijn vandaag de dag veelvoorkomend.

Naast deze basisovereenkomsten voldoen CNC-bewerking en 3D-printen echter in grote mate aan verschillende eisen en bieden ze verschillende voordelen.

Belangrijkste Verschillen Tussen 3D-printen en CNC-frezen

Er zijn ook diverse grote factoren die de twee processen differentiëren.

1. Verspilling

Een van de hoofdverschillen in additieve vs. subtractieve productie is de hoeveelheid afval die ze produceren. Omdat CNC-bewerking materiaal wegnemt, produceert het veel afval dat onmogelijk te hergebruiken is. Zoals u kunt veranderen, is de opruiming rommelig. 3D-printers daarentegen gebruiken alleen de exacte hoeveelheid materiaal die nodig is om het onderdeel te produceren, dus geen opruiming is nodig daarna. 3D-printers produceren ook minder geluid, omdat ze niet trillen tijdens de productie.

2. Bestandsformaten

Behalve de twee bestandsformaten die hierboven genoemd zijn, gebruiken CNC-bewerking en 3D-printen bestandsformaten die niet compatibel zijn met elkaar.

3. Grootte van Onderdelen

Met CNC-frezen kunt u een breed scala aan verschillende grootte onderdelen maken. Bij 3D-printen, aan de andere kant, kunnen de onderdelen die u maakt niet groter zijn dan het printbed. U kunt grote componenten produceren met een 3D-printer, maar dat zou betekenen dat u het onderdeel in kleinere delen breekt, die apart print en ze vervolgens assembleert. Onnodig te zeggen, voegt dit een grote hoeveelheid tijd toe aan het productieproces.

4. Materiaalaanbod

CNC-productie kan werken met een wijd scala aan materialen, zoals metalen legeringen, hout, acrylate, schuim en thermoplasten. 3D-printers daarentegen werken met een beperkter aantal materialen, voornamelijk kunststoffen, metalen en polymeren. Ze kunnen niet werken met metalen met hoge smeltpunten. Naast het accommoderen van veel materialen, zijn CNC-machines ook gemakkelijk aan te passen om nieuwe materialen te gebruiken. Een 3D-printer, aan de andere kant, kan alleen werken met één materiaal.

5. Snelheid

Een ander belangrijk verschil tussen CNC en additieve productie is de snelheid. Als het gaat om massaproductie van een product, is CNC-bewerking sneller omdat het een productielijn van machines omvat die elk onderdeel produceren. Een enkele 3D-printer maakt het hele product van begin tot eind, wat het minder geschikt maakt voor grootschalige productie.

6. Productie

CNC-bewerking is nauwkeuriger, met nauwkeurigheid tot op de micrometer nabij. Dat is omdat CNC-machines een hogere tolerantiecapaciteit hebben. 3D-printen is nog ver verwijderd van het bereiken van dit precisieniveau.

7. Herhaalbaarheid

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

8. Kwaliteit

Vanwege hun hogere tolerantie kunnen CNC-machines producten produceren met een meer gepolijste uitstraling. De materialen vervormen niet tijdens de productie. Onderdelen gemaakt door 3D-printers neigen echter te buigen en te vervormen, en laaglijnen kunnen zichtbaar zijn, vooral rond kromming. Hoewel sommige 3D-printers een hoge graad van nauwkeurigheid beloven, lukken ze toch soms niet. Beide productiemethoden hebben geometrische beperkingen. CNC kan bijvoorbeeld zeer dunne wanden produceren, maar 3D-printen heeft beperkingen in dit opzicht, en de grootte van de eind-effector bepaalt vaak de capaciteit.

Subtractieve vs. Additieve Productie

Een ander significant verschil tussen 3D-printen en CNC-bewerking is dat de een een type subtractieve productie is, en de ander een type additieve productie. De ene vormt onderdelen door materiaal te verwijderen, de andere creëert onderdelen door materiaal toe te voegen.

Subtractieve Productie

CNC-bewerking is een vorm van subtractieve productie. Een werktuigkundige begint met een blok materiaal, een "blank". Ze gebruiken dan draaiende gereedschappen, booren en snijgereedschappen om de blank te vormgeven, materiaal eraf te halen. De blank kan gemaakt zijn van kunststof, hout of metaal.

Subtractieve productie produceert een aanzienlijke hoeveelheid afval in de vorm van het materiaal dat van de blank wordt verwijderd. Een voordeel ervan is dat het meestal meer precisie toestaat bij het snijden en vormgeven van een onderdeel.

Additieve Productie

3D-printen neemt een additieve benadering tot productie. In plaats van materialen uit een blank te snijden, voegt het materialen toe aan het object, laag voor laag. De lagen hechten aan elkaar, en de printer voegt ze toe totdat het onderdeel klaar is. Materialen gebruikt in additieve productie omvatten vaak harsen, metalen poeders en plastic filaments.

Additieve productie produceert minder afval dan subtractieve. Het stelt ook meer vrijheid en flexibiliteit toe wat de vorm van een onderdeel betreft.

Belangrijkste Beslissingsfactoren bij het Kiezen van een Productietype

Terwijl u de voor- en nadelen van CNC-bewerking vs. 3D-printen overweegt, moet u ook andere factoren wegen.

1. Complexiteit van Component

3D-printen, vanwege de additieve productiemethode, is vaak beter voor onderdelen met complexe geometrieën. Het kan componenten alleen maken uit een enkel materiaal, dus het maken van een onderdeel uit meerdere materialen zou het gebruik van een 3D-printer per materiaal vereisen.

2. Customisatie

3D-printers zijn ook beter in het creëren van meer gecustomiseerde, unieke producten. Artiesten zullen ze vaak gebruiken om een kunstwerk te maken, en medische industrieën zoals tandheelkunde profiteren van deze technologie om een uniek item te creëren dat past bij een specifieke patiënt.

3. Doorlooptijd

CNC is veel sneller dan 3D-printen, vooral bij grootschalige productie. Dit is omdat het doorgaans minder tijd kost om iets te maken door weg te snijden van een groter materiaal dan om iets te maken uit niets. Andere factoren maken 3D-printers langzamer: tijdens het werk moeten ze vaak vertragen om het goed te krijgen. En zodra 3D-printers klaar zijn met het maken van een product, is de klus nog niet gedaan — u moet het onderdeel misschien wassen of polijsten. De vorm van het onderdeel kan de snelheid van beide productiemethoden beïnvloeden. Het oppervlak van het onderdeel bepaalt de snelheid waarmee CNC-frezen een product afmaken, terwijl het totale volume van het onderdeel de sleutel is tot hoe lang 3D-printen duurt.

4. Nauwkeurigheid

Bij CNC kunt u de productiesnelheid verhogen door nauwkeurigheid op te offeren — wat goed is om te benutten wanneer tijd kort is en u geen hoge precisie nodig heeft, zoals bij het testen van prototypes. 3D-printers, aan de andere kant, kunnen hun productiesnelheid niet verhogen. De enigste manier om dat te doen is een snellere printer kopen.

5. Flexibiliteit

Hoewel doorgaans langzamer bij het produceren van een onderdeel, zijn 3D-printers flexibel en kunnen snel tussen taken schakelen. Dus als u een kleine hoeveelheid van verschillende items maakt, kan 3D-printen de betere optie zijn.

6. Kosten

De CNC vs. 3D-printkosten hangen vaak af 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 dalen. Bij 3D-printen is de kost per eenheid hetzelfde, ongeacht hoeveel u maakt, dus is het meestal economischer voor kleine hoeveelheden.zelfs dan kan CNC-bewerking kosten-effectiever zijn met producten die metalen omvatten. De prijs van CNC-producten stijgt naarmate het product complexer wordt en een hogere graad 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 produceren in één keer. Een CNC-machine kan honderden onderdelen produceren in de tijd die een 3D-printer nodig heeft om er net één te maken.

8. Materiaal van Component

CNC en 3D-printers werken met meestal verschillende materialen, dus de materialen die u nodig hebt zullen soms bepalen welke technologie u moet gebruiken. CNC kan werken met een breder scala aan materialen, waaronder hoogdichtemetalen, hout, was en kunststof. Omdat het kan werken met zware metalen, is het beter geschikt voor het bouwen van componenten voor motoren, vliegtuigen en andere veeleisende omgevingen die onderdelen vereisen die bijzonder sterk en hittebestendig zijn. 3D-printers werken met minder typen 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 creëren van producten voor persoonlijk gebruik thuis.

Voordelen van CNC-bewerking ten opzichte van 3D-printen

3D-printen is een jongere technologie, en hoewel vooruitgang ongetwijfeld in de toekomst zal 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 kosten-effectiever bij de meeste hoeveelheden. Terwijl de kost per eenheid hetzelfde blijft bij 3D-printers, wordt het goedkoper bij CNC-bewerking.

2. Snelheid

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

3. Variëteit

CNC kan een product maken met bijna elk materiaal dat u wilt — en in praktisch elke grootte die u wilt.

4. Sterkte

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

5. Kwaliteit

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

6. Consistentie

Vanwege hun hoge graad van precisie zullen ze uw onderdeel elke keer op dezelfde manier maken.

Offerte Aanvragen voor Uw Onderdeel

Hoewel CNC en 3D-printen aan verschillende eisen voldoen, gelooft American Micro Industries dat in de grote meerderheid van gevallen CNC de goedkopere, snellere en hogere-kwaliteitsmethode is voor het produceren van uw onderdelen. Bekijk de brede variëteit aan materialen die we beschikbaar hebben, en vraag vandaag nog een CNC-bewerkingsofferte aan voor uw onderdeel.