CNC vs. 3D-printen:wat is de beste manier om uw steentje bij te dragen?

Inleiding

De ontwikkeling van sterkere 3D-printmaterialen heeft fabrikanten in alle sectoren aangemoedigd om CNC versus 3D-printen te verkennen en manieren te vinden om functionele onderdelen die voorheen CNC-gefreesd waren 3D te printen. Het 3D-printproces kan fabrikanten veel tijd en geld besparen, terwijl het toch de kwaliteit genereert die nodig is voor productie op industrieel niveau.

Fabrikanten die de overstap maken, kunnen 3D-printsoftware gebruiken om op één dag prototypes te maken en onderdelen te produceren, voor een fractie van de kosten van traditionele CNC-bewerkingen. Er zijn echter nog steeds verschillende belangrijke gebieden waar CNC nog steeds de juiste keuze kan zijn.

Laten we, van fysiek tot financieel, enkele van de belangrijkste gebieden doornemen om te evalueren voordat we kiezen tussen CNC of 3D-printen.

Lees onze koopgids voor 3D-printers

Fysieke overwegingen

Geometrie

Functiegrootte: Zowel CNC- als 3D-printprocessen worden beperkt door de gereedschapsgrootte; in het geval van CNC dicteert de gereedschapsdiameter het kleinste negatieve kenmerk dat kan worden gecreëerd. In het geval van 3D-printen dicteert de diameter van de spuitmond echter het kleinste positieve kenmerk dat kan worden geproduceerd. De spuitmonddiameter voor op extrusie gebaseerde 3D-printers ligt doorgaans tussen 0,25 mm en 0,8 mm, en de minimale kenmerkgrootte voor die machines is vier keer zo groot, wat resulteert in een minimale kenmerkgrootte tussen 1,0 mm en 3,2 mm.

Voor meer informatie over de minimale afmeting van het kenmerk voor continue vezelversterking, hebben we een gids gemaakt voor de minimale afmetingen van de vezelkenmerken.

Oppervlakteafwerking: Met de juiste tools zijn CNC-machines in staat om veel gladdere oppervlakken te produceren dan 3D-printers. 3D-printers zijn in staat onderdelen te produceren voor pasvorm en afwerking, maar voor onderdelen die uitzonderlijke gladheid vereisen om te passen bij andere precisiecomponenten, kan CNC-bewerking de voorkeur hebben.

Toleranties: Enkele van de beste composiet 3D-printers kunnen dimensionale toleranties tot +/- 0,005” aanhouden en hebben doorgaans een meegevend oppervlak voor perspassing. Nauwe tolerantiekenmerken op 3D-geprinte onderdelen kunnen nabewerkt worden. Afhankelijk van de andere kenmerken van het onderdeel, kan het echter gemakkelijker zijn om het geheel te bewerken. Uw resultaten kunnen variëren op basis van machine-, materiaal- en onderdeelgeometrie.

Ontvang een gratis proefstuk

Bezig met laden: Niet-structurele onderdelen zijn doorgaans gemakkelijke doelen voor conventioneel 3D-printen. Structurele onderdelen die aanzienlijke fysieke belastingen moeten weerstaan, kunnen worden geproduceerd met continue vezelversterking of door CNC-bewerking. Hoewel continue vezelversterking een aanzienlijke sterkteverbetering kan bieden ten opzichte van andere 3D-geprinte onderdelen, zijn composietonderdelen sterker in twee assen (X, Y) dan in Z en vertonen ze geen isotrope eigenschappen zoals metalen onderdelen. Voor meer informatie over hoe dit van invloed kan zijn op ontwerpen en oriëntatie van onderdelen voor afdrukken, lees dit stuk over Isotropic Fiber Fill, waarin deze onderdelen dieper worden onderzocht.

Bekijk ons ​​witboek over hoe u uw eigen gereedschappen en armaturen in 3D kunt printen

Omgeving

3D-printen en CNC-bewerking zijn beide in staat om onderdelen in metalen en polymeren te produceren, dus de keuze zal draaien om welk proces gemakkelijker beschikbaar is om het materiaal te vormen dat u nodig hebt.

Temperatuur: 3D-printen en CNC-bewerking zijn beide in staat om onderdelen in metalen en polymeren te produceren, dus de keuze zal draaien om welk proces gemakkelijker beschikbaar is om het materiaal te vormen dat u nodig hebt. De gebruikstemperatuur van een bepaald metaal heeft typisch een relatie met de smelttemperatuur. "Pure metalen verzwakken meestal ernstig bij ongeveer de helft van het smeltpunt op de absolute temperatuurschaal (smeltpunt in graden F plus 459)." Legeringen kunnen het bruikbare bereik doorgaans verhogen, in sommige gevallen tot ongeveer 65% van de smelttemperatuur.

3D-geprinte composieten en polymeren hebben een gebruikstemperatuur die lager is dan die van metalen. Markforged materialen mogen doorgaans niet gedurende langere perioden worden gebruikt bij verhoogde temperaturen boven 150 °C.

Vocht :Sommige polymeerfilamenten absorberen vocht en kunnen aan sterkte verliezen door langdurige blootstelling of onderdompeling. Een coating, zoals Liquitex, kan nodig zijn. Vocht tast aluminium normaal gesproken niet aan, maar kan ervoor zorgen dat staal gaat roesten.

Chemische stoffen: Als uw onderdeel wordt blootgesteld aan chemicaliën, controleer dan de chemische compatibiliteit van uw materiaal met de chemische stof. Hoewel veel metalen geschikt zijn voor gebruik met een verscheidenheid aan chemicaliën, moet u altijd controleren op compatibiliteit voordat u een nieuw materiaal of een nieuwe omgeving introduceert. Op Markforged nylon gebaseerde materialen zijn chemisch resistent en worden niet aangetast door de meeste petrochemicaliën. Ze zijn niet geschikt voor gebruik in sterk zure of base-omgevingen.

Economische overwegingen

Wanneer heb je het nodig?

In-house bewerking :Als het onderdeel onmiddellijk nodig is, zijn er geen andere vertragingen voor de bewerking en hebt u een machine, operator, materialen en werkstuk beschikbaar, dan moet u uw onderdeel CNC-bewerken. Als er meer dringende taken zijn of als het onderdeel kan wachten, kan 3D-printen u meestal de volgende dag een onderdeel in handen geven, waardoor de operator tijd vrijmaakt voor meer kritieke taken.

CNC-bewerking is meestal in staat om materiaal veel sneller te verwijderen dan met 3D-printen. Grootte speelt meestal niet zo veel in de tijdsdruk voor bewerking; de hoeveelheid benodigde materiaalverwijdering is veel kritischer. Als de verhouding deelvolume/voorraadvolume erg laag is (de materiaalverwijdering is hoog), kan 3D-printen een goede optie zijn.

Bij 3D-printen heeft de onderdeelgrootte wel invloed op de tijd; grotere delen hebben meer tijd nodig om af te drukken. als een onderdeel in de palm van je hand past, kun je het meestal dezelfde dag nog hebben. Met kleinere onderdelen kan het 3D-printen vaak sneller gaan dan machinaal. Met een CNC-machine moet je tijd besteden aan het ophalen van de voorraad, het schrijven van G-code, het uitzoeken van werkhouding, het instellen van gereedschap en opruimen daarna. Sommige onderdelen kunnen worden afgedrukt in de tijd die nodig is om een ​​CNC-machine gereed te maken.

Bewerking buitenshuis: Het proces van het uitbesteden van bewerkte componenten aan CNC-bewerkingsdiensten vereist doorgaans minimaal enkele dagen tussen het beoordelen van onderdelen, het maken van tekeningen, het verzenden van een offerte en het beoordelen met inkoop. Dit, plus verzending en levertijd vanuit de winkel, kan soms leiden tot een zeer langdurig proces. In dit geval kan printen een geschikte manier zijn om de pasvorm en afwerking te controleren of om een ​​onderdeel de volgende dag klaar te hebben terwijl een permanent onderdeel wordt gesneden.

Hoeveel heb je er nodig?

Wanneer u de kosten van machinaal bewerkte onderdelen in een klein volume opsplitst, komt het grootste deel van de kosten voort uit de tijd die nodig is voor het programmeren en instellen; de werkelijke tijd voor het snijden van metaal is over het algemeen vrij kort. Het opschalen van het productievolume wordt over het algemeen bereikt door grotere opstellingen te maken om meer onderdelen onbeheerd te snijden. Naarmate de complexiteit van onderdelen en het aantal functies toeneemt, kunnen ook de programmeertijd en het aantal vereiste instellingen toenemen. De kosten van extra eenheden dalen echter vrij snel. Afhankelijk van de geometrie, kan de CNC-kosten per eenheid goed worden geschaald in bestellingen van honderden of duizenden eenheden per maand, aangezien de programmering en configuratie opnieuw kunnen worden gebruikt.

Bij 3D-printen gebeurt het programmeren (slicing) in enkele minuten en heeft complexiteit weinig invloed op de programmeertijd. Hoewel de eerste eenheidskosten en -inspanning laag zijn, worden de kosten per eenheid niet veel beïnvloed door het volume. Het opschalen van het productievolume wordt over het algemeen bereikt door meer machines online te brengen.

Wat is uw budget voor apparatuur en operators?

CNC-machines kunnen zonder toezicht draaien als ze goed zijn ingesteld, maar doorgaans opgeleide fulltime operators en programmeurs zijn van cruciaal belang voor succes. Machines zijn voor eigenaren niet altijd gemakkelijk te onderhouden en vereisen dure onderhoudsplannen.

3D-printers kunnen gemakkelijk volledig onbeheerd werken, operators hebben minimale training nodig en programmeren wordt eenvoudig gemaakt door software. Machines zijn doorgaans eenvoudig te onderhouden en hebben veel minder dure onderhoudskosten.

CNC-machines en 3D-printers zijn verkrijgbaar in verschillende prijzen op basis van functies en bouwkwaliteit, maar doorgaans kunnen 3D-printers worden gekocht voor een aanzienlijk lagere investering dan een CNC-machine.

De initiële kosten en bedrijfskosten van additive manufacturing zijn laag, waardoor het ideaal is voor toepassingen met een laag volume, zoals prototyping en tooling. Bij het opschalen naar grotere volumes zijn subtractieve productie en vorming echter kosteneffectiever.

Vraag een demo aan

Waar moet je vallen in het debat over CNC versus 3D-printen?

De zaak is zelden zo eenvoudig als een één-op-één procesvervanging, en 3D-printen zal niet al uw productieproblemen van de ene op de andere dag oplossen. Economische beperkingen beperken de kosteneffectieve deelhoeveelheid voor 3D-printen tot lage volumes, en de materialen en procesbeperkingen kunnen de toepassingsruimte beperken. CNC-bewerking daarentegen kent gunstige schaalvoordelen zodra de hoeveelheden iets hoger zijn, meestal in de orde van honderden eenheden per maand.‍