3D-printen versus CNC-bewerking:de belangrijkste verschillen uitgelegd

CNC-bewerkingen en 3D-printen zijn tegenwoordig uiterst prominente productiemethoden, niet alleen hier bij Xometry, maar wereldwijd. Hoewel ze in vrijwel alle opzichten van elkaar verschillen, zijn ze directe concurrenten als het gaat om het maken van massieve onderdelen. Een van de grootste verschillen is dat de ene methode werkt door materiaal te verwijderen, terwijl de andere het laag voor laag toevoegt. Laten we meer te weten komen.

Definitie en vergelijking van 3D-printen met CNC-bewerking

3D-printen, ook bekend als additive manufacturing, verwijst eigenlijk naar een familie van processen die op dezelfde manier werken. Een model wordt op een computer ontworpen en vervolgens in verschillende delen opgedeeld. De dikte wordt ingesteld op basis van de machine en instellingen die worden gebruikt, en de printer neemt die informatie en bouwt elke laag op totdat het hele onderdeel klaar is. Zo kan het een reeks 2D-stappen omzetten in een 3D-object – door elke laag aan de onderliggende laag te hechten en ze ook intern te verbinden. Deze machines kunnen doorgaans met veel verschillende materialen werken, waaronder sommige geëxtrudeerde polymeerfilamenten, lichtgevoelige harsen, lasergesmolten poeders, filamentgrondstoffen, golven en biologische materialen.

Om onderdelen te produceren met additive manufacturing heb je meer nodig dan alleen een printer. Je hebt ook een CAD-pakket (computerondersteund ontwerp) nodig om je ontwerp te maken en op te slaan als een STL-bestand (stereolithografie). Een slicersoftwarepakket gebruikt dat STL-bestand vervolgens om de printer een reeks 2D-instructies te geven om het onderdeel te maken. 3D-printsystemen kwamen eind jaren tachtig voor het eerst op de markt, maar lang niet zo efficiënt en breed compatibel met materialen als moderne 3D-printers. De volgende afbeelding is een voorbeeld van een FDM 3D-printer:

Raadpleeg onze volledige gids over Wat is 3D-printen?

Er zijn verschillende redenen waarom 3D-printen zo populair is, te beginnen met het feit dat het relatief snel op te zetten is en geen gekke bedragen kost om complexe vormen te maken. Er is ook geen tussenkomst nodig tijdens het proces; je kunt het gewoon zijn gang laten gaan tot het klaar is. Bovendien zijn veel 3D-printers kantoor- en beginnersvriendelijk. 

Enkele potentiële nadelen zijn echter dat 3D-geprinte onderdelen aanzienlijk in sterkte kunnen variëren, vooral in vergelijking met de sterkte van het originele materiaal. Als u bijvoorbeeld FFF (fused filament fabrication) zou gebruiken om een ​​ABS-onderdeel (acrylonitril-butadieen-styreen) te printen, is dit mogelijk slechts ongeveer 10% zo sterk als massief ABS. Maar zoiets als SLS (selectief lasersinteren) met nylon kan bijna 100% zo sterk zijn als massief nylon. Bovendien is 3D-printen goed voor de maatnauwkeurigheid, maar het kan lastig zijn als het gaat om uiterst precieze onderdelen en kenmerken, en het heeft moeite met gladde oppervlakken, vooral als het gaat om de Z-resolutie (de laaghoogte), waardoor zichtbare stappen op schuine of gebogen oppervlakken kunnen ontstaan.

Wat zijn de voordelen van 3D-printen vergeleken met CNC-bewerking?

De voordelen van 3D-printen ten opzichte van CNC-bewerking zijn:

1. 3D-printen levert snel netto-vormonderdelen op, terwijl CNC-bewerking individuele instellingen en (doorgaans) handmatige programmering plus toezicht vereist.
2. 3D-printen is over het algemeen een goedkopere methode dan andere manieren om complexe netvormen te maken. Het vereist minimale installatie en operationele interventie. Het is gebruikelijk dat CNC-componenten 10x zo duur zijn als 3D-geprinte onderdelen.
3. 3D-printers die kantoorvriendelijk zijn en slechts bescheiden vaardigheden vereisen op het gebied van installatie en onderhoud, komen steeds vaker voor. Ze zijn ook steeds beter in staat om aan de meeste behoeften te voldoen. CNC blijft een zwaar technisch en hooggekwalificeerd proces dat voortdurend de vaardigheden van de operators vereist.

Wat zijn de nadelen van 3D-printen vergeleken met CNC-bewerking?

De nadelen van 3D-printen ten opzichte van CNC-bewerking zijn:

1. Verschillende 3D-printprocessen bieden gevarieerde sterkte vergeleken met de “native” eigenschappen van de materialen. Er wordt bijvoorbeeld slechts 10% van het materiaal UTS voor FFF in ABS gerapporteerd, en maar liefst 100% voor SLS van nylon. CNC-bewerking produceert onderdelen in ongestoorde inheemse materialen, dus de sterkte is over het algemeen hoog.
2. Met 3D-printen kan een goede maatnauwkeurigheid worden bereikt, maar waar hoge precisie vereist is, kan dit een uitdaging zijn. CNC-bewerking is zeer nauwkeurig en maakt verbeterde nauwkeurigheid mogelijk door langzamere verwerking.
3. 3D-printen wordt over het algemeen beïnvloed door procesmechanica met betrekking tot de oppervlakteafwerking. Vooral Z-resolutie brengt getrapte oppervlakken en visuele verstoringen met zich mee. CNC-oppervlakteafwerking is zoals machinaal bewerkt; het kan extreem uniform en zeer nauwkeurig zijn als de freespaden zijn geprogrammeerd voor een gladde afwerking.

CNC-bewerkingsdefinitie en vergelijking met 3D-printen

Een geautomatiseerd productieproces, CNC-bewerking (computer numerieke besturing), maakt gebruik van software en codes die vooraf zijn geprogrammeerd om de beweging van verschillende snij- en vormgereedschappen zoals draaibanken, molens en slijpmachines te controleren en een verscheidenheid aan CNC-bewerkingsonderdelen te creëren. Het idee wordt toegeschreven aan James Parson, die een betere manier probeerde te vinden om helikopter- en vliegtuigbladen te maken. In 1958 creëerde Richard Kegg samen met MIT-ingenieurs de eerste CNC-freesmachine. Hoewel het proces nogal duur en ingewikkeld kan zijn om op te zetten, is het de moeite waard als je hoogwaardige en duurzame onderdelen met gladde oppervlakken wilt maken. U kunt meer leren over CNC-bewerkingen door ons speciale artikel te lezen. Zo ziet een CNC-machine eruit:

3D-printen biedt voordelen in termen van kosten en tijd om onderdelen te bouwen. CNC-bewerking kan daarentegen een nauwe correlatie opleveren met de kenmerken van massaproductie wanneer de precisie van het onderdeel een kritische factor is.

3D-printen versus CNC-bewerking:vergelijking van leadkosten

CNC-bewerking zal alle programmeer- en instelkosten met zich meebrengen en zal duur zijn in vergelijking met 3D-printen – vaak vijf tot tien keer zo duur. Wanneer er echter een reeks prototypes met kleine aanpassingen nodig is, zullen de gewijzigde CNC-gesneden onderdelen veel lagere instelkosten met zich meebrengen, terwijl een tweede 3D-geprint onderdeel hetzelfde zal kosten als het eerste.

3D-printen versus CNC-bewerking:snelheidsvergelijking

De voorbereiding voor het printen van een 3D-component vergt weinig tijd om op te zetten voordat er met het printen kan worden begonnen. Hoewel het afdrukken op sommige punten langzaam gaat, zijn de meeste afdrukken waarschijnlijk binnen een paar uur voltooid en klaar voor gebruik. CNC-bewerking vereist daarentegen een vakkundige voorbereiding van de programmering voor de freesselectie en het freespad. Vaak zijn op maat gemaakte of aangepaste mallen nodig om het onderdeel tijdens de verwerking vast te houden (inclusief mogelijke herpositionering van het onderdeel). Dit kan aanzienlijke tijd in beslag nemen vóór de eerste snede. Het snijden gaat echter over het algemeen snel en complexe onderdelen kunnen over het algemeen binnen een uur of minder worden voltooid. De totale tijd voor voorbereiding en bewerking kan een dag of langer duren, afhankelijk van de complexiteit.

3D-printen versus CNC-bewerking:volumevergelijking

Wanneer de uitgebreide installatie-inspanningen over meerdere onderdelen kunnen worden verdeeld, kan CNC-bewerking kosteneffectievere onderdelen produceren in vergelijking met 3D-printen. 3D-printen heeft minder volumevoordelen, omdat voor elk onderdeel dezelfde materiaal- en machinekosten nodig zijn, ongeacht het volume.

3D-printen versus CNC-bewerking:materiaalvergelijking

Bij materiaalkeuze (en succesvolle levering van materiaaleigenschappen) biedt CNC betere opties. In wezen staat de materiaalkeuze open voor alle technische materialen, tot en met vonkerosie-CNC-bewerkingen van voorgehard gereedschapsstaal. CNC-gefreesde onderdelen leveren de oorspronkelijke eigenschappen van het knuppelmateriaal, grotendeels onaangetast door verwerkingseigenschappen.

3D-geprinte onderdelen zijn beperkt tot onderdelen die door bepaalde processen worden ondersteund. De bouwmethoden van de betreffende 3D-printtechnologie leggen strenge beperkingen op aan de oplevering van eigendommen. Afdrukken worden vaak verzwakt door anisotrope “korrels” in de constructiemethode, porositeit, slechte hechting van de lagen en de vervanging van bedrukbare maar niet-technische materialen.

Veelgestelde vragen over 3D-printen en CNC-bewerking

Wat zijn de wederzijdse alternatieven voor 3D-printen en CNC-bewerking?

Ja, natuurlijk. Een alternatief dat mogelijk in beide gevallen past, is spuitgieten, in die zin dat het een proces van één handeling is waarmee onderdelen kunnen worden geproduceerd die identiek zijn aan hun 3D-bestand. Maar het maken van de mallen hiervoor kan nogal duur en tijdrovend zijn, dus het is alleen echt de moeite waard als je heel veel onderdelen maakt. Dus uiteindelijk, vooral als je het vergelijkt met dagelijkse 3D-printopdrachten, is spuitgieten niet zo praktisch.

Wat zijn de overeenkomsten tussen 3D-printen en CNC-bewerking?

3D-printen en CNC-bewerking zijn vergelijkbaar omdat beide processen functionele producten kunnen produceren. Qua processen hebben 3D-printen en CNC-bewerkingen echter niets met elkaar gemeen.

Wat zijn de andere vergelijkingen voor 3D-printen naast CNC-bewerking?

Sommige soorten 3D-printen maken gebruik van lasers, zoals SLS (selectief lasersinteren), DMLS (direct metal laser sinteren) en SLM (selectief lasersmelten), en net als lasersnijden wordt het ook in veel industrieën gebruikt en werkt het met veel verschillende metalen. Maar lasersnijden gebruikt diezelfde laser om materiaal van een werkstuk te graveren of weg te snijden, in plaats van op te bouwen. U kunt meer lezen in ons artikel 3D-printen versus lasersnijden.

Wat zijn de andere vergelijkingen voor CNC-bewerking naast 3D-printen?

Net als CNC-bewerking is spuitgieten een geweldige manier om complexe metalen onderdelen te maken. Maar spuitgieten is echt niet goedkoop, vooral als het om gereedschapskosten gaat. Als je echter geïnteresseerd bent in grote productieruns, dalen de kosten, waardoor het een meer vergelijkbare optie wordt.

Kat de Naoum

Kat de Naoum is een schrijver, auteur, redacteur en contentspecialist uit Groot-Brittannië met meer dan 20 jaar schrijfervaring. Kat heeft ervaring met schrijven voor verschillende productie- en technische organisaties en houdt van de wereld van engineering. Naast schrijven was Kat bijna tien jaar juridisch medewerker, waarvan zeven jaar in de scheepsfinanciering. Ze heeft voor veel publicaties geschreven, zowel print als online. Kat heeft een BA in Engelse literatuur en filosofie, en een MA in creatief schrijven aan de Kingston University.

Lees meer artikelen van Kat de Naoum