3D-printen vs. CNC-bewerking: Belangrijkste verschillen uitgelegd

CNC-bewerking en 3D-printing zijn vandaag de dag uitstekend prominente productiemethoden, niet alleen hier bij Xometry maar wereldwijd. Hoewel ze in bijna elk opzicht verschillen, zijn ze directe concurrenten voor de creatie van vaste delen, en een van hun grootste verschillen is dat de ene methode werkt door materiaal te verwijderen, terwijl de ander het laag voor laag toevoegt. Laten we meer ontdekken.

3D-printing definitie en vergelijking met CNC-bewerking

Ook bekend als additieve productie, verwijst 3D-printing eigenlijk naar een familie van processen die vergelijkbaar werken. Een model wordt op een computer ontworpen en vervolgens in verschillende delen "gesliced". De dikte wordt ingesteld volgens welke machine en instellingen gebruikt worden, en de printer zal die informatie nemen en elke laag bouwen totdat het hele deel klaar is. Zo kan het een reeks 2D-stappen omzetten in een 3D-object - door elke laag te laten hechten aan die eronder en ze ook intern te binden. Deze machines kunnen meestal werken met veel verschillende materialen, waaronder geëxtrudeerde polymere draden, lichtgevoelige harsen, laser-gesmolten poeders, draadvoeding, golven en biologische materialen.

Om onderdelen te produceren met additieve productie, heb je meer nodig dan alleen een printer. Je hebt ook een CAD-pakket (computer-aided design) nodig om je ontwerp te maken en op te slaan als een STL-bestand (stereolithografie). Een slicer-softwarepakket zal dan dat STL-bestand gebruiken om de printer een reeks 2D-instructies te geven om het deel te maken. 3D-printsystemen begonnen eind jaren '80 de markt binnen te dringen, hoewel nergens zo efficiënt en breed compatibel met materialen als moderne 3D-printers. De volgende afbeelding is een voorbeeld van een FDM 3D-printer:

Om meer te leren, zie onze volledige gids over Wat is 3D-printen?

Er zijn diverse redenen waarom 3D-printing zo populair is, te beginnen met het feit dat het relatief snel op te zetten is en niet gekke bedragen kost om complexe vormen te maken. Het vereist ook geen invals tijdens het proces - je kunt het gewoon laten doen tot het klaar is. Ook zijn veel 3D-printers kantoor- en beginner-vriendelijk.

Enkele potentiële nadelen zijn dat 3D-geprinte delen aanzienlijk kunnen variëren in kracht, vergeleken met de kracht van het oorspronkelijke materiaal. Bijvoorbeeld, als u FFF (fused filament fabrication) zou gebruiken om een ABS-deel (acrylonitril-butadieen-styreen) te printen, zou het maar ongeveer 10% zo sterk kunnen zijn als massief ABS. Maar iets als SLS (selective laser sintering) met nylon kan resulteren in bijna 100% zo sterk als massief nylon. Ook is 3D-printing goed voor dimensionale nauwkeurigheid, maar kan lastig zijn bij extreem precieze delen en kenmerken, en worstelt met gladde oppervlakken, vooral wat betreft de Z-resolutie (de laaghogte), die zichtbare treden kan creëren op hellende of gebogen oppervlakken.

Wat zijn de voordelen van 3D-printing ten opzichte van CNC-bewerking?

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

1. 3D-printing levert net-shape-onderdelen snel, terwijl CNC-bewerking individuele opstelling en (doorgaans) handmatige programmering plus toezicht vereist.
2. 3D-printing is doorgaans een lagere-kostmethode dan andere manieren om complexe net-vormen te maken. Het vereist minimale opstelling en operationele invals. Het is gebruikelijk dat CNC-componenten 10x de prijs zijn van 3D-geprinte delen.
3. 3D-printers die kantoorvriendelijk zijn en slechts bescheiden vaardigheden in opstelling en onderhoud vereisen, zijn steeds gemeener. Ze zijn ook steeds meer in staat om de meerderheid van behoeften te voldoen. CNC blijft een zware-engineering en hoog-vaardigheidsproces dat constant vernieuwde vaardigheden bij de operators vereist.

Wat zijn de nadelen van 3D-printing ten opzichte van CNC-bewerking?

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

1. Verschillende 3D-printprocessen bieden variërende kracht vergeleken met de "native" eigenschappen van de materialen. Bijvoorbeeld, zo laag als 10% van materiaal UTS voor FFF in ABS wordt gerapporteerd, en zoveel als 100% voor SLS van nylon. CNC-bewerking produceert onderdelen in onverstoorde native materialen, dus de kracht is doorgaans hoog.
2. 3D-printing kan goede dimensionale nauwkeurigheid bereiken, maar waar hoge precisie vereist is, kan het uitdagend zijn. CNC-bewerking is zeer precies en stelt verbeterde nauwkeurheid toe door langzamere verwerking.
3. 3D-printing wordt doorgaans beïnvloed by procesmechanica betreffende oppervlakteafwerking. Z-resolutie in het bijzonder brengt getrapte oppervlakken en visuele verstoringen. CNC-oppervlakteafwerking is as-machined; het kan extreem uniform en hoog precies zijn als snijpaden geprogrammeerd zijn voor een gladde afwerking.

CNC-bewerking definitie en vergelijking met 3D-printing

Een geautomatiseerd productieproces, CNC (computer numerical control) bewerking gebruikt software en codes die van tevoren geprogrammeerd zijn om de beweging van diverse snij- en vormhulpmiddelen zoals draaibanken, freesmachines en slijpmachines te controleren en een verscheidenheid aan CNC-bewerkingsonderdelen te creëren. Het idee wordt toegeschreven aan James Parson, die op zoek was naar een betere manier om helikopter- en vliegtuigbladen te maken. In 1958 creëerden Richard Kegg, samen met MIT-ingenieurs, de eerste CNC-freesmachine. Hoewel het proces tamelijk duur en gecompliceerd kan zijn om op te zetten, is het de moeite waard als u hoogwaardige en duurzame delen met gladde oppervlakken wilt maken. U kunt meer leren over CNC-bewerking door ons toegewijde artikel te lezen. Hier is hoe een CNC-machine eruitziet:

3D-printing biedt voordelen in termen van kosten en tijd om onderdelen te bouwen. CNC-bewerking, aan de andere kant, kan een nauwe correlatie met massa-productiekenmerken leveren wanneer de precisie van het onderdeel een kritiek factor is.

3D-printing vs. CNC-bewerking: Lead-kostenvergelijking

CNC-bewerking zal alle programmerings- en opstellingskosten dragen en duur zijn in vergelijking met 3D-printing - vaak vijf tot tien keer de prijs. Echter, wanneer een serie prototypes met kleine aanpassingen vereist is, zullen de gewijzigde CNC-gesneden onderdelen een veel lagere opstellingskost dragen, terwijl een tweede 3D-geprint deel evenveel zal kosten als de eerste.

3D-printing vs. CNC-bewerking: Snelheidsvergelijking

Voorbereiding voor het printen van een 3D-component vereist weinig tijd om op te zetten voordat een print kan beginnen. Hoewel printen langzaam is naar sommige maten, zullen de meeste prints waarschijnlijk binnen enkele uren voltooid zijn en klaar voor gebruik. CNC-bewerking, aan de andere kant, vereist vakbekwame voorbereiding van programmering voor snijhulp selectie en snijpad. Het vereist vaak aangepaste of gewijzigde spannen om het deel tijdens verwerking te behouden (inclusief mogelijke herpositionering van het deel). Dit kan aanzienlijke tijd consumeren voordat de eerste snede. Snijden is doorgaans snel, en complexe onderdelen kunnen doorgaans in een uur of minder van daadwerkelijke bewerking voltooid worden. Totale tijd voor voorbereiding en bewerking kan oplopen tot een dag of meer, afhankelijk van complexiteit.

3D-printing vs. CNC-bewerking: Volumevergelijking

Wanneer de uitgebreide opstelinspanning gedeeld kan worden over meerdere onderdelen, kan CNC-bewerking meer kosteneffectieve onderdelen produceren vergeleken met 3D-printing. 3D-printing heeft minder volumevoordelen, aangezien elk deel dezelfde materiaal- en machinekosten kost, ongeacht volume.

3D-printing vs. CNC-bewerking: Materialenvergelijking

In materiaalselectie (en succesvolle levering van materiaaleigenschappen) biedt CNC betere opties. Essentieel is de materiaalkeuze open voor alle engineeringmaterialen, tot en met spark-erosie CNC-bewerking van voorverharde toolstalen. CNC-bewerkte onderdelen leveren de native eigenschappen van het billetmateriaal, grotendeels onverstoord door verwerkingskenmerken.

3D-geprinte onderdelen zijn beperkt tot die ondersteund door specifieke processen. De constructiemethoden van de specifieke 3D-printtechnologie leggen strenge beperkingen op aan de levering van eigenschappen. Prints worden vaak verzwakt door anisotrope "graan" in de constructiemethode, porositeit, slechte laagbinding en de substitutie van printbare maar niet-engineeringmaterialen.

Veelgestelde vragen over 3D-printing en CNC-bewerking

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

Ja, natuurlijk. Een alternatief dat potentiëel aan beide zou kunnen voldoen is spuitgieten, in dat het een single-operation-proces is dat onderdelen kan produceren die identiek zijn aan hun 3D-bestand. Maar het maken van de vormgeving hiervoor kan tamelijk duur en tijdrovend zijn, dus het is alleen de moeite waard als u een ton onderdelen maakt. Uiteindelijk, vooral vergeleken met dagelijkse 3D-printklussen, is spuitgieten niet al die praktisch.

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

3D-printing en CNC-bewerking zijn vergelijkbaar in dat beide processen functionele producten kunnen produceren. Wat processen betreft, hebben 3D-printing en CNC-bewerking niets gemeen.

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

Sommige typen 3D-printing gebruiken lasers, zoals SLS (selective laser sintering), DMLS (direct metal laser sintering) en SLM (selective laser melting), en, net als lasersnijden, wordt het ook in veel industrieën gebruikt en werkt het met veel verschillende metalen. Maar lasersnijden gebruikt diezelfde laser om graveren of materiaal van een werkstuk weg te snijden, in plaats van op te bouwen. U kunt meer lezen in ons artikel 3D-printing vs. Lasersnijden.

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

Vergelijkbaar met CNC-bewerking is dijgieten nog een geweldige manier om complexe metalen onderdelen te maken. Maar dijgieten is echt niet goedkoop, vooral wat betreft toolingkosten. Als u geïnteresseerd bent in enorme productieruns, daalt de kost wel, wat het een meer vergelijkbare optie maakt.

Kat de Naoum

Kat de Naoum is een schrijver, auteur, editor en content specialist uit het VK met 20+ jaar schrijfervaring. Kat heeft ervaring met schrijven voor diverse productie- en technische organisaties en houdt van de wereld van engineering. Naast schrijven was Kat bijna 10 jaar paralegal, waarvan zeven in scheepsfinanciering. Ze heeft geschreven voor veel publicaties, zowel print als online. Kat heeft een BA in Engelse literatuur en filosofie, en een MA in creatief schrijven van Kingston University.

Lees meer artikelen van Kat de Naoum