CNC-bewerking versus AM voor metalen prototypes

Het kan verleidelijk zijn om CNC-bewerking te zien als een productieproces en 3D-printen als een prototypingproces. CNC is immers in staat om zeer nauwkeurige onderdelen te maken van metalen van industriële kwaliteit, terwijl additive manufacturing lage opstartkosten heeft en is geoptimaliseerd voor on-the-spot, eenmalige onderdelen.

Maar de realiteit is ingewikkelder dan dat. Ja, 3D-printen van metaal is een uitstekende tool voor het maken van prototypen, maar met de juiste aanpak kan CNC-bewerking dat ook zijn. Het kan daarom moeilijk zijn om tussen de twee te kiezen.

Bij het vergelijken van CNC-bewerking met AM voor metalen prototypes, zijn er tal van factoren waarmee u rekening moet houden:de kosten van het proces, de beschikbaarheid van materialen, schaalbaarheid, brugproductie en nog veel meer.

Dit artikel gaat in op de respectieve voordelen van CNC-bewerking en additieve fabricage en gaat in op situaties waarin de ene beter is dan de andere.

CNC versus AM:Premium versus economie?

Op het eerste gezicht lijkt CNC-bewerking misschien een grotere investering dan 3D-printen. 3D-printers zijn gemeengoed, zelfs in kleine kantoren, terwijl CNC-machines dure professionele apparatuur zijn die alleen voor serieuze projecten wordt gebruikt. Low-end desktop 3D-printers kunnen slechts een paar honderd dollar kosten; alle CNC-machines kosten veel meer.

Bij metalen prototypes is het onderscheid echter niet zo duidelijk. Additieve productiesystemen voor metaal zijn niet beschikbaar in de consumentenprijsklasse, dus metalen 3D-printers en CNC-machines zijn vergelijkbaar in prijs.

Bovendien, bij het bestellen van prototypes van een productienetwerk als RapidDirect, zijn de kosten van de onderdelen het enige dat telt. U, de klant, hoeft zich geen zorgen te maken over de investeringen van de machinefabriek.

Dus is er een groot prijsverschil tussen machinaal bewerkte en 3D-geprinte metalen prototypes? Kortom:nee. Vooruitgang in CNC-bewerking heeft het proces efficiënter dan ooit gemaakt, wat betekent dat ingenieurs machinaal bewerkte onderdelen snel en in grote volumes kunnen maken. Bovendien blijft metaal AM aan het duurdere einde van het spectrum van 3D-printen.

Daarom moet het budget niet uw enige overweging zijn bij het kiezen tussen CNC-gefreesde en 3D-geprinte prototypen.

Voordelen van CNC-bewerking voor metalen prototypes

CNC-bewerking is een beproefd productieproces voor alle soorten metalen onderdelen in een groot aantal industrieën. Het wordt ook veel gebruikt voor zowel productie als prototyping, waarbij machinefabrieken over de hele wereld vaak bestellingen aannemen voor visuele, mechanische en metalen prototypes in de laatste fase.

Voordelen van CNC-bewerking zijn onder meer sterke onderdelen, schaalbaarheid en nauwe toleranties, waardoor het proces in veel situaties de voorkeur verdient boven additief.

Mechanische eigenschappen

CNC-bewerking en AM manipuleren metaal op fundamenteel verschillende manieren. Waar processen zoals Selective Laser Melting (SLM) onderdelen laag voor laag bouwen van gesmolten poeder, snijdt CNC materiaal weg van een stuk geëxtrudeerd metaal dat bekend staat als een "blanco".

Hoewel AM kan worden gebruikt om vrij sterke prototypes te maken, zijn de mechanische voordelen van CNC aanzienlijk. De geëxtrudeerde metalen plano is fysiek consistent en vereist geen hechting tussen lagen. Het is een solide blok en kan daarom worden gebruikt om sterke, robuuste prototypes te maken met minimale vervormingen.

Schaalbaarheid

In zeer, zeer kleine hoeveelheden kan het sneller en goedkoper zijn om AM te verkiezen boven CNC-bewerking voor metalen prototypes. Dat komt omdat 3D-printen korte insteltijden heeft, ondanks de relatieve traagheid van het printproces.

Voor meer dan een handvol eenheden wordt CNC echter goedkoper en efficiënter dan het alternatief.

Dit heeft verschillende implicaties. Ook al is een eenmalig prototype goedkoper te maken met 3D-printen, CNC-verspanen kan op de lange termijn veel zuiniger zijn. Want als het project moet worden opgeschaald en er meer eenheden nodig zijn, is het eenvoudiger en sneller om de ordergrootte te vergroten met behulp van CNC-bewerking.

Een machinaal bewerkt prototype is een kortere weg naar massaproductie; een 3D-geprint prototype is dat niet.

Krappe toleranties

Over het algemeen is CNC-bewerking veel nauwkeuriger dan 3D-printen, wat betekent dat metalen prototypes met veel nauwere toleranties kunnen worden bewerkt met behulp van een CNC-machine.

CNC-toleranties kunnen zo laag zijn als ± 0,025 mm, terwijl hoogwaardige metalen 3D-printers over het algemeen slechts ± 0,200 mm kunnen bereiken.

Metalen onderdelen zijn ook zeer herhaalbaar wanneer ze met een CNC-machine worden gemaakt. Dit is belangrijker tijdens de productie, maar kan ook voordelig zijn bij het maken van meerdere prototypes voor mechanisch testen.

Voordelen van AM voor metalen prototypes

Voor de meeste prototyping-situaties produceert CNC-bewerking betere metalen onderdelen die vatbaar zijn voor opschaling en overbrugging van de productie.

Additive manufacturing biedt echter een aantal belangrijke voordelen.

Snelheid en prijs voor eenmalige items

Voor prototypes die in een ongelooflijk kort tijdsbestek moeten worden gemaakt, is er misschien gewoon niet genoeg tijd voor CNC-bewerking, waardoor AM de voor de hand liggende oplossing is. De insteltijden zijn kort, dus onderdelen kunnen binnen enkele dagen in 3D worden geprint en geleverd.

Interne geometrieën

3D-printtechnologieën kunnen zeer complexe vormen met ongebruikelijke geometrieën creëren, zelfs aan de binnenkant.

(Afbeelding van Autodesk)

Dergelijke interne geometrieën zijn onmogelijk na te bootsen met een CNC-machine, omdat het snijgereedschap van een machine de binnenkant van een onderdeel niet kan bereiken zonder de buitenkant te penetreren. 3D-printen bouwt ondertussen een deel op in dwarsdoorsnedelagen, dus er zijn vrijwel geen geometrische beperkingen.

Wanneer moet u voor CNC kiezen en wanneer voor AM

Bij het maken van metalen prototypes verdient het over het algemeen de voorkeur om CNC-bewerking te gebruiken, omdat het proces herhaalbare, nauwkeurige onderdelen met uitstekende mechanische eigenschappen creëert. Het kiezen van het ideale proces hangt echter af van uw situatie en specifieke vereisten.

Situaties waarin CNC de voorkeur heeft boven AM zijn onder meer:

• Wanneer het metalen prototype bijzonder sterk moet zijn

• Wanneer nauwe toleranties vereist zijn

• Wanneer veel exemplaren van het prototype nodig zijn

• Wanneer er een mogelijkheid is om het project in de toekomst op te schalen

• Wanneer het prototype afgeronde hoeken of radii vereist

Situaties waarin AM de voorkeur heeft boven CNC zijn:

• Wanneer één of slechts een handvol prototypes nodig zijn en de criteria uit de bovenstaande lijst zijn niet van toepassing

• Wanneer het prototype een complexe interne geometrie vereist

• Wanneer er een zeer strakke deadline is

Als het nog steeds onduidelijk is welk productieproces de beste manier van handelen is voor uw metalen prototypes, is de eenvoudigste oplossing om contact op te nemen met een RapidDirect-expert die u door het proces kan leiden.