CNC-bewerking vs Additive Manufacturing: de beste keuze voor metalen prototypes

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

Maar de realiteit is ingewikkelder dan dat. Ja, metaal 3D-printen is een uitstekend prototyping-hulpmiddel, maar met de juiste aanpak kan CNC-bewerking dat ook. Het kan daarom moeilijk zijn om te kiezen tussen de twee.

Bij het vergelijken van CNC-bewerking met AM voor metalen prototypes, zijn er talloze factoren te overwegen: de kost van het proces, materiaalbeschikbaarheid, schaalbaarheid, brugproductie en nog veel meer.

Dit artikel kijkt naar de respectievelijke voordelen van CNC-bewerking en additive manufacturing en overweegt situaties waarin de een beter is dan de ander.

CNC vs AM: Premium vs economy?

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

Met metalen prototypes is het onderscheid echter niet zo helder. Metaal additive manufacturing systemen zijn niet beschikbaar in de consumentenprijsrange, dus metaal 3D-printers en CNC-machines zijn vergelijkbaar in prijs.

Bovendien, bij het bestellen van prototypes vanuit een productienetwerk zoals RapidDirect, is de kost van de onderdelen het enige wat telt. Jij, de klant, hoeft je geen zorgen te maken over de investeringen van de machine shop.

Is er een grote prijsverschil tussen bewerkte en 3D-geprinte metalen prototypes? Kort gezegd: nee. Voortgang in CNC-bewerking heeft het proces efficiënter dan ooit gemaakt, wat betekent dat ingenieurs bewerkte onderdelen snel en in grote volumes kunnen creëren. Bovendien blijft metaal AM aan het duurdere einde van het 3D-print spectrum.

Daarom, bij het beslissen tussen CNC-bewerkte en 3D-geprinte prototypes, zou het budget niet je enige overweging moeten zijn.

Voordelen van CNC-bewerking voor metalen prototypes

CNC-bewerking is een bewezen productieproces voor allerlei metalen onderdelen in een reeks industrieën. Het wordt ook breed gebruikt voor zowel productie als prototyping, met machine shops over de hele wereld die frequent bestellingen aanvaarden voor visuele, mechanische en eindstadium metalen prototypes.

Voordelen van CNC-bewerking omvatten sterke onderdelen, schaalbaarheid en strakke toleranties, wat het proces in veel situaties preferabel maakt boven additive.

Mechanische eigenschappen

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

Hoewel AM gebruikt kan worden om redelijk sterke prototypes te maken, zijn de mechanische voordelen van CNC significant. Het geëxtrudeerde metaalblok is fysiek consistent en vereist geen adhesie tussen lagen. Het is een solid blok, en kan daarom gebruikt worden om sterke, robuuste prototypes met minimale vervormingen te maken.

Schaalbaarheid

In erg, erg lage hoeveelheden kan het sneller en betaalbaarder zijn om AM te kiezen boven CNC-bewerking voor metalen prototypes. Dat is omdat 3D-printen korte setup-tijden heeft, ondanks de relatieve traagheid van het printproces.

Echter, voor iets meer dan een handjevol eenheden, wordt CNC goedkoper en efficiënter dan de alternatief.

Dit heeft diverse implicaties. Zelfs als een eenmalig prototype goedkoper is om te maken met 3D-printen, kan CNC-bewerking op de lange termijn veel economischer zijn. Omdat als het project opgeschaald moet worden en meer eenheden nodig zijn, is het makkelijker en sneller om de bestelgrootte te vergroten met CNC-bewerking.

Een bewerkt prototype is een snelweg naar massaproductie; een 3D-geprint prototype is dat niet.

Strakke toleranties

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

CNC-toleranties kunnen zo laag zijn als ±0,025 mm, terwijl high-end metaal 3D-printers doorgaans maar tot ±0,200 mm kunnen gaan.

Metaalonderdelen zijn ook hoog herhaalbaar wanneer gemaakt met een CNC-machine. Dit is belangrijker tijdens productie, maar kan ook voordelig zijn bij het creëren van meerdere prototypes voor mechanische tests.

Voordelen van AM voor metalen prototypes

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

Additive manufacturing biedt echter diverse belangrijke voordelen.

Snelheid en prijs voor eenmalige stuks

Voor prototypes die in een ongelofelijk korte tijdframe gemaakt moeten worden, is er misschien simpelweg niet genoeg tijd voor CNC-bewerking, wat AM de voor de hand liggende oplossing maakt. Setup-tijden zijn kort, dus onderdelen kunnen 3D-geprint en geleverd worden binnen dagen.

Interne geometrieën

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

(Afbeelding van Autodesk)

Zulke interne geometrieën zijn onmogelijk te recreëren met een CNC-machine aangezien het snijgereedschap van een machine het interieur van een onderdeel niet kan bereiken zonder de buitenkant te penetreren. 3D-printen, ondertussen, bouwt een onderdeel op in dwarsdoorsnede-lagen, dus er zijn praktisch geen geometrische beperkingen.

Wanneer CNC kiezen & wanneer AM kiezen

Bij het maken van metalen prototypes, is het over het algemeen preferabel om CNC-bewerking te gebruiken, aangezien het proces herhaalbare, nauwkeurige onderdelen creëert met uitstekende mechanische eigenschappen. Echter, het kiezen van het ideale proces hangt af van jouw situatie en specifieke vereisten.

Situaties waarin CNC preferabel kan zijn boven AM zijn:

• Wanneer het metalen prototype bijzonder sterk moet zijn

• Wanneer strakke toleranties vereist zijn

• Wanneer veel kopieën van het prototype nodig zijn

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

• Wanneer het prototype afgeronde randen of stralen vereist

Situaties waarin AM preferabel kan zijn boven CNC zijn:

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

• Wanneer het prototype een complexe interne geometrie vereist

• Wanneer er een erg strakke deadline is

Als het nog onduidelijk is welk productieproces de beste koers vertegenwoordigt voor jouw metalen prototypes, is de eenvoudigste oplossing om contact op te nemen met een RapidDirect-expert die je door het proces kan leiden.