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

Wanneer u nieuwe onderdelen of kleine-serie productieprojecten wilt maken, kunt u twee productiemethoden gebruiken: CNC-bewerking en 3D-printen. Beide opties zijn essentieel voor moderne productieprocessen. Elke optie heeft een lijst met voordelen ten opzichte van traditionele productiemethoden. Beide zijn geautomatiseerde productieprocessen, terwijl CNC-bewerking en 3D-printen in het proces zitten. Productiecapaciteit en eindproductresultaten zijn aanzienlijk verschillend.

Hoewel deze twee processen soms vergelijkbare resultaten produceren in specifieke toepassingen, is de manier waarop ze deze resultaten verkrijgen aanzienlijk verschillend. Elk proces is ontwikkeld om aan verschillende behoeften te voldoen - dus het is belangrijk om te weten welke methode het beste bij uw behoeften past. In het volgende introduceren we de voordelen van elk product om u te helpen uw volgende productiebestelling te doorlopen.

CNC-bewerking:

CNC-bewerking is een veelvoorkomende subtractieve productietechnologie. Het proces begint meestal met een blok vast materiaal, en vervolgens worden diverse scherpe draaiende gereedschappen of snijgereedschappen gebruikt om het materiaal te verwijderen om de gewenste eindvorm te bereiken. Het kan gebruikt worden voor eenmalige kleine-serie productie en middeltot grote-serie productie.

(Wat is CNC-bewerking?)

Hoe het werkt

Eerst gebruiken ingenieurs CAD of computer-ondersteunde software om 2D of 3D modellen te maken. Vervolgens wordt een computer-ondersteund productie (CAM) programma gebruikt om het CAD-bestand om te zetten in instructies. Nadat de instructie is gemaakt, zet het na-verwerkingsprogramma het om in een specifiek commando, en stuurt het dan naar de CNC-werktuigmachine voor uitvoering, waarbij de vereiste componenten uit het bulk materiaal worden uitgezaagd. Het heeft uitstekende herhaalbaarheid, hoge precisie, en een breed scala aan materialen en oppervlakteafwerkingen.

3D-printen

Het additieve productie (AM) of 3D-printproces bouwt onderdelen op door materiaal laag voor laag toe te voegen. Het AM-proces vereist geen speciale gereedschappen of spannen, dus de initiële instelkosten kunnen geminimaliseerd worden.

3D-printen heeft grote toepassingen in het medische veld, wat organen, prothesen en implantaten kan creëren. De voedingsindustrie gebruikt deze technologie ook om voedsel te produceren door het voedsel laag voor laag te extruderen. Kunstenaars gebruiken het vaak om kunst te maken, terwijl modedesigners het gebruiken om kleding en sieraden te maken.

Hoe het werkt

Eerst gebruiken ingenieurs CAD om een 3D-model te maken. Fouten in het afgeronde model van de analyse omvatten meestal gaten en doorsnijdende vlakken.

Dan zet een programma genaamd een slicer de 3D-printer om in een reeks dunne 2D-lagen om het model voor de 3D-printer voor te bereiden, waarmee G-code bestanden worden gegenereerd. Dit bestand bevat een set instructies die door de printer uitgevoerd moeten worden.

Vervolgens leest een 3D-printer het G-code bestand en legt één laag materiaal tegelijk neer om een driedimensionaal object te maken. Afhankelijk van de grootte en complexiteit van het model en de gebruikte methode, kan het printproces van uren tot dagen duren. Soms moeten componenten gereinigd, gepolijst of geseald worden voordat ze gebruikt kunnen worden.

Verschillen tussen CNC-bewerking en 3D-printen

CNC-bewerking en 3D-printen hebben enkele basisdingen gemeen: bijvoorbeeld, ze zijn allemaal gebaseerd op 3D-modellen en maken 3D-producten overeenkomstig de instructies op de computer. Ze zijn compatibel met STL en OBJ bestandsformaten. Naast deze basissimilariteiten, kunnen CNC-bewerking en 3D-printen ook aan verschillende vereisten voldoen en verschillende voordelen bieden. Maar ze hebben nog steeds veel verschillen.

Materiaal

CNC wordt voornamelijk gebruikt voor het verwerken van metaal. Het kan ook gebruikt worden om thermoplasten, acryl, zacht- en hardhout, schuimmodellen en was te verwerken. CNC-precisie onderdelen worden voornamelijk gebruikt in motoren, vliegtuigen, productiemachines en andere hoge-sterkte omgevingen.

3D-printen wordt voornamelijk gebruikt voor kunststoffen, terwijl het gebruik van metaal relatief klein is. Sommige technieken kunnen onderdelen produceren uit keramiek, was, zand en composietmaterialen. Materialen die moeilijk te verwerken zijn (zoals TPU en metaal superlegeringen) kunnen 3D-geprint worden. In vergelijking met CNC-onderdelen kunnen ze kleinere mechanische eigenschappen hebben.

De meeste 3D-printers gebruiken additieve productieprocessen om producten te produceren uit speciale kunststoffen, harsen, metalen en andere materialen. Vanwege de unieke materialen die in het printproces worden gebruikt, hebben 3D-onderdelen meestal niet de sterkte die vereist is voor gebruik in harde omgevingen zoals vliegtuigen, voertuigen, en productiemachines.

Snelheid

Een ander groot verschil tussen CNC en additieve productie is snelheid. Bij massaproductie van producten is CNC-verwerking sneller omdat het de montage lijn van de machine betreft die elk onderdeel produceert. Een 3D-printer maakt het hele product van begin tot eind, dus het is niet geschikt voor massaproductie. Het additieve proces van 3D-printen vanaf nul duurt langer dan het subtractieve proces van materiaal verwijderen van bestaande materiaalblokken.

Precisie

CNC-bewerking heeft strikke tolerances en uitstekende herhaalbaarheid. Onderdelen van groot tot klein kunnen precies CNC-bewerkt worden. Verschillende 3D-printsysteem bieden verschillende dimensionele nauwkeurigheid. Industriële machines kunnen onderdelen produceren met zeer goede tolerances. Als strakke passingen nodig zijn, kunnen de sleutelafmetingen van 3D-printen overgroot gemaakt worden en daarna in na-bewerking verwerkt worden. De materialen die op CNC-freesmachines verwerkt worden (zoals aluminium) zijn nauwkeuriger dan FDM die in veel 3D-printers wordt gebruikt, en FDM neigt te vervormen bij blootstelling aan overmatige hitte.

Onderdeelcomplexiteit

Bij het ontwerpen van CNC-bewerkte onderdelen moeten veel beperkingen overwogen worden. CNC-werktuigmachines kunnen bepaalde geometrieën niet gebruiken (zelfs met 5-as CNC-systemen) omdat het gereedschap niet alle oppervlakken van het onderdeel kan bereiken. Meeste geometrische vormen vereisen het roteren van onderdelen om aan verschillende kanten te komen. Herpositionering zal de verwerkings- en arbeidstijd verhogen, en kan aangepaste spannen en vastzetgereedschappen vereisen, wat de eindprijs beïnvloedt.

In vergelijking met CNC, heeft 3D-printen bijna geen geometrische beperkingen. Meeste technologieën (zoals FDM of SLM/DMLS) vereisen ondersteunende structuren, en ze worden verwijderd tijdens na-bewerking.

Omdat geen ondersteuning vereist is, kunnen vrijvormige organische geometrische vormen gemakkelijk geproduceerd worden door een polymer-gebaseerd poederbedfusieproces. De capaciteit om hoog complexe geometrische vormen te produceren is een van de sleutelvoordelen van 3D-printen. Het opent ook de deur tot onderdeelconsolidatie, waarbij meerdere componenten in een onderdeelontwerp gecombineerd kunnen worden om het aantal malletjes te verminderen.

Afval

Een van de hoofdverschillen tussen additieve productie en subtractieve productie is de hoeveelheid afval die ze genereren. Aangezien CNC-verwerking materiaal wegnemt, zal het uiteindelijk een grote hoeveelheid niet-herbruikbaar afval produceren. De opschoning is een beetje rommelig. Echter, er is minder afval bij 3D-printen omdat de technologie alleen de materialen vereist die nodig zijn om het werkstuk te bouwen. De 3D-printer gebruikt alleen het exacte hoeveelheid materiaal dat nodig is om het onderdeel te maken, dus er is geen opruimen nodig achteraf. 3D-printers produceren ook minder geluid omdat ze niet trillen tijdens productie.

Toepassingsgebied

Wanneer productie zeer sterke, nauwkeurige en/of hittebestendige werkstukken vereist, is CNC-frezen een betere oplossing. 3D-printen heeft meer eigenaardige toepassingsgebieden: het kan gebruikt worden voor bioprinten, voedselprinten, bouwdoeleinden, en kan in de ruimte gebruikt worden.

Kosten

Bij het gebruik van een CNC-machine om een onderdeel te produceren, brengt een kleine hoeveelheid meestal een hogere eenheidskost met zich mee, maar massaproductie wordt steeds economischer. Dit maakt CNC een ideale keuze voor massaproductie.

Bij het gebruik van 3D-printen, is de uitvoerkost per eenheid hetzelfde ongeacht de batchgrootte. Bij het produceren van een klein aantal items is de equivalente kost per geproduceerde eenheid een voordeel, maar bij massaproductie kan productconsistentie een probleem worden.

Bij het gebruik van CNC-machines, zal de eenheidskost van het product toenemen volgens de complexiteit en nauwkeurigheid van de output. De hogere kosten van complexe CNC-output is meestal te wijten aan het grotere aantal gereedschapspaden vereist, het kleinere aantal gereedschappen gebruikt, en de hoeveelheid tijd die vereist is om deze taken te voltooien. Ongeacht de complexiteit van de geproduceerde eenheid, is de kost van een 3D-printwerk hetzelfde.

Conclusie

Tot op zekere hoogte overlappen CNC-technologie en 3D-printen in functie, maar hun respectieve voordelen maken ze geschikt voor speciale toepassingen. Het is als een potlood en een balpen. Voor sommige taken hebt u een potlood nodig, maar voor andere taken is een balpen een beter gereedschap. CNC-bewerking is meestal het beste geschikt voor projecten die nauwkeurige, hoge-precisie producten vereisen gemaakt van gemakkelijk beschikbare materialen. De kenmerken van 3D-printers maken ze zeer geschikt voor het maken van prototypes, visuele basis en aangepaste ontworpen producten.

Samenvattend, er is veel ruimte voor 3D-printers en CNC-machines in de wereld.