Volg my op: 
CNC-bewerking of 3D-drukwerk vir u projek?
Ongeveer 'n dekade gelede het die nuus van 3D-gedrukte vuurwapens die opskrifte in die vervaardigingspers oorheers, en 3D-drukwerk is steeds 'n warm onderwerp vandag. Met die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie het die tegnologie van 3D-drukwerk al hoe meer volwasse geword, en die plastiek- of metaalonderdele wat vervaardig word, word in verskeie velde gebruik, maar dit het nie die tradisionele vervaardigingsproses, soos CNC-bewerking, vakuumgiet, spuitgiet, ens., heeltemal vervang nie. Dit skep dus verwarring vir ontwerpers. As ek 'n prototipe of 'n klein bondelprojek het, hoe kies ek die mees geskikte verwerkingstegnologie? In hierdie plasing sal ek 'n paar tegniese riglyne oor CNC-bewerking en 3D-drukwerk deel om jou te help verstaan hoe die twee verskil in verskeie dimensies soos akkuraatheid, materiale, koste, kwaliteit, doeltreffendheid en spoed om jou projek te bepaal. Kies tussen CNC-bewerking of 3D-drukwerk.
1, Subtraktiewe en Additiewe Vervaardiging
Die belangrikste verskil tussen die twee is dat CNC-bewerking subtraktiewe vervaardiging is, terwyl 3D-drukwerk additiewe vervaardiging is.
CNC-bewerking. Soos ons almal weet, is CNC-bewerking 'n subtraktiewe vervaardigingsproses wat begin met 'n soliede stuk materiaal (dikwels 'n blanko genoem) en dan 'n gereedskap gebruik om oortollige materiaal te sny en te verwyder om 'n onderdeel te skep. Dit is een van die gewildste vervaardigingsmetodes vir prototipes en klein tot hoë volume produksieonderdele, met herhaalbaarheid, hoë dimensionele presisie, hoë oppervlakafwerking en versoenbaarheid met baie materiale, insluitend hout, metaal en plastiek.
3D-drukwerk. 3D-drukwerk werk in die teenoorgestelde rigting en is 'n additiewe vervaardigingsproses. Alhoewel CAD- en CAM-sagteware ook gebruik word om persoonlike onderdele te teken en te skep, begin dit nie met die sny van materiaal nie, maar met die gebruik van plastiekfilament (FDM), hars (SLA/DLP), plastiek- of metaalpoeier (SLS/DMLS/SLM), ens. Materiaal word laag vir laag bygevoeg en uitgehard totdat die finale produk geskep is. 3D-drukwerk het die vermoë om komplekse geometrieë, hoë akkuraatheid, vinnige ommeswaai en, in sommige gevalle, laer onderdeelkoste te skep.
Van die onderwerp af . As jy CNC-masjiene en 3D-drukkers kombineer en dit in 'n toestel saamstel wat albei voordele het, is dit 'n no-brainer? Praktisyns wat wel hierdie mal idee het, soos die ZMorph 2.0 SX, wat beide as 'n 3-as CNC-freesmasjien bemark word en ook as 'n 3D-drukker gebruik kan word. Daarbenewens het verskeie maatskappye onlangs suksesvolle Kickstarter-veldtogte voltooi met behulp van hierdie gekombineerde masjiene, soos Mooz se 3-in-1 3D-drukker. Tans is so 'n versoenbare masjien nog in die verkenningstadium.
2. Vergelyking van materiale wat gebruik word.
Beide CNC-bewerking en 3D-drukwerk is versoenbaar met 'n wye verskeidenheid materiale, insluitend plastiek en metale. 3D-drukwerk is meer gerig op die maak van plastiekonderdele. Dit is tans besig om te verander, met vervaardigers soos 3D Systems, Arcam, Desktop Metal en Markforged wat beter en goedkoper maniere ontwikkel om metale te 3D-druk.
CNC-bewerking. Die mees gebruikte plastiek in CNC-bewerking sluit in ABS, Nylon (PA66), Polikarbonaat (PC), Akriel (PMMA), Polipropileen (PP), POM en PEEK, onder andere. Aluminium word die meeste in CNC-bewerking gebruik. Volgens Martin, 'n ingenieur by DDPROTOTYPE, 'n gevorderde prototipe-vervaardiger in China, "is 70% van ons materiaal aluminium, en die verskillende onderdele wat ons maak, word in verskeie industrieë gebruik." Aluminium is 'n herwinbare materiaal met goeie eienskappe en maklike verwerking, ander algemeen gebruikte metale sluit in vlekvrye staal, magnesiumlegerings, sinklegearings, titaniumlegerings, koper, ens.
3D-drukwerk. Algemeen gebruikte termoplastiek vir 3D-drukwerk sluit in ABS, PLA, nylon, ULTEM en ander fotopolimere. 3D-drukkers kan ook onderdele vir keramiek en selfs menslike inplantings druk. Die metale wat die meeste in 3D-drukwerk gebruik word, sluit in aluminium, vlekvrye staal, titanium en Inconel. Dit is belangrik om daarop te let dat duur 3D-gedrukte industriële masjiene (waarskynlik meer as $100,000) benodig word. Sommige materiale, soos superlegerings of TPU (buigsame materiale), kan nie CNC-gemasjineer word nie, dus moet vervaardigingsprosesse soos 3D-drukwerk of vinnige gereedskap gebruik word. 3D-drukwerk kan nie hout verwerk nie, want geen materiaal kan regte hout simuleer nie.
Vergelyking van algemeen gebruikte materiale.
Vervaardiging proses | Plastic | Metal |
CNC-bewerking | ABS, nylon, polikarbonaat, PEEK, PC, PMMA, PP, POM PEEK, ens. | Aluminium, vlekvrye staal, magnesiumlegering, sinklegering, titaniumlegering, koper, ens. |
3D Druk | ABS, PLA, Nylon, ULTEM, ASA, TPU (buigsame materiaal), ens. | Aluminium, vlekvrye staal, titanium, Inconel, ens. |
Databron DDPROTOTYPE.
3. Akkuraatheid en grootte van bewerkte onderdele
Volgens die DDPROTOTYPE-span, gebaseer op aansienlike ervaring, "vir toleransies, is CNC-bewerking beter as alle 3D-drukprosesse, selfs DMLS." As jou onderdele streng toleransies moet hê, is 3D-druk dalk nie die beste keuse nie.
CNC bewerking. CNC-bewerking kan baie streng toleransies en beter oppervlakafwerking bereik, soos 0.005 mm, en kan akkuraat gemasjineer word vir baie groot tot baie klein dele. As gevolg van die geronde aard van die gereedskap het die binnehoeke altyd 'n radius, maar die buite-oppervlaktes kan baie skerp kante hê.
3D-drukwerk. Verskillende 3D-drukkers bied verskillende dimensionele akkuraatheid. Die minimum wanddikte word beperk deur die grootte van die einduitvoering (bv. spuitpuntdiameter in FDM of laservlekgrootte in SLS). Omdat dele laag vir laag gebou word, kan die laaste deel laaglyne hê, veral op geboë dele. Industriële-graad masjiene kan onderdele met baie goeie toleransies maak. As streng toleransies vereis word, word masjinering tydens na-verwerking vereis. Dit voeg 'n ekstra stap by en is minder doeltreffend as CNC-bewerking.
Die tabel hieronder lys toleransies, wanddiktes en maksimum deelgroottes vir verskeie tegnologieë
Vervaardiging proses | Verdraagsaamheid | Min. Laagdikte | Maks. bou volume |
Cnc | ± 0.005 – 0.125 mm | snydiepte 0.01 mm | Tot 2000 x 800 x 1000 mm |
SLS | ± 0.3 mm | 0.1-1.5 mm | Tot 340 x 340 x 605 mm |
FDM | ± 0.3 mm | 0.2-0.8 mm | tot 914 x 610 x 914 mm |
MJF | ± 0.3 mm | 0.08 mm | tot 380 x 284 x 380 mm |
DMLS | ± 0.1 mm | 0.4mm | Tot 230 x 150 x 150 mm |
Databron DDPROTOTYPE.
Soos u van die ikoon kan sien, kan CNC-bewerking groter en meer presisie-onderdele produseer as algemene 3D-druktegnieke, soos FDM, SLS of MJF, ens. Vir onderdele in mediese toerusting, lugvaart en ander velde wat hoë presisie, CNC-bewerking vereis is 'n ideale keuse.
4. spoed
3D-druktegnieke soos MJF en FDM is bekend daarvoor dat hulle uitblink in vinnige vervaardiging wanneer kleiner hoeveelhede onderdele vervaardig word, afhangende van die onderdeelgeometrie en -grootte. Dit is omdat sodra die 3D-lêer gereed is, die oriëntasie, vulsel en stutte gekies word, en op die knoppie geklik word, geen bykomende opstelling nodig is nie, en dit neem gewoonlik net 'n paar uur vir die onderdeel om klaar te wees. Naverwerking hang af van die masjineringsproses en die vereistes van die 2D-lêer.
CNC-bewerking. In vergelyking met 3D-drukwerk, is die proses van CNC-bewerking arbeidsintensief en vereis dit meer operateurs en instellings. Geskoolde masjiniste kies materiale, masjiene, programmering, gereedskap en hul rotasiesnelhede, snypaaie, posisioneer toebehore handmatig, en bou selfs vooraf pasgemaakte toebehore. Dit verleng die verwerkingstyd. Daarbenewens kan naverwerkingstegnieke soos anodisering, elektroforese, ens. hier voltooi word, wat dalk meer tyd verg.
Martin het gesê: "By DDPROTOTYPE, as jy ABS kies om 50 stukke medium-komplekse onderdele te bewerk, is die omkeertyd met FDM-tegnologie gemiddeld 1 werksdag, terwyl die omkeertyd vir CNC-bewerking 3 dae is. As jy meer as 500 stukke onderdele moet vervaardig, kom die vervaardigingsdoeltreffendheid van CNC-bewerking ter sprake, wat baie vinniger is as 3D-drukwerk as gevolg van die herhaalbaarheid van CNC-bewerking. Terwyl sommige drukkers op die mark indrukwekkende drukspoed het, gebruik 3D-druk gewoonlik meer vir prototipes eerder as produksie. Vir sommige onderdele wat eenvoudig gestruktureer is, kan dit binne minute op 'n CNC gemasjineer word, maar dit kan ure neem op 'n 3D-drukker.
5, Modelkompleksiteit
3D-drukwerk. 3D-drukwerk kan dele van enige vorm verwerk met baie min geometriese beperkings op die onderdeel. Die meeste 3D-tegnologieë soos FDM of SLM/DMLS vereis ondersteuningsstrukture wat tydens naverwerking verwyder kan word. Enige vryvorm-plastiekonderdeel kan maklik vervaardig word met behulp van poeierfusieprosesse soos SLS of Multi Jet Fusion (MJF), en geen stutte word benodig nie. Die vermoë van 3D-drukwerk om hoogs komplekse geometrieë te vervaardig.
CNC-bewerking. Natuurlik kan CNC ook redelik komplekse onderdele bewerk. Om komplekse onderdele te maak, is dit dikwels nodig om die posisie tydens die bewerkingsproses te herdraai en vas te stel, want selfs met 5-as CNC-masjiene kan die gereedskap soms nie alle oppervlaktes van die komponent bereik nie.
6. Koste
Deur bloot die prys te bespreek, lyk dit of die verskil tussen CNC-frees en 3D-drukwerk nie tot 'n akkurate gevolgtrekking lei nie. Dit wissel met verskeie faktore, soos materiaal, hoeveelheid, moeilikheid om te verwerk, ens.
Maak nie saak om 1 deel of 100 dele te maak nie, die koste van 'n enkele onderdeel wat deur 3D-drukwerk gemaak word, bly basies dieselfde en is gewoonlik laer as CNC-bewerking. Vir groter hoeveelhede onderdele, soos 100+, is CNC-bewerking meer ekonomies. Volgens Martin is een van ons mees algemene wanopvattings dat CNC-bewerkingsdienste duur is. Trouens, CNC-prototipering kan so laag as sowat $20 per onderdeel begin, met eenheidspryse wat dramaties daal namate meer hoeveelhede vervaardig word.
7. Omgewingsbeskerming
CNC-bewerking begin met 'n leë en gebruik verskillende gereedskap om oortollige materiaal te verwyder. Gevolglik word groot hoeveelhede fyn stof en klein stukkies materiaal agtergelaat wat nie herwin kan word nie, wat skoonmaak en wegdoening verg. In die 3D-drukproses, aan die ander kant, word grondstowwe in die drukker ingevoer om die deel laag vir laag te bou. Hierdie proses vereis slegs die gebruik van grondstowwe, geen gemors of vermorsing nie, so dit is 'n meer omgewingsvriendelike vervaardigingsproses.
8. Gevallestudies
Ons bestudeer die verskil tussen CNC-bewerking en 3D-drukwerk deur twee voorbeelde, wat blykbaar meer intuïtief en verstaanbaar is. Dit is 2 projekte wat DDPROTOTYPE in 2021 aangepak het. Ons neem plastiekdopverwerking en metaalbeugelverwerking as voorbeelde.
Prototipe van plastiekbehuising. Die vervaardiging van plastiekdoppies vir elektronika is 'n kritieke stap voor massaproduksie. Vinnige vervaardiging, lae koste en verkorte ontwikkelingstyd is die kliënt se vereistes. Daar is drukknope, lewende skarniere, ineenpassende verbindings en ander bevestigingsmiddels in die elektroniese behuising, ens. Hierdie funksies kan alles bereik word deur CNC-bewerking of 3D-drukwerk (FDM of SLS). Hoë-presisie en esteties aangename plastiekprototipes kan met CNC of SLS gemaak word, maar FDM van tafelrekenaargehalte het korter verwerkingstye en laer koste. DDPROTOTYPE som die vergelyking van elke proses op, soos in die tabel getoon.
CNC bewerking | Desktop FDM | SLS | |
Kos | $$ | $ | $$ |
Algemeen gebruikte materiaal | ABS, nylon | PLA, ABS, Nylon | Nylon |
aflewering | 5 dae | 1.5 Dae | 2 dae |
Akkuraatheid | ± 0.121 mm | ± 0.485 mm | ± 0.287 mm |
Laekoste behuising prototipe gemaak met FDM 3D Printing
Metaalprototipe van waaier. Metaalwaaiers kan onder hoë laste en temperature werk, en moet in presisie-asse pas. Die kliënt vereis dat die afmetings van die waaier meer presies moet wees en die materiaalgehalte beter moet wees.
CNC-bewerking | SLM/DMLS | Binderjetting | |
Kos | $$ | $ $ $ $ | $ $ $ |
Algemene materiale | Aluminium, vlekvrye staal, koper | Vlekvrye staal, aluminium, titanium, Inconel Kobalt Chroom | Vlekvrye staal, Inconel Kobalt Chroom, Tungsten, Carbide |
Akkuraatheid | ± 0.022 mm | ± 0.108 mm | ± 0.214 mm |
Meganiese gedrag | baie goed | baie goed | goeie |
9. Vinnige Opsomming
Daar is geen duidelike antwoord nie, geen tegnologie wat met alle voordele gewapen is nie, en beide CNC-bewerking en 3D-drukwerk het sy unieke voordele en nadele, wat sal afhang van faktore soos materiaal, deurlooptyd, geometriese kompleksiteit, akkuraatheid, hoeveelheid en begroting . DDPROTOTYPE het 'n vergelykingskaart noukeurig opgesom vir u verwysing.
CNC bewerking | 3D Druk | |
Meganiese eienskappe | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
prototyping | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
Kos | Goedkoper vir middelgroot reekse | Goedkoper vir klein reekse |
Omkeertyd | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
Polimeer seleksie | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Ontwerp kompleksiteit | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Dimensionele akkuraatheid | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
Besonderhede en resolusie | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ |
Groot deel grootte | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
Goed-⭐ Beter-⭐⭐ Beste-⭐⭐⭐ | ||
10. Wenke vir die keuse van die regte vervaardigingsmetode
Voordat u die regte vervaardigingsproses kies, verwys asseblief na die wenke voordat u die finale besluit neem.
Hoe beïnvloed die hoeveelheid die keuse van vervaardigingsmetode? Die keuse van 3D-drukwerk is die moeite werd om te oorweeg wanneer jy klein groepies onderdele (minder as 50 stukke) benodig. Wanneer die hoeveelheid 100 tot 1000 stukke bereik, sal CNC-bewerking beter wees.
Is die onderdele vervaardig kompleks? Vir klein hoeveelhede maar hoogs komplekse pasgemaakte onderdele, is 3D-drukwerk dikwels goedkoper en vinniger. CNC-bewerking vereis meer operateurs en opstelling, en kos gewoonlik meer as 3D-drukwerk.
Watter materiale word benodig? Aangesien CNC-bewerking 'n meer volwasse tegnologie is, is daar 'n groter verskeidenheid versoenbare materiale. Maar vir metaal-superlegeringsmateriale wat baie moeilik is om te verwerk, soos titanium of buigsame TPU, is dit verstandiger om 3D-drukwerk te kies.
