나를에 따라 
프로젝트를 위한 CNC 머시닝 또는 3D 프린팅?
약 3년 전, 3D 인쇄 총기류에 대한 뉴스가 제조 언론의 헤드라인을 장식했으며 3D 인쇄는 오늘날에도 여전히 뜨거운 주제입니다. 과학과 기술의 발달로 XNUMXD 프린팅의 기술은 점점 더 성숙해지고 제조된 플라스틱 또는 금속 부품은 다양한 분야에서 사용되지만 CNC 가공, 진공과 같은 전통적인 제조 공정을 완전히 대체하지 못했습니다. 주조, 사출 성형 등. 따라서 이것은 설계자에게 혼란을 야기합니다. 프로토타입이나 소규모 배치 프로젝트가 있는 경우 가장 적합한 처리 기술을 어떻게 선택합니까? 이 게시물에서는 몇 가지 기술 지침을 공유합니다. CNC 가공 프로젝트를 결정하기 위해 정확도, 재료, 비용, 품질, 효율성 및 속도와 같은 여러 차원에서 두 가지가 어떻게 다른지 이해하는 데 도움이 되는 3D 인쇄 CNC 가공 또는 3D 인쇄.
1, 감산 및 적층 제조
이 둘의 주요 차이점은 CNC 가공은 절삭 가공이고 3D 프린팅은 적층 가공이라는 점입니다.
CNC 가공. 우리 모두 알고 있듯이 CNC 가공은 빼기입니다. 제조 단단한 재료 조각(종종 블랭크라고도 함)으로 시작한 다음 도구를 사용하여 부품을 만들기 위해 초과 재료를 자르고 제거하는 프로세스입니다. 반복성, 높은 치수 정밀도, 높은 표면 마감 및 목재, 금속 및 플라스틱을 포함한 많은 재료와의 호환성을 갖춘 프로토타입 및 소량에서 대량 생산 부품에 가장 널리 사용되는 제조 방법 중 하나입니다.
3D 인쇄.3D 프린팅은 반대 방향으로 작동하며 적층 제조 공정입니다. CAD 및 CAM 소프트웨어도 맞춤형 부품을 만들고 생성하는 데 사용되지만 절단 재료에서 시작하지 않고 플라스틱 필라멘트(FDM), 수지(SLA/DLP), 플라스틱 또는 금속 분말(SLS/DMLS/SLM), 등. 최종 제품이 생성될 때까지 재료가 추가되고 층별로 경화됩니다. 3D 프린팅은 복잡한 형상, 높은 정확도, 빠른 처리 시간 및 경우에 따라 낮은 부품 비용을 생성할 수 있는 기능이 있습니다.
주제를 벗어. CNC 기계와 3D 프린터를 결합하여 두 가지 장점을 모두 갖춘 장치로 조립하면 어렵지 않습니까? 2.0축 CNC 밀링 머신으로 판매되고 3D 프린터로도 사용할 수 있는 ZMorph 3 SX와 같은 기발한 아이디어를 갖고 있는 실무자들입니다. 또한 여러 회사에서 Mooz의 3-in-1 3D 프린터와 같은 이러한 결합된 기계를 사용하여 최근 성공적인 Kickstarter 캠페인을 완료했습니다. 현재 이러한 호환 가능한 기계는 아직 탐색 단계에 있습니다.
2. 사용된 재료의 비교.
CNC 머시닝과 3D 프린팅은 모두 플라스틱과 금속을 포함한 다양한 재료와 호환됩니다. 3D 프린팅은 플라스틱 부품을 만드는 데 더 적합합니다. 이것은 현재 3D Systems, Arcam, Desktop Metal 및 Markforged와 같은 제조업체가 금속을 3D 인쇄하는 더 좋고 저렴한 방법을 개발하면서 변화하고 있습니다.
CNC 가공.CNC 가공에서 가장 일반적으로 사용되는 플라스틱에는 ABS, 나일론(PA66), 폴리카보네이트(PC), 아크릴(PMMA), 폴리프로필렌(PP), POM 및 PEEK 등이 있습니다. 알루미늄은 CNC 가공에서 가장 널리 사용됩니다. 중국의 고급 프로토타입 제조업체인 DDPROTOTYPE의 엔지니어 Martin에 따르면 "소재의 70%가 알루미늄이고 우리가 만드는 다양한 부품은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다." 알루미늄은 특성이 좋고 가공이 쉬운 재활용 가능한 재료이며 일반적으로 사용되는 다른 금속에는 스테인레스 스틸, 마그네슘 합금, 아연 합금, 티타늄 합금, 구리 등이 있습니다.
3D 인쇄.3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 열가소성 수지에는 ABS, PLA, 나일론, ULTEM 및 기타 포토폴리머가 있습니다. 3D 프린터는 세라믹과 인체 임플란트 부품도 인쇄할 수 있습니다. 3D 프린팅에 가장 일반적으로 사용되는 금속에는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄 및 인코넬이 있습니다. 고가의 3D 인쇄 산업용 기계($100,000 이상)가 필요하다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 초합금이나 TPU(유연한 재료)와 같은 일부 재료는 CNC 가공이 불가능하므로 3D 프린팅이나 래피드 툴링과 같은 제조 공정을 사용해야 합니다. 3D 프린팅은 실제 목재를 시뮬레이션할 수 있는 재료가 없기 때문에 목재를 가공할 수 없습니다.
일반적으로 사용되는 재료의 비교.
제조 공정 | 플라스틱 | 금속 |
CNC 가공 | ABS, 나일론, 폴리카보네이트, PEEK, PC, PMMA, PP, POM PEEK 등 | 알루미늄, 스테인레스 스틸, 마그네슘 합금, 아연 합금, 티타늄 합금, 구리 등 |
3D 프린팅 | ABS, PLA, 나일론, ULTEM, ASA, TPU(플렉서블 소재) 등 | 알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄, 인코넬 등 |
데이터 소스 DDPROTOTYPE.
3. 가공 부품의 정확도 및 크기
DDPROTOTYPE 팀에 따르면 상당한 경험을 바탕으로 "공차의 경우 CNC 가공이 모든 3D 프린팅 공정, 심지어 DMLS보다 우수합니다." 부품에 엄격한 허용 오차가 필요한 경우 3D 프린팅이 최선의 선택이 아닐 수 있습니다.
CNC 가공. CNC 가공은 0.005mm와 같이 매우 엄격한 공차와 더 나은 표면 마감을 달성할 수 있으며 매우 큰 부품에서 매우 작은 부품까지 정확하게 가공할 수 있습니다. 도구의 둥근 특성으로 인해 내부 모서리는 항상 반경을 갖지만 외부 표면은 매우 날카로운 모서리를 가질 수 있습니다.
3D 프린팅. 다른 3D 프린터는 다른 치수 정확도를 제공합니다. 최소 벽 두께는 최종 실행 크기(예: FDM의 노즐 직경 또는 SLS의 레이저 스폿 크기)에 의해 제한됩니다. 부품이 레이어별로 만들어지기 때문에 최종 부품에는 특히 곡선 부품에 레이어 선이 있을 수 있습니다. 산업 등급 기계는 매우 우수한 공차로 부품을 만들 수 있습니다. 엄격한 공차가 필요한 경우 후가공 중에 기계가공이 필요합니다. 이것은 추가 단계를 추가하고 CNC 가공보다 덜 효율적입니다.
아래 표에는 다양한 기술에 대한 공차, 벽 두께 및 최대 부품 크기가 나와 있습니다.
제조 공정 | 관용 | 최소 레이어 두께 | 최대 빌드 볼륨 |
CNC | ± 0.005 – 0.125mm | 절단 깊이 0.01mm | 최대 2000 x 800 x 1000mm |
SLS | ± 0.3 mm | 0.1-1.5mm | 최대 340 x 340 x 605mm |
FDM | ± 0.3 mm | 0.2-0.8mm | 최대 914 x 610 x 914mm |
엠제이에프 | ± 0.3 mm | 0.08 mm | 최대 380 x 284 x 380mm |
DMLS | ± 0.1 mm | 0.4mm | 최대 230 x 150 x 150mm |
데이터 소스 DDPROTOTYPE.
아이콘에서 알 수 있듯이 CNC 머시닝은 FDM, SLS, MJF 등과 같은 일반적인 3D 프린팅 기술보다 더 크고 정밀한 부품을 생산할 수 있습니다. 이상적인 선택입니다.
4. 속도
3D 인쇄 MJF 및 FDM과 같은 기술은 부품 형상 및 크기에 따라 소량의 부품을 제조할 때 신속한 제조에 탁월한 것으로 알려져 있습니다. 3D 파일이 준비되면 방향, 채우기 및 지지대를 선택하고 버튼을 클릭하면 추가 설정이 필요하지 않고 일반적으로 부품이 완성되는 데 몇 시간 밖에 걸리지 않기 때문입니다. 후처리는 가공 프로세스와 2D 파일의 요구 사항에 따라 다릅니다.
CNC 가공. 3D 프린팅에 비해 CNC 가공 프로세스는 노동 집약적이며 더 많은 작업자와 설정이 필요합니다. 숙련된 기계공이 재료, 기계, 프로그래밍, 도구 및 회전 속도, 절단 경로를 선택하고 고정 장치를 수동으로 배치하고 사전에 맞춤형 고정 장치를 제작할 수도 있습니다. 이렇게 하면 처리 시간이 늘어납니다. 또한 아노다이징, 전기영동 등의 후처리 기술을 여기서 마무리할 수 있어 더 많은 시간이 소요될 수 있습니다.
Martin은 "DDPROTOTYPE에서 중형 부품 50개 가공에 ABS를 선택하면 FDM 기술의 처리 시간은 평균 1일이고 CNC 가공의 경우 처리 시간은 3일입니다. 500개 이상의 부품을 제조해야 하는 경우 CNC 가공의 반복성 때문에 3D 프린팅보다 훨씬 빠른 CNC 가공의 제조 효율성이 작용합니다.” 시장에 나와 있는 일부 프린터는 인상적인 인쇄 속도를 제공하지만 3D 인쇄는 일반적으로 생산보다 프로토타이핑에 더 많이 사용합니다. 일부 단순 구조 부품의 경우 CNC에서는 몇 분 안에 가공할 수 있지만 3D 프린터에서는 몇 시간이 걸릴 수 있습니다.
5, 모델 복잡성
3D 인쇄. 3D 프린팅은 부품에 대한 기하학적 제약이 거의 없는 모든 형태의 부품을 처리할 수 있습니다. FDM 또는 SLM/DMLS와 같은 대부분의 3D 기술에는 후처리 중에 제거할 수 있는 지지 구조가 필요합니다. 자유형 플라스틱 부품은 SLS 또는 MJF(Multi Jet Fusion)와 같은 분말 융합 공정을 사용하여 쉽게 제작할 수 있으며 지지대가 필요하지 않습니다. 고도로 복잡한 형상을 제조하기 위한 3D 프린팅의 능력.
CNC 가공. 물론 CNC는 상당히 복잡한 부품도 가공할 수 있습니다. 복잡한 부품을 만들기 위해 종종 5축 CNC 기계를 사용하더라도 도구가 구성 요소의 모든 표면에 도달할 수 없기 때문에 가공 공정 중에 위치를 다시 뒤집고 고정해야 합니다.
6. 비용
가격만 놓고 보면 CNC 밀링과 3D 프린팅의 차이가 정확한 결론으로 이어지지 않는 것 같다. 이는 재료, 수량, 가공 난이도 등 다양한 요인에 따라 다릅니다.
1개의 부품을 만들든 100개의 부품을 만들든 3D 프린팅으로 만든 단일 부품의 비용은 기본적으로 동일하게 유지되며 일반적으로 CNC 가공보다 저렴합니다. 100개 이상과 같은 대량의 부품의 경우 CNC 가공이 더 경제적입니다. Martin에 따르면 가장 흔한 오해 중 하나는 CNC 가공 서비스가 비싸다는 것입니다. 실제로 CNC 프로토타이핑은 부품당 약 20달러부터 시작할 수 있으며, 더 많은 수량을 제조할수록 단가가 급격히 떨어집니다.
7. 환경 보호
CNC 가공은 블랭크로 시작하여 다른 도구를 사용하여 과도한 재료를 제거합니다. 그 결과 다량의 미세먼지와 회수할 수 없는 작은 물질 조각이 남게 되어 청소 및 폐기가 필요합니다. 반면에 3D 프린팅 공정에서는 원자재를 프린터에 공급하여 레이어별로 부품을 만듭니다. 이 공정은 원재료만을 사용하여 엉망이나 낭비가 없기 때문에 보다 환경 친화적인 제조 공정입니다.
8. 사례 연구
더 직관적이고 이해하기 쉬운 두 가지 예를 통해 CNC 가공과 3D 프린팅의 차이점을 연구합니다. DDPROTOTYPE이 2년에 수행한 2021개의 프로젝트입니다. 플라스틱 쉘 가공 및 금속 브래킷 가공을 예로 들 수 있습니다.
플라스틱 하우징 프로토타입. 전자 제품용 플라스틱 쉘을 제조하는 것은 대량 생산에 앞서 중요한 단계입니다. 빠른 제조, 저렴한 비용, 단축된 개발 시간은 고객의 요구 사항입니다. 전자 하우징 등에 스냅, 리빙 힌지, 연동 조인트 및 기타 패스너가 있습니다. 이러한 기능은 모두 CNC 가공 또는 3D 프린팅(FDM 또는 SLS)으로 달성할 수 있습니다. CNC 또는 SLS를 사용하여 고정밀 및 미학적으로 만족스러운 플라스틱 프로토타입을 만들 수 있지만 데스크탑급 FDM은 처리 시간이 짧고 비용이 저렴합니다. DDPROTOTYPE은 표와 같이 각 프로세스의 비교를 요약합니다.
CNC 가공 | 데스크탑 FDM | SLS | |
비용 | $$ | $ | $$ |
일반적으로 사용되는 재료 | ABS, 나일론 | PLA, ABS, 나일론 | 나일론 |
배송 | 5 일 동안 | 1.5일 | 2Days |
정확성 | ±0.121mm | ± 0.485 mm | ± 0.287 mm |
FDM 3D 프린팅으로 제작한 저가형 하우징 프로토타입
임펠러의 금속 프로토타입.금속 임펠러는 높은 하중과 온도에서 작동할 수 있으며 정밀 샤프트에 맞아야 합니다. 고객은 임펠러의 치수가 더 정확하고 재료 품질이 더 좋아야 한다고 요구합니다.
CNC 가공 | SLM/DMLS | 바인더 분사 | |
비용 | $$ | $ $ $ $ | $ $ $ |
공통 재료 | 알루미늄, 스테인레스 스틸, 황동 | 스테인레스 스틸, 알루미늄, 티타늄, 인코넬 코발트 크롬 | 스테인리스 스틸, 인코넬 코발트 크롬, 텅스텐, 카바이드 |
정확성 | ± 0.022mm | ± 0.108mm | ± 0.214mm |
기계적 거동 | 매우 좋음 | 매우 좋음 | 좋은 |
9. 빠른 요약
명확한 답은 없으며 모든 장점으로 무장한 기술은 없으며 CNC 가공과 3D 프린팅 모두 고유한 장단점이 있습니다. 이는 재료, 리드 타임, 기하학적 복잡성, 정밀도, 수량 및 예산과 같은 요인에 따라 달라집니다. . DDPROTOTYPE은 참고용으로 비교 차트를 신중하게 요약했습니다.
CNC 가공 | 3D 프린팅 | |
기계적 성질 | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
프로토 타이핑 | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
비용 | 중대형 시리즈의 경우 더 저렴 | 소형 시리즈의 경우 더 저렴 |
처리 시간 | ⭐ | ⭐⭐⭐ |
폴리머 선택 | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
설계 복잡성 | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
치수 정확도 | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
세부 사항 및 해결 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ |
큰 부품 크기 | ⭐⭐⭐ | ⭐ |
좋음-⭐ 더 좋음-⭐⭐ 베스트-⭐⭐⭐ | ||
10. 올바른 제조 방법 선택을 위한 팁
올바른 제조 공정을 선택하기 전에 최종 결정을 내리기 전에 팁을 참조하십시오.
수량은 제조 방법 선택에 어떤 영향을 줍니까? 3D 프린팅을 선택하는 것은 소량의 부품 배치(50개 미만)가 필요할 때 고려할 가치가 있습니다. 수량이 100 ~ 1000 조각에 도달하면 CNC 가공이 더 좋습니다.
부품 제조가 복잡합니까? 소량이지만 매우 복잡한 맞춤형 부품의 경우 3D 프린팅이 더 저렴하고 빠릅니다. CNC 가공에는 더 많은 작업자와 설정이 필요하며 일반적으로 3D 프린팅보다 비용이 많이 듭니다.
어떤 재료가 필요합니까? CNC 가공은 더 성숙한 기술이기 때문에 호환 가능한 재료의 범위가 더 넓습니다. 그러나 티타늄이나 유연한 TPU와 같이 가공이 매우 어려운 금속 초합금 재료의 경우 3D 프린팅을 선택하는 것이 더 현명합니다.