Es ist einfach, erschwingliche Metallprototypen mit Rapid-Prototyping-Technologien herzustellen, aber ist es besser, CNC-Bearbeitung oder Metall-3D-Druck zu verwenden? In diesem Artikel werden die jeweiligen Vorteile jedes Herstellungsverfahrens betrachtet.
Es kann verlockend sein, sich die CNC-Bearbeitung als einen Produktionsprozess und den 3D-Druck als einen Prototyping-Prozess vorzustellen. Schließlich ist CNC in der Lage, hochpräzise Teile aus Metallen in Industriequalität herzustellen, während die additive Fertigung niedrige Anlaufkosten aufweist und für Einzelteile vor Ort optimiert ist.
Aber die Realität ist komplizierter. Ja, der 3D-Metalldruck ist ein hervorragendes Prototyping-Werkzeug, aber mit dem richtigen Ansatz kann auch die CNC-Bearbeitung eines sein. Daher kann es schwierig sein, sich zwischen den beiden zu entscheiden.
Beim Vergleich der CNC-Bearbeitung mit AM für Metallprototypen müssen zahlreiche Faktoren berücksichtigt werden: die Kosten des Prozesses, die Materialverfügbarkeit, die Skalierbarkeit, die Brückenproduktion und vieles mehr.
Dieser Artikel befasst sich mit den jeweiligen Vorteilen der CNC-Bearbeitung und der additiven Fertigung und betrachtet Situationen, in denen das eine besser ist als das andere.
CNC vs. AM: Premium vs. Economy?
Auf den ersten Blick scheint die CNC-Bearbeitung eine größere Investition zu sein als der 3D-Druck. 3D-Drucker sind selbst in kleinen Büros allgegenwärtig, während CNC-Maschinen teure professionelle Geräte sind, die nur für ernsthafte Projekte verwendet werden. Low-End-Desktop-3D-Drucker können nur ein paar hundert Dollar kosten; Alle CNC-Maschinen kosten weitaus mehr.
Bei Metallprototypen ist die Unterscheidung jedoch nicht so klar. Metalladditive Fertigungssysteme sind im Verbraucherpreisbereich nicht erhältlich, daher sind Metall-3D-Drucker und CNC-Maschinen preislich vergleichbar.
Darüber hinaus kommt es bei der Bestellung von Prototypen über ein Fertigungsnetzwerk wie RapidDirect nur auf die Kosten der Teile an. Sie als Kunde müssen sich keine Sorgen um die Investitionen der Maschinenwerkstatt machen.
Gibt es also einen großen Preisunterschied zwischen bearbeiteten und 3D-gedruckten Metallprototypen? Kurz gesagt: Nein. Fortschritte in der CNC-Bearbeitung haben den Prozess effizienter denn je gemacht, was bedeutet, dass Ingenieure bearbeitete Teile schnell und in großen Mengen herstellen können. Darüber hinaus bleibt Metall-AM am teureren Ende des 3D-Druckspektrums.
Daher sollte bei der Entscheidung zwischen CNC-gefrästen und 3D-gedruckten Prototypen nicht nur das Budget berücksichtigt werden.
Vorteile der CNC-Bearbeitung für Metallprototypen
Die CNC-Bearbeitung ist ein bewährtes Herstellungsverfahren für Metallteile aller Art in verschiedenen Branchen. Es wird auch häufig sowohl für die Produktion als auch für die Prototypenherstellung verwendet, wobei Maschinenwerkstätten auf der ganzen Welt häufig Aufträge für visuelle, mechanische und finale Metallprototypen entgegennehmen.
Zu den Vorteilen der CNC-Bearbeitung gehören stabile Teile, Skalierbarkeit und enge Toleranzen, sodass das Verfahren in vielen Situationen dem additiven Verfahren vorzuziehen ist.
Mechanische Eigenschaften
CNC-Bearbeitung und AM bearbeiten Metall auf grundlegend unterschiedliche Weise. Wo Prozesse wie das selektive Laserschmelzen (SLM) Teile Schicht für Schicht aus geschmolzenem Pulver aufbauen, schneidet die CNC Material von einem Stück extrudiertem Metall ab, das als „Rohling“ bezeichnet wird.
Während mit AM die Herstellung relativ stabiler Prototypen möglich ist, sind die mechanischen Vorteile von CNC erheblich. Der extrudierte Metallrohling ist physikalisch konsistent und erfordert keine Haftung zwischen den Schichten. Da es sich um einen massiven Block handelt, können damit starke, robuste Prototypen mit minimalen Verformungen hergestellt werden.
Skalierbarkeit
Bei sehr, sehr geringen Stückzahlen kann es schneller und kostengünstiger sein, bei Metallprototypen die AM-Bearbeitung der CNC-Bearbeitung vorzuziehen. Das liegt daran, dass der 3D-Druck trotz der relativen Langsamkeit des Druckprozesses kurze Rüstzeiten hat.
Bei mehr als einer Handvoll Einheiten ist CNC jedoch kostengünstiger und effizienter als die Alternative.
Dies hat mehrere Auswirkungen. Auch wenn die Herstellung eines einmaligen Prototyps im 3D-Druck günstiger ist, kann die CNC-Bearbeitung auf lange Sicht deutlich wirtschaftlicher sein. Denn wenn das Projekt vergrößert werden muss und mehr Einheiten benötigt werden, ist es einfacher und schneller, die Auftragsgröße mithilfe der CNC-Bearbeitung zu erhöhen.
Ein bearbeiteter Prototyp ist eine Abkürzung zur Massenproduktion; Ein 3D-gedruckter Prototyp ist es nicht.
Enge Toleranzen
Im Allgemeinen ist die CNC-Bearbeitung weitaus genauer als der 3D-Druck, was bedeutet, dass Metallprototypen mit einer CNC-Maschine mit viel engeren Toleranzen bearbeitet werden können.
Die CNC-Toleranzen können im High-End-Bereich bis zu ±0.025 mm betragen 3D-Drucker aus Metall kann im Allgemeinen nur bis zu ± 0.200 mm betragen.
Metallteile sind auch bei der Herstellung mit einer CNC-Maschine sehr reproduzierbar. Dies ist während der Produktion wichtiger, kann aber auch bei der Erstellung mehrerer Prototypen für mechanische Tests von Vorteil sein.
Vorteile von AM für Metallprototypen
In den meisten Prototyping-Situationen erzeugt die CNC-Bearbeitung bessere Metallteile, die für eine Hochskalierung und Brückenproduktion geeignet sind.
Die additive Fertigung bietet jedoch mehrere wichtige Vorteile.
Geschwindigkeit und Preis für Einzelstücke
Bei Prototypen, die in einem unglaublich kurzen Zeitrahmen hergestellt werden müssen, ist möglicherweise einfach nicht genügend Zeit für die CNC-Bearbeitung vorhanden, weshalb AM die offensichtliche Lösung ist. Die Rüstzeiten sind kurz, sodass Teile innerhalb weniger Tage in 3D gedruckt und geliefert werden können.
Interne Geometrien
3D-Drucktechnologien können sehr komplexe Formen mit ungewöhnlichen Geometrien erzeugen – sogar im Inneren.
(Bild von Autodesk)
Solche Innengeometrien können mit einer CNC-Maschine nicht nachgebildet werden, da das Schneidwerkzeug einer Maschine nicht in das Innere eines Teils gelangen kann, ohne in die Außenseite einzudringen. Beim 3D-Druck hingegen wird ein Teil in Querschnittsschichten aufgebaut, sodass es praktisch keine geometrischen Einschränkungen gibt.
Wann sollte man sich für CNC und wann für AM entscheiden?
Bei der Erstellung von Metallprototypen ist im Allgemeinen die CNC-Bearbeitung vorzuziehen, da bei diesem Verfahren wiederholbare, präzise Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften entstehen. Die Wahl des idealen Verfahrens hängt jedoch von Ihrer Situation und Ihren spezifischen Anforderungen ab.
Zu den Situationen, in denen CNC gegenüber AM vorzuziehen sein kann, gehören:
• Wenn der Metallprototyp besonders stark sein muss
• Wenn enge Toleranzen erforderlich sind
• Wenn viele Kopien des Prototyps erforderlich sind
• Wenn die Möglichkeit besteht, das Projekt in Zukunft auszuweiten
• Wenn der Prototyp abgerundete Kanten oder Radien erfordert
Zu den Situationen, in denen AM der CNC vorzuziehen sein kann, gehören:
• Wenn ein oder nur eine Handvoll Prototypen benötigt werden und die Kriterien aus der obigen Liste gelten nicht
• Wenn der Prototyp eine komplexe Innengeometrie erfordert
• Wenn die Frist sehr knapp ist
Wenn noch unklar ist, welches Herstellungsverfahren für Ihre Metallprototypen die beste Vorgehensweise darstellt, ist dies die einfachste Lösung Nimm Kontakt mit uns auf mit einem RapidDirect-Experten, der Sie durch den Prozess begleiten kann.
