Der 3D-Druck ist eine aufstrebende Technologie mit vielen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren. Es gibt viele Gründe, sich für den 3D-Druck zu entscheiden. Allerdings gibt es auch einige Probleme, wie z.B. die begrenzte Effektivität des 3D-Drucks für die Massenproduktion und die eingeschränkte Geschwindigkeit und Zugänglichkeit. Eine andere Option für die Low-to-Mid-Produktion ist die CNC-Bearbeitung (computergestützte numerische Steuerung), eine weit verbreitete, subtraktive Technik. In diesem Artikel vergleichen wir die Vor- und Nachteile beider Methoden, um herauszufinden, welche Technologie am besten geeignet ist.
Subtraktive vs. Additive Fertigung
Der Hauptunterschied zwischen 3D-Druck und CNC-Bearbeitung liegt darin, dass 3D-Druck eine Form der additiven Fertigung ist, während CNC-Bearbeitung subtraktiv ist. CNC-Bearbeitung verwendet einen Materialblock (Rohling) und schneidet Material ab, um das Endprodukt zu erhalten. Fräser und Spinnwerkzeuge kommen hierbei zum Einsatz. Die CNC-Bearbeitung bietet ein hohes Maß an Genauigkeit und ist mit vielen Materialien kompatibel, darunter Holz, Metalle und Kunststoffe.
Beim 3D-Druck oder der additiven Fertigung werden Objekte Schicht für Schicht aus Materialien wie Kunststofffilamenten (FDM), Harzen (SLA/DLP), Kunststoff- oder Metallpulver (SLS/DMLS/SLM) hergestellt. Mit einer Energiequelle wie einem Laser oder einem beheizten Extruder werden die Schichten dieser Materialien zu einem fertigen Objekt verfestigt. Die Vorteile des 3D-Drucks liegen in der Formfreiheit, den Anwendungen in verschiedenen Bereichen, der Genauigkeit, Geschwindigkeit und der Möglichkeit, Kosten und Gewicht der Objekte zu reduzieren.
Materialien
Sowohl der 3D-Druck als auch die CNC-Bearbeitung sind mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel, darunter Kunststoffe und Metalle. Der 3D-Druck konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf Kunststoffe, obwohl sich dies in Zukunft ändern könnte, da Hersteller wie 3D Systems, Arcam, Desktop Metal und Markforged bessere und kostengünstigere Möglichkeiten zum 3D-Druck von Metall entwickeln.
Zu den am häufigsten bei der CNC-Bearbeitung verwendeten Kunststoffen gehören ABS, Nylon (PA66), Polycarbonat (PC), Acryl (PMMA), Polypropylen (PP), POM und PEEK. Aluminium ist das am häufigsten verwendete Metall bei der CNC-Bearbeitung, insbesondere für die Herstellung von Prototypen in verschiedenen Branchen. Andere häufig verwendete Metalle sind Edelstahl, Magnesiumlegierung, Zinklegierung, Titan und Messing.
Beim 3D-Druck werden häufig Thermoplaste wie ABS, PLA, Nylon, ULTEM sowie Fotopolymere wie Wachs oder biokompatible Harze verwendet. Einige Nischen-3D-Drucker ermöglichen auch das Drucken von Objekten aus Sand, Keramik und sogar lebenden Materialien. Die gebräuchlichsten Metalle, die beim 3D-Druck verwendet werden, sind Aluminium, Edelstahl, Titan und Inconel.
Benutzerfreundlichkeit
Der 3D-Druck ist bekanntermaßen einfacher zu bedienen als die CNC-Bearbeitung. Nachdem die Datei vorbereitet wurde, müssen Sie nur noch die Ausrichtung, Füllung und Unterstützung des Bauteils auswählen. Sobald der Druck gestartet wurde, ist kein weiteres Eingreifen erforderlich. Die Nachbearbeitung hängt von der Technologie ab und ist oft einfach.
Die CNC-Bearbeitung hingegen ist ein arbeitsintensiverer Prozess. Ein erfahrener Bediener muss zwischen verschiedenen Werkzeugen, Werkzeugdrehzahlen, Schneidpfaden und Materialneupositionierung wählen. Es gibt auch Nachbearbeitungstechniken, die mehr Zeit in Anspruch nehmen können.
Genauigkeit, Größenbeschränkungen und geometrische Komplexität
In Bezug auf die Toleranz ist die CNC-Bearbeitung allen 3D-Druckverfahren überlegen. Bei minimalen Schichtdicken ist der 3D-Druck jedoch nicht so präzise wie DMLS. Pulverbettfusion 3D-Druckverfahren wie SLS und DMLS haben jedoch begrenzte Bauvolumina. Selbst Technologien wie FDM mit größeren Bauvolumina können nicht mit der CNC-Bearbeitung konkurrieren.
Der 3D-Druck hat den Vorteil, dass er Objekte mit hoher geometrischer Komplexität herstellen kann. Technologien wie SLS und Multi Jet Fusion von HP können dies sogar ohne Supportstrukturen erreichen.
Kosten
Die Kosten für den 3D-Druck hängen von der Anzahl der benötigten Teile und der Geschwindigkeit ab. Für größere Mengen ist die CNC-Bearbeitung in der Regel günstiger. Der 3D-Druck ist jedoch besser geeignet, wenn Sie Ihre Prototypen oder Teile schnell benötigen. Es gibt jedoch weitere Faktoren zu beachten, wie z.B. die Kosten der Materialien und die Reparatur oder der Austausch von Maschinen.
Umweltfreundlichkeit
Bei der CNC-Bearbeitung fällt immer Abfallmaterial an, das entsorgt werden muss. Beim 3D-Druck hingegen entsteht nur wenig Abfallmaterial. Dies macht den 3D-Druck umweltfreundlicher.
Fazit
Es gibt keine perfekte Technik, die für alle Anwendungen geeignet ist. Die geeignetste Methode hängt von verschiedenen Faktoren wie Material, geometrischer Komplexität, Fertigungsvolumen und Budget ab. Wenn Sie sich unsicher sind, empfehlen wir Ihnen, sich an einen Fachmann zu wenden. Obwohl beide Methoden wertvolle Technologien sind, ist es wichtig, die richtige Wahl für Ihren spezifischen Bedarf zu treffen.
Welche Methode bevorzugen Sie? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit!
