Wird der Metall-3D-Druck die CNC-Bearbeitung ersetzen?
Veröffentlicht: 2021-05-20Seit vielen Jahren ist die CNC-Bearbeitung die bevorzugte Präzisionsfertigungsmethode. Dieser Prozess beinhaltet die Verwendung von Computersoftware, um Werkzeuge und Maschinen für die Herstellung von Teilen zu bewegen. Es gibt jedoch einen neuen Konkurrenten im Bild – den Metall-3D-Druck.
Der Boom von Industrie 4.0 führt dazu, dass immer mehr Entwickler ihre Türen für die Fertigung mit 3D-Druck öffnen. Die Metalladditivtechnik verändert weiterhin die Fertigungsindustrie. Zahlreiche Anwendungen dieser Technik rücken in den Vordergrund der Produktion.
Die häufig gestellte Frage in der Branche dreht sich heute um die Wahl zwischen CNC-Bearbeitung und 3D-Druck. Während sich der 3D-Druck als effektives Verfahren erweist, wird er die CNC-Bearbeitung ersetzen? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst einige Faktoren berücksichtigen, die Auswahlentscheidungen beeinflussen.
Wie verhält sich der Metall-3D-Druck im Vergleich zur CNC-Bearbeitung?
Der CNC-Frässervice ist seit seiner Entwicklung das Grundnahrungsmittel der Fertigung, während der 3D-Druck ein wenig neuartig erscheinen mag. Beim 3D-Druck werden Objekte jedoch später einzeln erstellt, was dazu beiträgt, Teile so effektiv wie möglich zu erstellen. Einer der größten Vorteile, die dieses System gegenüber herkömmlichen Methoden bietet, ist die Produktionsgeschwindigkeit.
Das bedeutet nicht, dass die Hersteller auf die CNC-Bearbeitung verzichten. Beide Produktionsansätze bieten Vorteile, die sie für unterschiedliche Zielsetzungen gut geeignet machen. Hier sind einige der Faktoren, die helfen, diese Prozesse und ihre Wirksamkeit zu vergleichen:
Genauigkeit
Wenn Sie die Oberflächenqualität von CNC-bearbeiteten Teilen mit 3D-Drucken vergleichen, werden Sie den Qualitätsunterschied bemerken. CNC-gefertigte Teile können so schnell wie erforderlich aus der Produktion auf den Markt gebracht werden. 3D-Drucke erfordern jedoch oft verschiedene Schritte, um die Produktionsaufgaben abzuschließen. Dieser empfindet das 3D-Druckverfahren als weniger effektives Verfahren als das CNC-Fräsen.
3D-Drucker haben nicht die Präzision, die für unternehmenskritische Anwendungen erforderlich ist. Selbst wenn Ingenieure die Selective Laser Melting-Technologie zum Drucken von 3D-Teilen aus Metall verwenden, kann ihre Genauigkeit nicht mit der von CNC-Maschinen mithalten. Zum Beispiel kann 5-Achsen-CNC-Fräsen eine mechanische Genauigkeit von 1 Mikrometer auf jeder Achse erzeugen. Diese Genauigkeit ist mit derzeit erhältlichen 3D-Druckern nicht möglich.
Geschwindigkeit
Der CNC-Fräsprozess beginnt mit der Bearbeitung eines Materialblocks, um die Designspezifikationen zu erfüllen. Dieser Prozess ist einer, der Genauigkeit gegen Geschwindigkeit eintauschen kann, wann immer Geschwindigkeit ein entscheidender Faktor wird. Dies gibt den Bedienern eine bessere Kontrolle über die Produktionszeit. Die additive Fertigung mit Metall dauert länger als subtraktive Verfahren.
Der herkömmliche 3D-Druckprozess beinhaltet die langsame Erstellung von Schichten, um nach und nach das gewünschte Produkt zu erhalten. Der 3D-Drucker bestimmt selbst die Geschwindigkeit des Prozesses. In einigen Fällen verwenden Hersteller schnellere Drucker, wenn die Geschwindigkeit ein Faktor wird. Selbst dann werden 3D-Drucker es schwer haben, mit CNC-Maschinen Schritt zu halten.
Es gibt mehrere 3D-Drucker, die es schwierig machen, sie mit CNC-Fräsen zu vergleichen. Darüber hinaus erfordert die 3D-Druckausgabe Nachbearbeitungsprozesse, wodurch sich die Zeit für die Herstellung von Komponenten verlängert. Im Allgemeinen bietet die CNC-Bearbeitung Geschwindigkeitsvorteile gegenüber dem 3D-Druck.
Kosten
Vergleiche zwischen den Kosten für 3D-Druck und CNC-Fräsen sind oft sehr allgemein gehalten. Die Definition von Einheiten variiert normalerweise zwischen Materialien, Kunden und Jobs. Preisüberlegungen sind einer der Hauptfaktoren bei der Entscheidung zwischen der Verwendung einer CNC-Fräse oder eines 3D-Druckers.
Wenn es um den Einsatz von CNC-Maschinen zur Herstellung von Teilen geht, sind kleine Stückzahlen in der Regel mit höheren Stückkosten verbunden. Große Chargen sind jedoch oft wirtschaftlicher, was CNC ideal für die Massenproduktion macht. Die Stückkosten für Produkte können hier je nach Präzision und Komplexität der Ausgabe steigen. Die höheren Kosten können auf die erforderlichen größeren Werkzeugwege und die für die Fertigstellung des Auftrags benötigte Zeit zurückzuführen sein.
Beim Metall-3D-Druck hingegen kostet jede Ausgabeeinheit gleich viel. Der Preis der Ausgabeeinheit bleibt unabhängig von der Chargengröße konstant. Gleiche Kosten für jede Einheit bei Kleinserienproduktionen sind von Vorteil. Einheitliche Stückkosten bei Großserienproduktionen können jedoch zum Problem werden.
Produktionsgröße
3D-Drucker verwenden additive und Schichtverfahren, was sie für die Produktion großer Stückzahlen ungeeignet macht. Aktuelle 3D-Technologien können nur von der Herstellung kleiner kundenspezifischer Teile bis hin zu mittelgroßen Objekten skalieren.
Auf der anderen Seite sind CNC-Fräser in der Lage, zwischen der Erstellung kleiner und größerer Ausgaben zu skalieren. Der Umfang der erstellten Teile hängt oft von den Fähigkeiten der Maschine ab. Oft hängt der Maßstab auch von den Rohstoffen ab, die an der Produktion beteiligt sind.
Obwohl 3D-Drucker sich weiterentwickeln wollen, um größere Produkte herzustellen, haben sie derzeit nicht die Kapazität für eine umfangreiche Produktion wie die CNC-Maschinen. Darüber hinaus schränkt die für den 3D-Druck benötigte Zeit die Machbarkeit und Skalierbarkeit der Technologie ein. Seine Flexibilität ermöglicht jedoch einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Jobs.
3D-Druck, eine Ergänzung zur CNC-Bearbeitung
Unternehmen, die den 3D-Metalldruck verwenden, haben die Vision, die Stückkosten zu senken, um additiv gefertigte Komponenten in Richtung Großserienproduktion zu bewegen. Dies wird dieses Verfahren in Richtung der Industrie für High-End-Produktionsteile verschieben.
Neue Technologien bewegen sich stetig in diese Richtung. Die additive Metallfertigung nimmt heute einen guten Platz zwischen dem Prototyping und der Serienfertigung ein. Außerdem sehen wir jetzt Fälle, in denen der 3D-Druck komplexe Geometrien erzeugt. Damit bietet es in solchen Fällen schnellere und kostengünstigere Lösungen.
Trotz des vielversprechenden Charakters dieser additiven Metalltechnologien werden sie die CNC-Bearbeitung nicht vollständig ersetzen. Zumindest werden sie das so schnell nicht tun. Vielmehr wird der 3D-Druck in seiner eigenen großen Nische innerhalb der umfangreichen Palette von Metallherstellungsprozessen bleiben. Gleichzeitig wird auch das CNC-Fräsen seinen Platz für ein breites Anwendungsspektrum behalten. Dies gilt insbesondere für Teile, die extrem enge Toleranzen erfordern.
Darüber hinaus müssen 3D-gedruckte Teile normalerweise eine Nachbearbeitung durchlaufen. Dazu gehören häufig Reinigen, Waschen, Polieren und einige andere. Auf der anderen Seite ergibt nur ein kleiner Teil der CNC-Bearbeitung endkonturnahe Teile für enge Toleranzen. Daher werden Metallzusatzteile und CNC-Frästeile noch jahrelang nebeneinander existieren. Diese Technologien werden sich für mehrere Hersteller in der 4.0-Industrie ergänzen.
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