3D-Druck vs. CNC-Bearbeitung: Was ist das Beste für das Prototyping?

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Sowohl der 3D-Druck als auch die CNC-Bearbeitung sind beliebte Methoden für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen, ebenso das Prototyping, das zur Herstellung verschiedener Teile und Komponenten in zahlreichen Branchen eingesetzt wird. Die sich entwickelnden Möglichkeiten des 3D-Drucks sind in den letzten Jahren in den Vordergrund getreten, während es Anbieter von CNC-Bearbeitung schon seit Jahrzehnten gibt. Wir sehen uns genau an, wie diese beiden Technologien im Vergleich zueinander stehen, wenn es um die Herstellung von Prototypen geht.

Was ist CNC-Bearbeitung und 3D-Druck?
CNC-Bearbeitung ist eine subtraktive Form der Fertigung, bei der Material von einem Werkstück „abgetragen“ wird, um eine gewünschte Endform oder ein Produkt herzustellen. Für die Subtraktion werden Schneidwerkzeuge verwendet, wobei CNC-Fräsen oder CNC-Drehen zu den bevorzugten Methoden gehören. Im Vergleich dazu ist die additive Fertigung (oder der 3D-Druck, wie er auch genannt wird) eine Produktionsmethode, bei der nach und nach Schichten eines digitalen (oder CAD-, Aluminium-) Entwurfs „hinzugefügt“ werden.

Kriterien für die Erstellung eines erfolgreichen Prototyps
Ein erfolgreicher Prototyp muss sowohl präzise als auch funktional sein, und oft ist die Geschwindigkeit, mit der er hergestellt werden kann, entscheidend. In der Prototyping-Phase sollten der Umfang der Materialien, die Nachhaltigkeit, Kosten, Genauigkeit und die Benutzerfreundlichkeit berücksichtigt werden. Im Folgenden gehen wir auf die Vorzüge der CNC-Bearbeitung und des 3D-Drucks für das Prototyping ein und erläutern, wie sie in den einzelnen Aspekten abschneiden.

Kosten
Die Kosten sind einer der wertvollsten Anhaltspunkte, wenn es darum geht, die beste Fertigungstechnologie zu finden. Es gibt jedoch zahlreiche Möglichkeiten, die Kosten zu bewerten. Zum Beispiel ist der 3D-Druck im Allgemeinen kostengünstiger, aber für die Massenproduktion ist die CNC-Bearbeitung in der Regel die beste Lösung. Die Kosten können auch eine Rolle spielen, wenn es um das Timing geht. Wenn Sie beispielsweise einen potenziell lukrativen Auftrag für einen Kunden, der dringend ein Produkt benötigt, nicht verpassen wollen, kann es finanziell vorteilhafter sein, einen 3D-Prototyp schnell mit additiver Fertigung herzustellen. Auch die Materialkosten sind ein wichtiger Faktor, da sie variieren können.

Nachhaltigkeit
Die additive Fertigung ist dafür bekannt, dass sie nachhaltiger ist, da die Methode weniger Abfall produziert. Bei der CNC-Bearbeitung wird Material entnommen, um ein Endprodukt herzustellen. Dadurch entsteht mehr Abfall, der oft zunächst gereinigt werden muss, bevor er entsorgt wird, was sich insgesamt negativ auf die Umwelt auswirkt.

Materialien
Obwohl Metall im 3D-Druck verwendet werden kann, wird in der Regel thermoplastisches Nylon als Fasermaterial verwendet. Dank seiner Haltbarkeit und Flexibilität kann dieses Material für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, sowohl für Endprodukte als auch für Prototypen. Es ist jedoch wichtig zu erwähnen, dass bei der CNC-Bearbeitung neben ABS auch Nylon zum Einsatz kommt und häufig Aluminium verwendet wird – eines der kostengünstigeren recycelbaren Materialien.

Genauigkeit
Obwohl sich die additive Fertigung ständig weiterentwickelt, hat die CNC-Bearbeitung im Vergleich zu Standard-3D-Druckverfahren wie SLS und FDM die Oberhand, wenn es um Präzision geht. In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt wird die CNC-Bearbeitung häufig eingesetzt, um detaillierte Teile präzise und schnell herzustellen. Das soll aber nicht heißen, dass der 3D-Druck nicht genau ist. Wenn Sie auf der Suche nach präzisen Teilen in kleinen Stückzahlen sind, ist der 3D-Druck in der Regel die finanziell beste Lösung.

Benutzerfreundlichkeit
Was die Benutzerfreundlichkeit betrifft, so gibt es bei der CNC-Bearbeitung wohl größere Hindernisse als beim 3D-Druck. Das liegt vor allem daran, dass die Bedienung der Maschinen ein gewisses Maß an Fachwissen erfordert. Der 3D-Druck hingegen erfordert viel weniger Beteiligung. Sobald eine Designdatei erstellt wurde, kümmert sich der 3D-Drucker um die Herstellung des Teils, unabhängig von weiteren manuellen Eingaben.

Fazit
CNC-Maschinen sorgen für eine glattere Oberfläche der Teile in der Großserienproduktion, während der 3D-Druck Geschwindigkeit, Einfachheit und Kosteneffizienz bietet. Daher ist es logisch, dass die CNC-Bearbeitung die bevorzugte Wahl für die Herstellung von Funktionsprototypen ist, die mechanische Festigkeit und Genauigkeit erfordern, um ihren Zweck zu erfüllen. In vielen Fällen sind jedoch die Geschwindigkeit und die niedrigen Kosten des 3D-Drucks die wichtigsten Faktoren. Die Prototyping-Phase ist oft eine Testphase, in der Anpassungen an den Komponenten vorgenommen und Entscheidungen über das endgültige Stück in Betracht gezogen werden können. Für die meisten Prototypen ist eine hohe Verarbeitungsqualität und eine große Produktionskapazität weniger erforderlich, so dass sich der 3D-Druck ideal für visuelle Prototypen eignet.