CNC 加工還是 3D 打印是更好的制造工藝？答案很簡單：“視情況而定！”

許多車間依靠 CNC 加工作為其生產流程的支柱。然而，隨著增材制造的興起，越來越多的公司考慮將 3D 打印納入工作流程，甚至更換他們的 CNC 機器。讓我們概述一下 3D 打印可以為您做什么，以及如何最好地結合這兩個過程。

CNC 加工或減材制造概述

CNC 加工使用計算機化工具機通過從毛坯中去除多余材料來生產所需的物體。它仍然是制造大中型零件的最具成本效益的工藝。作為一種久經考驗的方法，CNC 機器可用于世界各地的車間，并且對整個工藝鏈有廣泛的了解。它在可加工的材料、可生產的幾何形狀以及可實現(xiàn)的表面質量和公差方面用途廣泛。因此，在很多情況下，數控加工仍然是首選的方法。

然而，CNC 加工仍然是一個高度專業(yè)化的過程，尤其是當幾何形狀具有更高的復雜性或涉及具有挑戰(zhàn)性的材料時。CNC 加工還需要高技能的設計師和程序員，從而導致高昂的人員成本。通常需要特殊的夾緊工具，這些工具也必須設計和制造。這會增加零件成本，如果零件數量較少，則更是如此。此外，由于在對零件進行 CNC 加工時是從一塊材料開始的，因此材料成本總是會更高，而且浪費量也會更多。

3D 打印或增材制造概述

盡管各種 3D 打印方法已被證明是一種可行的制造工藝，但它仍然不像傳統(tǒng)機械加工那樣普遍。但 FFF（熔絲制造）在各個工業(yè)分支中越來越受歡迎，用于生產中小批量的最終用途零件或原型。塑料熔化，然后通過噴嘴擠出，零件逐層堆積。除支撐結構外，僅使用構成最終部件的材料量，因此幾乎不產生任何廢物。物體直接打印在打印床的平面上，因此不需要夾具。設置 BigRep 打印機并開始打印只需要一點特定的知識。打印過程本身不以任何方式限制零件設計；幾乎可以打印任何幾何圖形。這有助于克服設計和開發(fā)中既定的思維方式。Nikola Motor Company 技術運營經理 Riley Gillman 說：“你真的可以挑戰(zhàn)工程流程和制造流程！”

由于基于層的過程，表面質量無法與銑削零件相媲美，并且可能需要在一定程度上進行后處理。盡管可以打印越來越多具有非常窄公差的零件，但通常無法匹配銑削零件的常見值。材料的選擇也有限；FFF 只允許使用可熔化的塑料。

如何最好地使用大型 3D 打印機？

手動夾具和生產工具

這種在汽車裝配過程中使用的手持式工具展示了一個典型的應用。超過 120 厘米長的部件最初計劃用一塊鋁材銑削而成。然而，包括機器、人員和材料成本在內的總成本約為 10.000 歐元，預計完成時間約為兩周。一家中國制造商報價 5.800 美元，交貨時間相似。最后，決定在 BigRep PRO 上用 BigRep HI-TEMP CF 打印零件，耗時 32 小時。成本約為 790 美元，節(jié)省了 86%！對于處理該部件的用戶來說，一個受歡迎的副作用是與鋁制版本相比，重量減輕了約 50%。綜合考慮，這是一個非常成功的用例。

3D 打印的最終用途部件

Boyce Technologies 使用 3D 打印在他們?yōu)?Verizon 制造的 5G 信息亭中生產最終用途部件。由于這些風道的特殊形狀，銑削會花費很長時間，并且需要大量的準備時間和后處理。通過 3D 打印零件，不僅節(jié)省了時間和材料成本，還節(jié)省了支持準備和后處理所需的員工數量。使用大幅面增材制造的另一個好處是可以同時打印許多零件，從而可以最佳地利用打印機的構建體積。

如何結合3D打印和CNC加工？

通過將增材制造與其他制造工藝相結合，可以進一步增加增材制造的優(yōu)勢。3D打印物體可以在負載較高的地方用金屬部件加固；黃銅制成的嵌入螺母可以插入塑料部件中。印刷零件也可以加工，以獲得具有臨界公差或所需表面質量的尺寸，甚至可以銑削螺紋。通過 3D 打印制作的夾具和固定裝置以及夾緊和定位工具有助于與 CNC 機器一起工作。通過智能結合 3D 打印和 CNC 加工，用戶可以從這兩種工藝的優(yōu)勢中受益。

一個完美的例子，說明 3D 打印機在設計和制造簡單的夾具（如定位或裝配工具）時也有幫助，如下所示。在此應用中，Nikola 的 Gillman 的任務是找到一種將鋁制零件牢固固定到位以進行 CMM 檢查的方法。由于非常特殊的幾何要求，鋁制零件本身無法通過 3D 打印生產，因此必須在 CNC 機床上進行銑削。但是用鋁制造夾具需要數控機床上的開放空間和大量原材料。因此，吉爾曼決定使用他的 BigRep PRO 來制作它。從創(chuàng)意到零件，只用了幾個小時，材料成本不到 20 美元！

在過去幾年中，由于外部供應商的可用性不斷下降，Nikola Motor Company 經歷了材料短缺的加劇。在這里，3D 打印機提供了靈活性和獨立性。

Riley Gillman 總結了使用他的 3D 打印機的原因：“我們經常在非常具有挑戰(zhàn)性的時間限制下生產大型零件。零件的幾何形狀起著很大的作用；有些零件太復雜，無法使用傳統(tǒng)方法制造。有時我們根本沒有預算使用 3D 打印以外的任何其他工藝！”

您如何從增材制造中獲利？

當在短時間內需要大型零件或需要對單個零件進行多次迭代時，最常使用 3D 打印。3D 打印使您能夠快速輕松地更改 3D 模型，然后在內部制造它們，從而大大縮短交貨時間。功能原型的可用速度要快得多，您對最終產品的外觀也有更好的了解。

使用 3D 打印對您有好處嗎？

了解 3D 打印機背后的成本以及投資回報率對公司來說很重要。這是一個簡單的例子：如果您使用 3D 打印服務為每個零件支付大約 5.000 美元，并且您每月需要 4 個類似尺寸的零件，那么您每月將花費大約 20.000 美元！當您開始將此與購買打印機的成本進行比較時，很明顯購買打印機是一項值得的投資。

哪種工藝最適合您？

經過所有這些考慮，答案是“視情況而定！” 更容易理解。第一步應該始終是，確定哪種技術最適合您的部分及其預期用途。兩種工藝各有優(yōu)勢，各有應用，因此 3D 打印不會完全取代 CNC 加工。

如果您的目標是將這兩個過程結合起來，使它們相互補充，那么購買 3D 打印機將為您帶來很多好處，包括：

• 增加靈活性和獨立性

• 節(jié)省時間和成本

• 擴大制造組合

• 改善內部流程

馬路科技（RATC）成立于1996年，是以三維測量、三維掃描、逆向工程以及三維打印等先進技術為導向的科技公司，客戶主要來自汽車、航空航天以及消費品等產業(yè)。馬路科技共有八個服務點，有超過200名專家提供在地專業(yè)技術支持及服務。?