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CNC加工与3D打印的工艺特点比较

2021-09-06 阅读 1409

1. 尺寸精度

 

CNC加工的公差和可重复性都很好,非常到非常的零件都可以通过CNC加工出来。由于CNC设备刀具的形状,导致零件的内角总是有一个半径,但外表面可以有锋利的边缘并且可以加工得很薄。

 

不同的3D打印系统提供不同的尺寸精度。工业3D打印可以生产严格公差的零件。如果需要紧密的间隙,关键尺寸可以通过3D打印,然后在后处理期间进行加工3D打印部件的最小壁厚尺寸受到末端执行器尺寸的限制(例如FDM中的喷嘴直径或SLS中的激光光斑尺寸)。由于零件一次制造一层,因此可能会看到层线,尤其是在曲面上。

 

 

公差

最小壁厚

最大零件尺寸

CNC

±0.025-0.125mm

0.75 mm

铣削:2000*800*1000mm

车床:500mm

SLS

±0.300 mm

0.7-1.0mm

300*300*300mm

FDM

工业:± 0.200mm

桌面:±0.500mm

0.8-1.0mm

工业:900*600*900mm桌面:200*200*200mm

SLM/DMLS

±0.100 mm

0.40mm

230*150*150mm

粘结成型

±0.200 mm

2.0mm

380*355*735mm

 

2. 材料

 

CNC加工支持的加工材料除了金属外,还可以热塑性塑料、丙烯酸树脂、软木和硬木、造型泡沫和加工蜡

 

l 出色的机械和热性能,具有完全各向同性的行为。

l 由于胚料尺寸的尺寸限制(使用非标准胚料尺寸会增加成本)。

 

 

CNC常用材料

塑料

ABS、尼龙、聚碳酸酯、PEEK

金属

铝、不锈钢、钛、黄铜

 

3D打印主要用于塑料,较少用于金属。一些技术可以用陶瓷、蜡、沙子和复合材料生产零件。

 

l 种类繁多的材料,具有广泛的物理特性。

l 难以加工的材料(如 TPU 和金属高温合金)可以进行 3D 打印。

l  CNC 零件相比,机械性能可能较差(它们通常不是完全各向同性的)。

 

 

常见的3D打印材料

塑料

尼龙、PLA、ABS、ULTEM、ASA、TPU

金属

铝、不锈钢、钛、铬镍铁合金



 

3. 模型复杂度

 

在为CNC加工设计零件时必须考虑许多限制,刀具进入和间隙、保持或安装点,以及由于刀具几何形状而无法加工方角

 

某些几何形状无法通过CNC加工(即使使用5轴CNC系统),因为该工具无法访问组件的所有表面。大多数几何形状需要旋转零件才能访问不同的侧面。重新定位会增加加工和劳动时间,并且可能需要定制夹具和固定装置,从而影响最终价格。

 

CNC 相比,3D打印的几何限制很少。大多数技术(如FDM或SLM/DMLS)都需要支撑结构,并在后处理过程中将其移除。

 

可使用基于聚合物的粉末床融合工艺(例如SLS或MJF)轻松制造塑料自由形状、有机几何形状,因为它们不需要支撑。能够产生高度复杂的几何形状是 3D 打印的关键优势之一。

 

4. 制造工作流程

 

以下是CNC加工3D打印订单时的幕后情况:

 

CNC加工中,专家操作员或工程师必须首先考虑刀具选择、主轴速度、切削路径和零件的重新定位。这些因素都会极大地影响最终零件的质量和加工时间。加工完成后,零件即可使用或进行后处理。

 

3D 打印中,机器操作员首先准备数字文件(选择方向并添加支撑),然后将其发送到机器,在那里几乎不需要人工干预即可打印。打印完成后,需要对零件进行清洁和后处理,这是3D打印制造工作流程中劳动强度最大的方面。



 

5. 后期处理

 

许多表面处理/后处理方法都可以应用于CNC加工3D打印部件,以提高竣工部件的功能或美感。下面列出了最常见的后处理技术:

 

 

表面处理/后处理方法

CNC

喷砂、阳极氧化、喷涂、电镀

3D打印

喷砂、打磨抛光、微抛光、金属电镀

 

 

以上是CNC加工与3D打印的工艺特点比较,这些对你零件选择正确的技术至关重要,可以归结为以下经验法则:

 

l CNC加工最适合中到大量和相对简单的几何形状。

l 3D打印通常最适合小批量(或一次性原型)和复杂的几何形状。

l 在考虑金属时,即使数量很少,CNC加工也具有价格竞争力,但几何形状限制仍然存在。

l 当数量很大时,其他成型技术更适合。

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