聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

上手指南 黎曰俊 2024-09-14T12:09:16

两种方法:减材制造和增材制造

尽管最终结果可能相似,但CNC加工和3D打印的操作方式却截然相反

CNC加工(减材制造过程)

CNC加工是一种减材制造工艺,从一块固体塑料材料开始,通过使用各种锋利的旋转工具或刀具去除多余的材料,将其切割或塑型为所需的产品。

聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

3D打印(增材制造过程)

3D打印属于增材制造,这意味着初始材料是逐层构建的,而不是像减材制造那样去除材料。3D打印通过读取虚拟计算机设计,使用材料丝或粉末将其再现为真实、可触的三维物体。

聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

在CNC加工和3D打印之间进行选择的检查清单

在面临选择CNC加工或3D打印制造聚合物部件的选择时,建议您回答以下几个基本问题。

我的部件需要多大强度?

CNC加工部件是各向同性的,通常在机械和热性能方面优于3D打印部件,后者由于逐层构建而呈现各向异性,因此可能在层与层之间存在结构上的弱点。

结论:如果部件的强度是首要考虑因素(例如机械的功能部件),则建议选择CNC加工。如果可以牺牲一些强度以换取美观或其他特性,3D打印是一个不错的选择(例如用于原型制作)。

多久可以拿到成品?

如果上述部件需要使用ABS材料制造,Omake采用热塑性材料熔融沉积成型(FDM)技术进行3D打印的平均交货时间为3至5个工作日,而CNC加工的交货时间则需要10天左右。

结论:如果需要快速获得零件,建议选择3D打印。

需要多少部件?

部件数量是决定生产工艺的关键因素。对于大批量生产,CNC加工相比于批量打印部件更具成本优势。对于低产量(少于10件),3D打印更加合适且成本更低。对于采用ABS、PC、尼龙等低成本塑料的简单3D打印工艺,如热塑性材料熔融沉积成型(FDM)或激光烧结成型(SLS),无论是单个部件还是小批量(相同或不同的)部件,3D打印无疑是更优选择。对于中等批量生产,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)也是一个可行且常见的选项。

我们用Omake即时报价引来查阅这个参考模型的价格。

聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

根据上述参考部件,CNC加工丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、热塑性材料熔融沉积成型(FDM)丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)灰色聚酰胺12(PA12)这三种技术的单件成本分析如下。这表明,数控机床加工的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)单件价格显著下降,而热塑性材料熔融沉积成型(FDM)保持不变,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)的价格略有下降。在大批量生产(例如超过500件)时,CNC加工加工丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的价格将低于其他任何的3D打印技术,尤其是对于那些需要去除比打印更多材料的部件。

结论:小批量生产建议选择3D打印,中大批量生产建议选择CNC加工,因为数量增加后成本会显著降低。对于中等批量生产,可以考虑使用惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)3D打印技术,因为该技术可以同时打印多个部件,从而降低单个部件的成本。

我的设计可以通过减材制造加工吗?

塑料的自由形式,有机几何形状可以轻松地通过基于聚合物的粉末床熔融工艺,如SLS或FDM进行制造,因为它们不需要支撑结构。尽管FDM或SLA使用支撑结构,这些支撑也可以在后处理过程中移除。生产高度复杂几何形状是3D打印的关键优势之一。在数控机床加工中,一些复杂的几何形状(如晶格结构设计)是无法实现的,因为工具无法接触到组件的所有表面。

相较而言,CNC加工在赋予材料机械性能方面显然比3D打印更胜一筹。考虑到医疗和航空航天等领域对精密组件的要求,CNC加工是更优选择,因为它几乎没有误差的余地。

与常见的3D打印技术如FDM、SLS或MJF相比,CNC加工能制造更大的部件。

结论:如果您需要严格的公差、精确尺寸以及大尺寸的组件,请选择CNC加工。

需要哪种材料?

虽然有些聚合物既可以加工也可以打印,例如ABS、PA、PC,但在具备先进性能方面,3D打印提供了更多选择。例如,像数字光学合成中使用的连续液态界面生产树脂(CLIP)材料和柔性塑料如塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)这样的特殊树脂,具有高性能和灵活性,在CNC加工中并不适用。

聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

结论:如果您需要刚性塑料如ABS、PC或PA,可以选择CNC加工或3D打印;而对于柔性和树脂类塑料,3D打印是唯一的选择。

快速检查

由于这两种技术都非常有竞争力和实用性,因此没有确定的解决方案。最适合的选择取决于上述讨论的材料、几何复杂性、制造量和预算。