1. Home
  2. »
  3. 博客
  4. »
  5. 上手指南
  6. »
  7. 聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

聚合物CNC加工对比3D打印:选择合适方法的检查清单

本文讨论了加工和打印聚合物之间的主要差异,并提供了选择合适的选项的检查清单。

有些聚合物,如多种类的材料,如ABS、尼龙或PC,既可以进行CNC加工,也可以进行3D打印,因此何时使用聚合物CNC加工,何时使用3D打印是一个常见问题。本文将为您详细介绍CNC加工和3D打印聚合物之间的主要差异,并提出几个需要您自身先明确的问题,以帮助您选择合适的选项。

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。

图片展示了工具去除材料的过程(从上至下)

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。

图片展示了逐层构建部件的过程(从下至上)

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,择幂科技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)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。

我们用择幂科技即时报价引擎来查阅这个参考模型的价格。

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)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。

图表中的价格数据来源于择幂科技即时报价引擎

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SLSFDM进行制造,因为它们不需要支撑结构。尽管FDMSLA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。

无法通过数控机床加工制造的复杂设计

结论:如果您的设计具有无法通过CNC加工实现的特征,请考虑选择3D打印。

需要哪些尺寸和公差?

相比于3D打印,CNC加工能够提供更优越的性能特性和更高的尺寸精度。如果您的产品需要独特设计并具备严格的公差要求,对于机械关键部件而言,3D打印可能并非更优选择。

公差最小层厚度最大构建体积
CNC ± 0.025 – 0.125 毫米切削深度0.01 毫米最大尺寸为2000 x 800 x 1000 mm毫米
SLS± 0.3 毫米0.1-1.5 毫米最大尺寸为340 x 340 x 605毫米
FDM± 0.3 毫米0.2-0.8 毫米最大尺寸为914 x 610 x 914毫米
MJF± 0.3 毫米0.08 毫米最大尺寸为380 x 284 x 380 mm毫米

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)材料和柔性塑料如热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。

通过SLS制造的柔性热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU(来源:Simplify3D)

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。以下是简要总结信息供快速参考。

聚合物CNC加工3D打印
机械性能⭐⭐⭐
原型制作⭐⭐⭐
成本 中大批量生产成本更低小批量生产成本更低
交货时间⭐⭐⭐
聚合物选择⭐⭐⭐⭐⭐
设计复杂性⭐⭐⭐⭐⭐
尺寸精度⭐⭐⭐
细节和分辨率⭐⭐⭐⭐⭐
大尺寸部件⭐⭐⭐
好-⭐     较好-⭐⭐    最好-⭐⭐⭐

要了解哪种方法最适合您的特定工作并比较价格,请查看择幂科技实时报价引擎

推荐阅读:3D打印加工服务 CNC加工打样