CNC 加工还是 3D 打印是更好的制造工艺？答案很简单：“视情况而定！”
许多车间依靠 CNC 加工作为其生产流程的支柱。然而，随着增材制造的兴起，越来越多的公司考虑将 3D 打印纳入工作流程，甚至更换他们的 CNC 机器。让我们概述一下 3D 打印可以为您做什么，以及如何最好地结合这两个过程。
CNC 加工或减材制造概述
CNC 加工使用计算机化工具机通过从毛坯中去除多余材料来生产所需的物体。它仍然是制造大中型零件的最具成本效益的工艺。作为一种久经考验的方法，CNC 机器可用于世界各地的车间，并且对整个工艺链有广泛的了解。它在可加工的材料、可生产的几何形状以及可实现的表面质量和公差方面用途广泛。因此，在很多情况下，数控加工仍然是首选的方法。
然而，CNC 加工仍然是一个高度专业化的过程，尤其是当几何形状具有更高的复杂性或涉及具有挑战性的材料时。CNC 加工还需要高技能的设计师和程序员，从而导致高昂的人员成本。通常需要特殊的夹紧工具，这些工具也必须设计和制造。这会增加零件成本，如果零件数量较少，则更是如此。此外，由于在对零件进行 CNC 加工时是从一块材料开始的，因此材料成本总是会更高，而且浪费量也会更多。
3D 打印或增材制造概述
尽管各种 3D 打印方法已被证明是一种可行的制造工艺，但它仍然不像传统机械加工那样普遍。但 FFF（熔丝制造）在各个工业分支中越来越受欢迎，用于生产中小批量的最终用途零件或原型。塑料熔化，然后通过喷嘴挤出，零件逐层堆积。除支撑结构外，仅使用构成最终部件的材料量，因此几乎不产生任何废物。物体直接打印在打印床的平面上，因此不需要夹具。设置 BigRep 打印机并开始打印只需要一点特定的知识。打印过程本身不以任何方式限制零件设计；几乎可以打印任何几何图形。这有助于克服设计和开发中既定的思维方式。Nikola Motor Company 技术运营经理 Riley Gillman 说：“你真的可以挑战工程流程和制造流程！”
由于基于层的过程，表面质量无法与铣削零件相媲美，并且可能需要在一定程度上进行后处理。尽管可以打印越来越多具有非常窄公差的零件，但通常无法匹配铣削零件的常见值。材料的选择也有限；FFF 只允许使用可熔化的塑料。
如何最好地使用大型 3D 打印机？
手动夹具和生产工具
这种在汽车装配过程中使用的手持式工具展示了一个典型的应用。超过 120 厘米长的部件最初计划用一块铝材铣削而成。然而，包括机器、人员和材料成本在内的总成本约为 10.000 欧元，预计完成时间约为两周。一家中国制造商报价 5.800 美元，交货时间相似。最后，决定在 BigRep PRO 上用 BigRep HI-TEMP CF 打印零件，耗时 32 小时。成本约为 790 美元，节省了 86%！对于处理该部件的用户来说，一个受欢迎的副作用是与铝制版本相比，重量减轻了约 50%。综合考虑，这是一个非常成功的用例。
3D 打印的最终用途部件
Boyce Technologies 使用 3D 打印在他们为 Verizon 制造的 5G 信息亭中生产最终用途部件。由于这些风道的特殊形状，铣削会花费很长时间，并且需要大量的准备时间和后处理。通过 3D 打印零件，不仅节省了时间和材料成本，还节省了支持准备和后处理所需的员工数量。使用大幅面增材制造的另一个好处是可以同时打印许多零件，从而可以最佳地利用打印机的构建体积。
如何结合3D打印和CNC加工？
通过将增材制造与其他制造工艺相结合，可以进一步增加增材制造的优势。3D打印物体可以在负载较高的地方用金属部件加固；黄铜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，以获得具有临界公差或所需表面质量的尺寸，甚至可以铣削螺纹。通过 3D 打印制作的夹具和固定装置以及夹紧和定位工具有助于与 CNC 机器一起工作。通过智能结合 3D 打印和 CNC 加工，用户可以从这两种工艺的优势中受益。
一个完美的例子，说明 3D 打印机在设计和制造简单的夹具（如定位或装配工具）时也有帮助，如下所示。在此应用中，Nikola 的 Gillman 的任务是找到一种将铝制零件牢固固定到位以进行 CMM 检查的方法。由于非常特殊的几何要求，铝制零件本身无法通过 3D 打印生产，因此必须在 CNC 机床上进行铣削。但是用铝制造夹具需要数控机床上的开放空间和大量原材料。因此，吉尔曼决定使用他的 BigRep PRO 来制作它。从创意到零件，只用了几个小时，材料成本不到 20 美元！
在过去几年中，由于外部供应商的可用性不断下降，Nikola Motor Company 经历了材料短缺的加剧。在这里，3D 打印机提供了灵活性和独立性。
Riley Gillman 总结了使用他的 3D 打印机的原因：“我们经常在非常具有挑战性的时间限制下生产大型零件。零件的几何形状起着很大的作用；有些零件太复杂，无法使用传统方法制造。有时我们根本没有预算使用 3D 打印以外的任何其他工艺！”
您如何从增材制造中获利？
当在短时间内需要大型零件或需要对单个零件进行多次迭代时，最常使用 3D 打印。3D 打印使您能够快速轻松地更改 3D 模型，然后在内部制造它们，从而大大缩短交货时间。功能原型的可用速度要快得多，您对最终产品的外观也有更好的了解。
使用 3D 打印对您有好处吗？
了解 3D 打印机背后的成本以及投资回报率对公司来说很重要。这是一个简单的例子：如果您使用 3D 打印服务为每个零件支付大约 5.000 美元，并且您每月需要 4 个类似尺寸的零件，那么您每月将花费大约 20.000 美元！当您开始将此与购买打印机的成本进行比较时，很明显购买打印机是一项值得的投资。
哪种工艺最适合您？
经过所有这些考虑，答案是“视情况而定！” 更容易理解。第一步应该始终是，确定哪种技术最适合您的部分及其预期用途。两种工艺各有优势，各有应用，因此 3D 打印不会完全取代 CNC 加工。
如果您的目标是将这两个过程结合起来，使它们相互补充，那么购买 3D 打印机将为您带来很多好处，包括：
- 增加灵活性和独立性
- 节省时间和成本
- 扩大制造组合
- 改善内部流程