CNC 与 3D 打印：有什么区别？

当您想创建新零件时，可以使用两种制造方法：CNC 加工和 3D 打印 g .尽管这两种流程在今天都是标准流程，但每个流程都在发展以满足不同的需求——因此了解哪种方法最适合您的需求非常重要。

CNC加工概述

计算机数控 (CNC) 是一种常见的减材制造 ，这意味着它划分出所需的组件 从大块材料。 麻省理工学院在 1950 年引入了这项技术 s ，并从此成为制造业的主食。因此，您还会听到人们称其为传统制造。

数控加工 可以生产坚固且尺寸精确的零件。它往往最适合需要坚固部件的发动机、飞机机械和其他领域。常见于木工、刻字、雕刻等行业。

工作原理

首先，工程师使用 CAD 或计算机辅助软件制作 2D 或 3D 模型 e .然后使用计算机辅助制造 (CAM) 程序将 CAD 文件翻译成指令。指令创建完成后，后处理程序会将其转换为特定指令，并将其传输到 CNC 机床执行。

这个过程通常从一块材料开始，一系列旋转工具和锋利的刀片将其切掉。一些更基本的机器沿三个轴移动，而更多高级机器有四个或五个 轴 . 步进或伺服电机 确保动作准确。

一些常见的数控机床类型有：

• 工厂 ，使用旋转切割工具来雕刻组件。
• 车床 ，在主轴上旋转材料。
• 研磨机 ，使用砂轮切割。
• 演习 ，它使用旋转钻头雕刻固定材料。
• 路由器 ，从木材、塑料和金属板切割大型组件。
• 等离子切割机 ，它使用等离子炬将二维形状切割成金属板。
• 激光切割机 ，它们是强大的切割工具 适合切割金属、塑料和木材

CNC 机器通常涉及使用多种工具，例如钻头和锯子，以进行所需的切割。 CNC 机床可以将各种工具组合成一个“单元”，以最大限度地提高效率。  大多数新的 CNC 机床都是完全电子化的。

3D 打印概述

3D 打印是增材制造的流行名称 ，即自下而上构建产品，一次添加一层。它于 1980 年代后期在麻省理工学院发明，首次用于原型设计 ，但其应用已经扩展到各个领域。

3D 打印和增材制造在医疗领域非常有用，它们可以制造器官、假肢和植入物 .食品工业也利用了这项技术，通过逐层挤压来生产食品 .艺术家经常用它来制作艺术品，而时装设计师则用它来制作他们的服装和珠宝。

3D 打印也有一些奇特的应用。人们可以用它来制作 3D 自拍 并创建珊瑚形状的结构来帮助修复受损的珊瑚礁 . NASA 甚至开发了一种零重力 3D 打印机来在他们的航天器上制造零件 英尺 .

工作原理

首先，工程师使用 CAD 制作 3D 模型。另一种选择是使用 3D 扫描仪，这是一种分析真实 3D 对象的形状和外观并从中创建数字模型的设备。第三种选择是使用摄影测量  软件，仅通过分析照片来帮助构建 3D 对象。

然后分析完成的模型是否存在错误，这些错误通常包括孔和相交的面 .

然后，一个称为切片器的程序通过将模型转换为一系列薄的 2D 层来为 3D 打印机准备模型，从而生成 G 代码文件。该文件包含一组打印机要执行的指令。

接下来，3D 打印机读取 G 代码文件并铺设材料，一次一层，生成一个 3D 对象。打印机沉积这些层的方式各不相同，但这里有一些常用的方法：

• 熔融沉积建模 ，它使用塑料长丝来生产产品。
• 选择性激光烧结 ，通过加热使金属粉末熔化。
• 选择性激光熔化 ，通过完全熔化材料来熔化金属粉末。
• 立体光刻 ，它利用光使分子链连接并形成聚合物。

根据模型的大小和复杂程度以及使用的方法，打印过程可持续数小时至数天。

有时后处理是必要的最后一步。该组件可能需要清洗、抛光或密封，然后才能使用。

3D 打印与 CNC 加工的主要相似之处

CNC加工和3D打印有一些基本的共同点：

• 他们根据 3D 模型制作 3D 产品。
• 他们会按照计算机的说明进行操作。
• 它们与 STL 和 OBJ 文件类型兼容 .
• 他们处于技术的最前沿。
• 它们在今天很常见。

然而，除了这些基本的相似之处，CNC 加工和 3D 打印满足的需求大相径庭，并提供不同的好处。

3D 打印和 CNC 铣削的主要区别

区分这两个过程的还有几个主要因素。

1。浪费

增材制造与减材制造的主要区别之一是它们产生的废物量。由于 CNC 加工会带走材料，最终会产生大量无法回收的废物。可以想象，清理工作往往很混乱。然而，3D 打印机只使用生产零件所需的精确材料量，因此之后无需进行清理。 3D 打印机产生的噪音也较小，因为它们在生产过程中不会振动。

2。文件类型

除上述两种文件格式外，CNC加工和3D打印使用的文件类型互不兼容。

3。零件尺寸

使用 CNC 铣削，您可以制作各种不同尺寸的零件。另一方面，在 3D 打印中，您制造的零件不能比打印床大。你可以 使用 3D 打印机生产大型组件，但它需要将组件分解成更小的部分，分别打印这些部分，然后组装它们。不用说，这会增加制作过程的大量时间。

4。材料可用性

CNC 制造可以使用各种材料 ，例如金属合金、木材、丙烯酸树脂、造型泡沫和热塑性塑料。相比之下，3D 打印机使用的材料数量有限，主要使用塑料、金属和聚合物。它们不能与高熔点金属一起使用。除了适应多种材料外，数控机床还易于适应使用新材料。另一方面，3D 打印机只能使用一种材料。

5。速度

CNC 和增材制造之间的另一个关键区别是速度。在批量生产产品时，CNC 加工速度更快，因为它涉及生产每个零件的机器装配线。一台 3D 打印机从头到尾完成整个产品，不太适合大规模生产。

6。生产

CNC 加工更精确，提供精确到微米的精度 .那是因为数控机床具有更高的公差能力。 3D 打印距离达到这个精度水平还很远。

7。重复性

CNC 机器每次都能以相同的方式始终如一地生产产品。

8。质量

由于具有更高的公差，CNC 机器可以生产出外观更光滑的产品。材料在制造过程中不会变形。然而，由 3D 打印机制造的零件往往会弯曲和翘曲，并且可以看到层线，尤其是在曲线周围。尽管一些 3D 打印机确实保证了高度的准确性，但它们仍然有时会失败 是 .两种制造方法都有几何限制。比如 CNC 可以生产很薄的壁，但 3D 打印在这方面有局限性，其末端执行器的尺寸往往决定了它的能力。

减材制造与增材制造

3D打印和CNC加工的另一个显着区别是一种是减材制造，另一种是增材制造。一种制造形式是通过去除材料来塑造零件，而另一种制造形式是通过添加材料来制造零件。

减材制造

CNC加工是减材制造的一种形式。机械师从一块材料开始，称为坯料。然后，他们使用旋转工具、钻头和刀具对坯料进行成型，并从中去除材料。坯料可以由塑料、木材或金属制成。

减材制造会以从坯料中去除的材料形式产生大量浪费。它的一个优点是在切割和成型零件时通常可以提供更高的精度。

增材制造

3D 打印采用增材制造方法。它不是从空白中切割材料，而是一次一层地向对象添加材料。这些层结合在一起，打印机继续添加它们，直到部件完成。增材制造中使用的材料通常包括树脂、金属粉末和塑料丝。

增材制造比减材制造产生的浪费更少。它还允许在零件形状方面有更大的自由度和灵活性。

选择制造类型时的关键决策因素

在考虑 CNC 加工与 3D 打印的优缺点时，您还必须权衡其他因素。

1。组件的复杂性

3D 打印由于采用了增材制造方法，通常更适合具有复杂几何形状的零件。不过，它只能用一种材料制造组件，因此用多种材料制造零件需要为每种材料使用一台 3D 打印机。

2。定制

3D 打印机也更擅长创造更多定制、独特的产品。艺术家经常使用它们来制作一件艺术品，而牙科等医疗行业则利用这项技术来制作适合特定患者的独特物品 .

3。周转时间

CNC 比 3D 打印快得多，尤其是在大规模生产中。这是因为通过从较大的材料中雕刻出来的东西通常比从无到有地创造东西所花费的时间更少。其他因素使 3D 打印机速度变慢：工作时，它们通常必须放慢速度才能使其正确。一旦 3D 打印机完成了产品的制作，这项工作还没有完成——您可能需要清洗或抛光组件。组件的形状会影响两种制造方法的速度。组件的表面积决定了 CNC 铣床完成产品的速度，而组件的总体积是决定 3D 打印需要多长时间的关键。

4。准确度

对于 CNC，您可以通过牺牲精度来提高生产速度——这很适合利用时间短且不需要高精度的情况，例如在测试原型时。另一方面，3D 打印机无法提高生产速度。唯一的办法就是购买一台速度更快的打印机。

5。灵活性

虽然生产组件的速度通常较慢，但 3D 打印机很灵活，可以在作业之间快速切换。因此，如果您要制作少量不同的物品，3D 打印可能是更好的选择。

6。费用

CNC 与 3D 打印的成本通常取决于您想要的物品数量。如果您想生产大量产品，CNC 是更好的选择，因为单位成本降低 .对于 3D 打印来说，无论你做多少，单位成本都是一样的，所以通常小批量更经济。然而，即便如此，对于涉及金属的产品，CNC 加工可能更具成本效益。 CNC产品的价格随着产品变得越来越复杂，对精度的要求也越来越高。无论项目的复杂程度如何，3D 打印产品的价格都保持不变。

7。产品体积

CNC适合大规模生产，因此一次可以产生更高的产量。一台 CNC 机器可以生产数百个零件 只需要一台 3D 打印机来制作一个。

8。组件材质

CNC 和 3D 打印机使用大部分不同的材料，因此您需要的材料有时会决定您必须使用哪种技术。 CNC 可以处理更广泛的材料，包括高密度金属、木材、蜡和塑料。因为它可以与重金属一起使用，所以它更适合为发动机、飞机和其他要求部件特别坚固和耐热的苛刻环境制造部件。 3D 打印机使用较少类型的材料，例如特定的塑料和树脂，这些材料通常不够坚固，无法用作发动机或其他机械的零件。 3D 打印机更适合制作个人在家使用的产品。

CNC 加工优于 3D 打印

3D 打印是一项较年轻的技术，尽管未来无疑会取得进步，但它提供的材料和优势仍然相对有限。以下是 CNC 加工的一些优势。

1。费用

在大多数情况下，CNC 加工更具成本效益。虽然 3D 打印机的单位成本保持不变，但使用 CNC 加工变得更便宜。

2。速度

如果您需要更快的产品并且不需要高质量，CNC 机器可以以更快的速度工作。

3。品种繁多

CNC 可以使用您想要的几乎任何材料制造产品 - 几乎可以是您想要的任何尺寸。

4。实力

CNC 机器可以制造出足够坚固的零件来制造发动机和飞机。

5。质量

它们可以制造出当今 3D 打印机无法比拟的高质量和高精度的产品。

6。一致性

由于它们的高精度，它们每次都会以相同的方式制作您的零件。

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尽管 CNC 和 3D 打印确实满足不同的需求，但 American Micro Industries 认为，在绝大多数情况下，CNC 是制造零件的更便宜、更快、质量更高的方法。查看我们提供的各种材料，并立即为您的零件索取 CNC 加工报价。