CNC加工 vs 3D打印：产品设计师必知的核心洞见

您是寻求创建原型或量产的产品设计师吗？如果是，在选择CNC加工还是3D打印制造产品时，您可能处于十字路口。

CNC加工和3D打印——当今最流行的两种制造方法——几乎能制造任何产品设计。但每种方法有独特操作模式、优势和能力，适合不同工程设计场景。

本文将覆盖选择CNC加工或3D打印前需评估的关键领域。此外，提供关于各工艺、可制造特征、材料适用性、后处理选项的有用信息。

工艺对比：CNC加工 vs 3D打印

CNC加工和3D打印操作相似：将3D CAD（计算机辅助设计）模型转换为计算机指令集自主制造零件。但制造方式不同。

CNC加工是减材制造方法。通过切削刀具从块料（或工件）去除材料创建所需零件。计算机数控（CNC）技术控制切削刀具（和工件）运动序列创建所需零件。

图1：CNC加工流程

3D打印是增材制造方法。通过逐层添加材料形成所需产品。过程无需专用工装或夹具。

图2：3D打印流程

CNC加工的减材特性使其能创建广泛复杂几何形状，最小特征尺寸1mm。例如，CNC铣床适合制造孔、角度切削、腔体；CNC车床更适合复杂圆柱形状。

图3：CNC铣削件渲染

但用CNC机床制造隐藏特征和倒扣可能有挑战。

3D打印消除CNC加工的几何挑战和限制，允许制造复杂几何形状。但大多数3D打印机最小特征尺寸0.25-0.8mm，大批量零件制造成本和交期高得多。

更重要的是，产品尺寸微小变化可能显著增加3D打印制造成本。

例如，图4所示100x100x100mm立方体3D CAD模型。您会惊讶地发现：它体积是80x80x80mm立方体的两倍。因此，若决定3D打印这个大体积零件，预期用料翻倍、成本翻倍。

图4：产品尺寸微小变化可显著增加3D打印制造成本。

CNC机床兼容广泛材料，包括金属、塑料、木材、复合材料，只要这些材料以块状可用。例如，CNC加工常用材料：铝、不锈钢、黄铜、钛、锌合金、聚碳酸酯、亚克力、聚丙烯、PEEK。

图5：CNC加工铝件渲染

3D打印机也兼容多种材料，但更常用于塑料（ABS、尼龙、PLA、ULTEM、PEEK）、陶瓷、光敏聚合物。也可3D打印铝、钛、超合金等金属，但请注意：3D打印金属下线不便宜。

图6：3D打印塑料件渲染

CNC机床和3D打印机均可生产极光滑表面零件。但若零件需极高光滑度以与其他零件配合，应考虑用CNC机床制造。CNC机床控制范围广，可达严苛公差和更高表面质量。

尽管如此，CNC加工和3D打印提供广泛表面处理选项。例如，CNC加工件可阳极氧化、粉末喷涂、喷砂、钝化。同样，3D打印件表面处理选项包括电镀、喷砂、强化产品的热处理。

图7：阳极氧化铝件渲染

图8：粉末喷涂表面处理CNC加工件渲染

了解更多：表面光洁度与表面粗糙度图表

正如讨论，CNC加工和3D打印均能制造多种零件。

但正如我们在根松常告诉客户：没有完美、一刀切的制造方法。理想方法主要取决于您的产品设计、几何形状、公差、表面光洁度要求。我们建议与拥有能讨论您应用需求的工程师的顶级机加工车间合作。

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注：本文最初发表于2021年6月，2022年5月更新

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