3D 打印与 CNC 加工：主要差异解释
CNC 加工和 3D 打印是当今极其重要的制造方法，不仅在 Xometry 如此，在全球也是如此。虽然它们几乎在各个方面都有所不同，但它们是制造实体零件的直接竞争对手，其中最大的差异是一种方法通过去除材料来工作，而另一种方法则逐层添加材料。让我们了解更多信息。
3D 打印定义以及与 CNC 加工的比较
3D 打印也称为增材制造，实际上是指一系列工作原理类似的工艺。在计算机上设计模型，然后将其分割成不同的部分。厚度是根据使用的机器和设置来设置的，打印机将获取该信息并构建每一层，直到整个零件完成。这就是它如何将一系列 2D 步骤转变为 3D 对象 - 通过将每一层粘附到其下面的一层并在内部粘合它们。这些机器通常可以处理许多不同的材料，其中一些包括挤出聚合物长丝、光敏树脂、激光熔化粉末、长丝原料、波和生物材料。
要通过增材制造生产零件，您需要的不仅仅是一台打印机。您还需要 CAD（计算机辅助设计）软件包来进行设计并将其保存为 STL（立体光刻）文件。然后，切片机软件包将使用该 STL 文件向打印机提供一系列 2D 指令来制造零件。 3D 打印系统于 20 世纪 80 年代末首次开始进入市场，但远不如现代 3D 打印机高效且与材料广泛兼容。下图是 FDM 3D 打印机的示例：
要了解更多信息，请参阅我们的完整指南“什么是 3D 打印？”
3D 打印如此受欢迎有几个原因，首先是它的设置速度相对较快，而且不需要花费大量资金来制作复杂的形状。在此过程中它也不需要任何干预——你可以让它做自己的事情，直到完成。此外，许多 3D 打印机都适合办公室和初学者。
不过，一些潜在的缺点是 3D 打印零件的强度可能会有很大差异，尤其是与原始材料的强度相比。例如，如果您要使用 FFF（熔丝制造）来打印 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）零件，它的强度可能仅为固体 ABS 的 10% 左右。但使用尼龙的 SLS（选择性激光烧结）之类的技术可以产生接近 100% 与固体尼龙一样的强度。此外，3D 打印有利于尺寸精度，但在涉及极其精确的零件和特征时可能会很棘手，并且它在平滑表面方面表现不佳，尤其是在 Z 分辨率（层高）方面，这可能会在倾斜或弯曲的表面上创建可见的台阶。
与 CNC 加工相比，3D 打印有哪些优势？
3D打印相比CNC加工的优点是：
- 3D 打印可快速交付净形状零件，而 CNC 加工则需要单独设置和（通常）手动编程以及监督。
- 3D 打印通常是一种比其他制作复杂净形状的方法成本更低的方法。它需要最少的设置和操作干预。 CNC 部件的价格通常是 3D 打印部件的 10 倍。
- 适合办公室且只需要适度的设置和维护技能的 3D 打印机越来越常见。它们也越来越有能力满足大多数需求。 CNC 仍然是一项繁重的工程和高技能流程，需要操作员不断更新技能。
与 CNC 加工相比，3D 打印有哪些缺点？
3D打印与CNC加工相比的缺点是：
- 与材料的“天然”特性相比，各种 3D 打印工艺提供的强度各不相同。例如，据报道，ABS 中的 FFF 材料 UTS 含量低至 10%，而尼龙的 SLS 含量则高达 100%。 CNC 加工采用未受破坏的原生材料生产零件，因此强度通常较高。
- 3D 打印可以实现良好的尺寸精度，但在需要高精度的情况下可能具有挑战性。 CNC 加工精度很高，可以通过较慢的加工来提高精度。
- 3D 打印通常受到有关表面光洁度的工艺机制的影响。 Z 分辨率尤其会带来阶梯状表面和视觉干扰。 CNC 表面光洁度与机加工相同；如果对刀具路径进行编程以实现平滑的加工，则可以实现极其均匀和高精度。
CNC 加工定义以及与 3D 打印的比较
CNC（计算机数控）加工是一种计算机化制造过程，使用预先编程的软件和代码来控制车床、铣床和磨床等多种切削和成型工具的运动，并创建各种 CNC 加工零件。这个想法归功于詹姆斯·帕森（James Parson），他试图找到一种更好的方法来制造直升机和飞机叶片。 1958 年，理查德·凯格 (Richard Kegg) 与麻省理工学院的工程师一起创造了第一台数控铣床。尽管该过程可能相当昂贵且设置复杂，但如果您想制造表面光滑的高质量耐用零件，那么这是值得的。您可以通过阅读我们的专题文章了解有关 CNC 加工的更多信息。数控机床的外观如下：
3D 打印在制造零件的成本和时间方面具有优势。另一方面，只要零件的精度是一个关键因素，数控加工就可以提供与批量生产特性密切相关的信息。
3D 打印与 CNC 加工：铅成本比较
CNC 加工将承担所有的编程和设置成本，并且与 3D 打印相比，它的价格昂贵，通常是其价格的五到十倍。然而，每当需要进行一系列小幅调整的原型时，修改后的 CNC 切割零件的设置成本就会低得多，而第二个 3D 打印零件的成本与第一个零件相同。
3D 打印与 CNC 加工：速度比较
在开始打印之前，3D 组件的打印准备工作只需很少的时间即可完成。尽管从某些方面来说打印速度很慢，但大多数打印可能会在几个小时内完成并可供使用。另一方面，数控加工需要熟练地准备刀具选择和刀具路径的编程。通常需要定制或修改的夹具来在加工过程中保留零件（包括可能的零件重新定位）。这可能会在第一次切割之前消耗相当长的时间。然而，切削通常速度很快，复杂的零件通常可以在实际加工的一个小时或更短的时间内完成。准备和加工的总时间可能需要一天或更长时间，具体取决于复杂程度。
3D 打印与 CNC 加工：体积比较
当大量的设置工作可以在多个零件上分担时，与 3D 打印相比，CNC 加工可以生产出更具成本效益的零件。 3D 打印的体积优势较小，因为无论体积大小，每个部件都采用相同的材料和机器成本。
3D 打印与 CNC 加工：材料比较
在材料选择（以及成功交付材料特性）方面，CNC 提供了更好的选择。本质上，材料选择对所有工程材料开放，包括预硬工具钢的火花腐蚀数控加工。数控加工零件具有坯料材料的固有特性，基本上不受加工特性的影响。
3D 打印零件仅限于特定工艺支持的零件。特定3D打印技术的施工方法对房产的交付施加了严格的限制。打印效果往往会因施工方法中的各向异性“颗粒”、孔隙率、层间粘合不良以及可打印但非工程材料的替代而受到削弱。
有关 3D 打印和 CNC 加工的常见问题
3D 打印和 CNC 加工的相互替代方案是什么？
是的，当然。另一种可能同时满足这两种要求的替代方案是注塑成型，因为它是一个单一操作过程，可以生产与其 3D 文件相同的零件。但为此制作模具可能相当昂贵且耗时，因此只有在制造大量零件时才真正值得。因此，最终，尤其是与日常 3D 打印工作相比，注塑成型并不那么实用。
3D 打印和 CNC 加工有何相似之处？
3D打印和CNC加工的相似之处在于，这两种工艺都可以生产功能性产品。但就工艺而言，3D打印和CNC加工没有任何共同点。
除了 CNC 加工之外，3D 打印还有哪些其他比较？
某些类型的 3D 打印使用激光，例如 SLS（选择性激光烧结）、DMLS（直接金属激光烧结）和 SLM（选择性激光熔化），并且就像激光切割一样，它也用于许多行业并可处理许多不同的金属。但激光切割使用相同的激光来雕刻或切割工件上的材料，而不是堆积材料。您可以在我们的文章《3D 打印与激光切割》中阅读更多内容。
除了 3D 打印之外，CNC 加工还有哪些其他比较？
与数控加工类似，压铸是制造复杂金属零件的另一种好方法。但压铸确实不便宜，特别是在模具成本方面。不过，如果您对大规模生产感兴趣，成本会下降，使其成为更具可比性的选择。
凯特·德·纳乌姆
Kat de Naoum 是一位来自英国的作家、作家、编辑和内容专家，拥有 20 多年的写作经验。 Kat 拥有为各种制造和技术组织写作的经验，并且热爱工程领域。除了写作之外，Kat 还担任了近 10 年的律师助理，其中 7 年从事船舶融资工作。她为许多出版物撰写文章，包括印刷版和在线版。 Kat 拥有金斯顿大学英国文学和哲学学士学位以及创意写作硕士学位。
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