CNC-Drucken
Von der CNC-Fräse zum 3D-Drucker
Wenn Sie bereits über die Präzision von Bauteilen aus dem CNC 3D-Druck staunen durften, haben Sie ungefähr eine Vorstellung von den beeindruckenden Möglichkeiten dieser Technik. Wussten Sie auch, dass theoretisch jede CNC-Fräse in einen 3D-Drucker verwandelt werden könnte?
Wenn von CNC 3D-Druck die Rede ist, geht es um eine Technologie, die sich ständig unter neuen Anforderungen, Innovationen und Einsatzgebieten entwickelt. Einfache 3D-Drucker für den Privatgebrauch verarbeiten selten andere Materialien wie Kunststoffe oder Harze. In der industriellen Umgebung sind flexiblere Lösungen erforderlich, da auch herausfordernde Materialien wie Metall eingesetzt werden.
Mit der CNC-Fräse als 3D-Drucker wird Ihr Maschinenkonzept so angepasst, dass Bauteile mit besonders feiner oder komplexer Geometrie erstellt werden. Nach aktuellem Stand der Technik sind CNC 3D-Drucker auch für Kleinserien geeignet. Je nach Bauteilgeometrie ist das Verfahren bei Stückzahlen von 100 bis 1000 sogar günstiger als der Spritzguss. Außerdem wird durch 3D-Drucker Ihr Prototyping effizienter und es gelingt, Verschleiß- & Ersatzteile herzustellen, die nicht mehr in Serie erhältlich sind.
Besonderheiten
Das gilt es bei 3D-Druck zu beachten
Geschwindigkeit nach Werkstoff
Die Geschwindigkeit richtet sich besonders nach der Werkstoff-Schmelztemperatur und dem gewählten Druckverfahren. Durch DMLS wird der CNC 3D-Druckprozess feiner, jedoch auch langsamer, verglichen mit dem gröberen FDM-Verfahren. Darüber hinaus ist das CNC-Antriebskonzept entscheidend. Wichtiger als die Verfahrensgeschwindigkeit selbst ist aber der Volumenstrom, also die Durchflussrate des Schmelzmaterials.
Kombination von Materialien
Stellen Sie komplexe Verbundskonstruktionen her, eignen sich fortgeschrittene Technologien, wie Maschinen mit 4-Fach-Druckköpfen. Dabei wird Ihnen ermöglicht, die Bauteile mit allen erforderlichen Materialien innerhalb eines Druckprozesses herzustellen. Ebenfalls könnte das Konzept einer CNC-Fräse mit 3D-Druckern kombiniert werden, sodass additive und subtraktive Fertigung an einer Maschine erfolgen.
Genauigkeit & Komplexität
Abhängig von Material, Verfahren, Bauteilgröße und Druckgeschwindigkeit lässt sich grundsätzlich eine sehr hohe Genauigkeit und Komplexität einsetzen. Die geometrische Feinheit der 3D-Drucktechnik macht sich beim FDM beispielsweise vom Düsendurchmesser abhängig. Mit diesem Verfahren lässt sich ungefähr auf 1/10 Millimeter drucken. Allgemein ist es jedoch gröber als beispielsweise das additive Laserschmelzen.
Besonderheiten
Entgratung & Abfall
Durch Hybridkonzepte, bei denen in einer Maschine die Vorteile von CNC-Fräse und 3D-Drucker kombiniert werden, lässt sich der typische Grat bei gedruckten Bauteilen entfernen. Alternativ wenden Sie klassische Finishing-Prozeduren an, wie sie in der CNC-Fertigung üblich sind. Abfall entsteht in jedem Fall weniger durch additive Verfahren, da nur so viel Material verbraucht wird, wie für den Druck berechnet ist.
Software & Wartung
Die Effizienz eines CNC 3D-Druckers richtet sich auch nach deren Software. Durch regelmäßige Updates lässt sich die Druckgeschwindigkeit oder die Kompatibilität zu hybriden Druck-Fräs-Verfahren erhöhen. Sie können pro Druckkopf verschiedene Hitzeeinstellungen festlegen und auch das Heizbrett einstellen. Neben der Software sollten auch die Druckkomponenten regelmäßig gewartet werden.
Energiezufuhr & Materialerhitzung
Ob eine CNC-Fräse gegenüber 3D-Druckern weniger Energie verbraucht, hängt besonders von den Materialanforderungen an Heizbett und Düsen ab – effizienter druckt sich mit optimierter Materialrezeptur und aktivem Temperaturmanagement. Wichtig ist auch der Zeitraum, in dem das Material abkühlen muss. Erzeugnisse aus der CNC-Fräse sind schneller einsatzbereit als ein gedrucktes Bauteil.
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FAQ
Antworten auf die häufigsten Fragen rund um das 3D-Drucken
Vergleichswerte einer CNC-Fräse vs. 3D-Drucker?
Wie gut die Energieeffizienz oder der Maschinendurchsatz beider Prozesse ist, hängt in erster Linie vom Fertigungsvorhaben ab. Es ist unüblich, dass ein 3D-Drucker für die Serienproduktion vorgesehen ist. Sein wirksamer Materialverbrauch ist dennoch deutlich effizienter als der einer CNC-Fräse. Werden Bauteile für die Massenanfertigung vorgesehen, ist die Frästechnologie durchsatzstärker. Beachten Sie jedoch, dass das Laserschmelzen zu höheren Energiekosten führt als spanabhebende Verfahren.
Wie gut funktioniert das Prototyping mit einer CNC-Fräse als 3D-Drucker?
Da Verbundskonstruktionen mit anschließender Entgratung an einer Maschine hergestellt werden können, ist das Prototyping über hybride CNC 3D-Drucker in jedem Fall empfehlenswerter als mit einer handelsüblichen CNC-Fräse. Aufgrund der hochpräzisen Justierung können Materialien und Pulverbetten in sehr komplexe Geometrien übersetzt werden. Mit einer entsprechenden Software lassen sich 3D-Modelle direkt an die Maschine übermitteln.
Welche Bauteile lassen sich sinnvollerweise drucken?
Neben dem Prototyping können über den CNC 3D-Druck auch Ersatzteile, Ausstellungsstücke und Bauteile aus dem Vorrichtungsbau, also Verschleißteile, erzeugt werden. 3D-Drucker erfüllen ihr volles Potenzial bei besonders komplexen und feinen Bauteilen. Darum können auch Bauteile hergestellt werden, die nahtlos andere Stücke integrieren oder einen Käfig um sie formen.
Lässt sich auf jede CNC-Fräse ein 3D-Druckkopf montieren?
Wenn die Köpfe mit der Linearführung oder sonstigen Antriebseinheit einer CNC-Maschine kompatibel sind, lässt sich grundsätzlich jeder Druckkopf anschließen. Entscheidend ist jedoch auch die Einstellung der Software. Für den 3D-Druck werden andere Programme eingesetzt als für den Fräsprozess. Besonders spannend sind diese Anpassungen beim 4-Fach-Druck. Wenn Materialien zusätzlich ein Heizbrett benötigen, sollte bereits bei der Konzeption einer CNC-Maschine auf diese Anforderungen geachtet werden.
Unterscheidet sich der Druckprozess mit CNC zu herkömmlichen 3D-Druckern?
Verglichen mit 3D-Druck-Kits aus dem privaten Bereich, unterscheidet sich die Technik nicht nur in ihrer Präzision, sondern auch in der Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten. Neben Kunststoffen können auch Metalle verarbeitet werden. Da die Technik immer weiter ausreift, werden industrielle Systeme möglichst aufwärtskompatibel konstruiert. Während typische 3D-Drucker grundsätzlich nur für den Modellbau angedacht sind, lassen sich zwar keine Massenproduktionen mit professionellen CNC 3D-Druckern starten, der Durchsatz bei kurzen Serien ist dennoch besser.