Wenn Sie bereits über die Präzision von Bauteilen aus dem CNC 3D-Druck staunen durften, haben Sie ungefähr eine Vorstellung von den Chancen dieser Technik. Wussten Sie auch, dass theoretisch jede CNC Fräse in einen 3D-Drucker verwandelt werden könnte?
MaterialIndustrieller 3D Druck mit CNC Verfahren
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.
Für Ihren Prototypenbau eignet sich vor allem Aluminium, da es recyclebar und formstabil ist – auch bei feinen Geometrien, bei denen Kunststoffe nicht standhalten würden. Geeignete CNC 3D-Druckverfahren für Metall sind zum Beispiel DMLS (Direct Metal Laser Sintering) und FDM (Fused Deposition Modeling). Darüber hinaus gibt es für bestimmte Anwendungen weitere innovative additive CNC-Verfahren.
EntdeckenIm Kunststoffdruck konnte sich besonders das FDM-Verfahren (Schmelzschichtung) durchsetzen. Thermoplaste werden im Prozess durch eine Düse schichtweise auf einer Druckplatte aufgetragen. Zu beachten ist eine stabile und gleichzeitig wirtschaftliche Verteilung des Materials. Die Innenfüllung ist dabei immer nach einem bestimmten Prozentsatz zu bemessen, der auch für die nötige Stabilität des Stücks sorgt.
EntdeckenBesonderheitenDas ist beim CNC 3D-Druck zu beachten
Um die Effizienz von CNC 3D-Druckern auszuschöpfen, stellen sich einige Herausforderungen. Über die richtige Handhabung und Schulung Ihrer Mitarbeiter lassen sich die Vorteile der Druckverfahren einfach verstehen und einsetzen. Mit der richtigen Technik nutzen Sie Druckprozesse, um in einem Durchlauf Bauteile mit verschiedenen Farbsegmenten, Materialien und Genauigkeiten zu erschaffen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
ReferenzenKundenspezifische CNC-Druck-Applikationen
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Mehr zum PartnerFAQHinweise vor dem Kauf von CNC Technik für den 3D-Druck
Um den CNC 3D-Drucker auf seinen Einsatz vorzubereiten, sollten gewisse Herausforderungen und Unterschiede zu normaler CNC Technik bekannt sein. Bestehen weiterhin Unklarheiten über die Druckverfahren und Chancen, die Ihnen die additive Fertigung bietet, helfen Ihnen gerne unsere Experten und unser Partner Multec GmbH.
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.
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.
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.
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.
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.
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