LS Manufacturing

Stehen Sie im Sprint der Produktentwicklung vor der qualvollen Entscheidung zwischen 3D-Druck und CNC-Rapid-Prototyping? Die Bestimmung der besten Kombination aus Materialleistung, Liefergeschwindigkeit und Projektkosten ist ein zentrales Dilemma für die meisten Ingenieure und Einkaufsleiter.

Der wesentliche Unterschied zwischen 3D-Druck und CNC liegt in ihren Technologieprinzipien: Beim 3D-Druck erfolgt die Freiformmodellierung extrem schnell durch Schicht-für-Schicht-Aufbau, und seine Stärke liegt in komplexen Strukturen sowie schnellen Iterationen. CNC hingegen fertigt durch subtraktive Bearbeitung dichtes Material und hervorragende mechanische Eigenschaften, die denen von Massenteilen entsprechen.

Die Auswahl von CNC- oder 3D-Druckverfahren für Rapid Prototyping erfordert mehr als nur die Wahl zwischen zwei Verfahren. Als Ihr strategischer Fertigungsberater bietet LS Manufacturing mit langjähriger technischer Erfahrung objektive Prozessauswahl- und Integrationslösungen. Unser Vorteil liegt in der genauen Analyse Ihrer Projektanforderungen und der optimalen Balance zwischen Kosten, Effizienz und Qualität. Um Ihnen Zeit zu sparen, finden Sie hier einen kurzen Überblick über die wichtigsten Ergebnisse.

CNC Rapid Prototyping vs. 3D-Druck – Kurzübersicht

• Da keine Werkzeugkosten anfallen und die Wirtschaftlichkeit bei kleinen Auflagen hoch ist , bietet die folgende kurze Referenztabelle ein praktisches Entscheidungsschema.
• Wenn Ihre Prototypen eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit aufweisen und intensiven Funktionstests unterzogen werden müssen , ist CNC-Rapid-Prototyping vorzuziehen.

Wenn hohe Geschwindigkeit, Designflexibilität und die Integration komplexer Geometrien Ihre wichtigsten Anforderungen sind, bietet der 3D-Druck unschlagbare Vorteile. Die richtige Wahl beginnt mit dem Verständnis der inhärenten Natur beider.

Warum Sie diesem Leitfaden vertrauen sollten? Praxiserfahrung von LS-Fertigungsexperten

Unsere Ausführungen sind nicht wissenschaftlicher Natur; sie spiegeln die praxiserprobte Expertise von LS Manufacturing wider, die wir in 20 Jahren bei der Durchführung von Tausenden von Rapid-Prototyping- Aufträgen erworben haben. Wir sind nicht nur ein Vertragsdienstleister für beide Technologien, sondern Ihr Navigator für die Fertigungsplanung. Unser technisches Team kennt die Grenzen zwischen CNC- und 3D-Druck genau und hat Kunden bereits durch Hunderttausende von Schnittstellen begleitet.

Warum muss beispielsweise ein bestimmter Prototyp eines Ansaugkrümmers für Hochdruck- und Temperaturtests CNC-gefräst werden, wenn ein anderer medizinischer Stent-Prototyp mit komplexen, konformen Wasserkanälen durch 3D-Metalldruck eine unübertroffene Leistung erreicht? Diese umfassende Erfahrung auf der Grundlage realer Projekte und der Abwägung von Kosten, Effizienz und Qualität verleiht uns die besondere Fähigkeit, zweigleisige Verfahren aus objektiver Sicht zu analysieren und zu kombinieren.

Vertrauen Sie LS Manufacturing und lassen Sie uns mit unserer bewährten Erfahrung dafür sorgen, dass Ihr nächstes Hochrisikoprojekt ein Erfolg wird.

CNC vs. industrieller 3D-Druck: Wie bestimmen Prinzipien die Teileleistung?

Der Hauptunterschied zwischen CNC- und 3D-Druck besteht in den entsprechenden „subtraktiven“ bzw. „additiven“ Fertigungsprinzipien , die direkte Auswirkungen auf die Leistungsgrenze des fertigen Teils haben.

1. CNC: Abgeleitet aus der Dichte und Isotropie des Substrats

Beim CNC-Rapid-Prototyping wird mit einem Fräser Material von einem festen Substrat durch Schneiden entfernt. Der grundlegende Vorteil besteht darin, dass das verbleibende Teil die gleiche dichte innere Struktur und einheitliche mechanische Eigenschaften wie das Ausgangsmaterial aufweist. Das bedeutet, dass Festigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit unabhängig von der Ausrichtung der einwirkenden Spannung isotrop sind, wie bei herkömmlich bearbeiteten Komponenten sowie bei End-of-Line-Massenkomponenten. Daher eignet sich das Teil ideal für eine hochzuverlässige Funktionsvalidierung.

2. 3D-Druck: Potenzial und Herausforderungen der schichtweisen Abscheidung

Beim industriellen 3D-Druck werden Teile durch Materialabscheidung (Schmelzen/Erstarren) im Schichtverfahren hergestellt. Dieser Ansatz bietet beispiellose geometrische Freiheit, kann aber auch mikroskopische Probleme verursachen, z. B. eine etwas geringere Bindungsstärke zwischen den Schichten als das Grundmaterial. Dies führt zu Anisotropie in einigen Richtungen und mikroskopischer innerer Porosität. Der Ansatz basiert auf einer hochentwickelten Kalibrierung von Geräten, Materialien und Prozessparametern.

Dies ist der Schlüssel zum Vergleich von Rapid-Prototyping-Technologien . CNC liefert echte Materialeigenschaften durch „Subtraktion“ vom Material, während 3D-Druck durch „Addieren“ unendliche Gestaltungsfreiheit ermöglicht. Das Verständnis dieses grundlegenden Unterschieds ist der Ausgangspunkt für die Auswahl des geeigneten Verfahrens für Ihre unternehmenskritische Anwendung.

Wann ist CNC Rapid Prototyping die beste Wahl für Funktionstests?

Wenn Ihr Prototyp die realen Betriebsbedingungen des Endprodukts im Feld simulieren soll, ist CNC-Rapid-Prototyping in der Regel die zuverlässigste Methode für Funktionstests. Welche Technologie eignet sich also für funktionales Prototyping? Die Antwort liegt in den sehr hohen Anforderungen an die realen Materialeigenschaften.

1. Umgang mit starken mechanischen und thermischen Belastungen:

Wenn Prototypen über einen längeren Zeitraum hinweg hohen mechanischen Belastungen, Stößen, Reibung oder hohen Temperaturen ausgesetzt sind , können CNC-bearbeitete Teile aufgrund ihrer kompakten inneren Struktur und isotropen mechanischen Eigenschaften eine den Produktionsteilen gleichwertige Dauerfestigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit aufweisen, wodurch die Integrität und Reproduzierbarkeit der Testdaten gewährleistet wird.

2. Passende spezifische technische Materialien:

Für die meisten Funktionstests werden Prototypen aus speziellen technischen Kunststoffen (wie PEEK und ULTEM) oder hochfesten Aluminiumlegierungen (wie 7075) hergestellt, um die erforderliche Festigkeit, chemische Beständigkeit oder Wärmeformbeständigkeit zu gewährleisten. CNC-Rapid-Prototyping und die direkte Bearbeitung solcher massiven Blöcke erhalten die hervorragenden Eigenschaften des Materials, während der 3D-Druck im Allgemeinen durch die Bandbreite und Art der verfügbaren Materialien eingeschränkt ist.

Wenn der Erfolg von Funktionstests entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg des Produktdesigns ist, ist CNC Rapid Prototyping die beste Wahl für zuverlässige Leistung und Sicherheit. Es stellt sicher, dass Ihr Prototyp nicht nur wie das Endprodukt aussieht, sondern sich auch so verhält.

Wann sollten Sie sich für Geschwindigkeit und Designfreiheit dem 3D-Druck zuwenden?

Wenn die grundlegenden Anforderungen beim Prototyping auf revolutionäre Geschwindigkeit und das Überwinden geometrischer Beschränkungen steigen, ist dies ein unwiderlegbares Signal, 3D-Druck in Betracht zu ziehen. Bei der Abwägung zwischen CNC- und 3D-Druck für das Prototyping bietet der 3D-Druck beispiellose Vorteile, wenn Ihr Produkt die folgenden Eigenschaften aufweist.

1. Den Engpass der Designkomplexität überwinden:

Der 3D-Druck unterliegt im Wesentlichen keinen geometrischen Einschränkungen und ermöglicht den Druck von Prototypen mit extrem komplexen inneren Strömungskanälen, wabenförmigen Leichtbauteilen oder eingebetteten, versteckten beweglichen Teilen. Solche Strukturen lassen sich mit CNC- und Mehrachsenbearbeitung sowie Vorrichtungen einfach nicht herstellen oder sind zu teuer in der Herstellung. Diese inhärente Designfreiheit ist eine natürliche Weiterentwicklung für die Topologieoptimierung und die generative Designverifizierung.

2. Streben nach beispielloser Iterationsgeschwindigkeit:

Von digitalen Modellen bis hin zu greifbaren Teilen: 3D-Druck erspart die mühsame Vorarbeit beim Programmieren, Einrichten von Vorrichtungen und Ausrichten von Werkzeugen. Bei Proof-of-Concept-Projekten oder Designs, die mehrere Iterationen innerhalb von ein oder zwei Tagen erfordern, kann 3D-Druck ein greifbares Teil innerhalb von Stunden bis über einem Jahrzehnt erstellen. Geschwindigkeit und Kosteneffizienz sind in der frühen Entwicklungsphase besonders wichtig.

Diese Rapid-Prototyping-Technologie spricht eindeutig dafür, dass 3D-Druck die bessere Option ist, wenn es Ihnen vor allem darum geht, Formen zu testen und komplexe Funktionsstrukturen schnell zu bestätigen. 3D-Druck löst sich von konventionellen Fertigungsmethoden und gibt Designern die Freiheit, an etwas Neuem zu denken und zu arbeiten.

Wie lassen sich die tatsächlichen Kosten von CNC- und 3D-Druck beziffern?

Um eine fundierte Prozessentscheidung treffen zu können, muss man über die Preisangabe pro Teil hinausgehen und die Gesamtkosten von CNC- und 3D-Druck betrachten. Der Schlüssel liegt darin, die unterschiedlichen Kostenstrukturen zu verstehen: Die Kosten für 3D-Druck steigen linear mit Volumen und Komplexität, während die CNC-Kosten durch die Einrichtungskosten pro Einheit und die Bearbeitungszeit pro Einheit charakterisiert werden. Zur Veranschaulichung beschreibt die folgende Tabelle die Kostenstruktur eines typischen Teils:

Der größte Kostenunterschied zwischen CNC- und 3D-Druck liegt daher in der Komplexität und der Menge:

• Wenn eine schnelle Überprüfung von 1–10 Teilen erforderlich ist, ist der 3D-Druck im Allgemeinen kostengünstiger.
• Wenn kleine Mengen von 10–50 funktionsfähigen Prototypen oder Komponenten aus der Pilotproduktion benötigt werden, führt der Amortisationsvorteil des CNC-Rapid-Prototyping im Allgemeinen zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten.

Wie optimiert LS Manufacturing den Bearbeitungsprozess für Robotergelenkkomponenten?

Angesichts der gegensätzlichen Anforderungen eines Kunden an Festigkeit und komplexe innere Hohlräume in einem Gelenkarm-Roboter-Prototypgehäuse lieferte LS Manufacturing durch eine sorgfältige Kombination von Prozessen die optimale Antwort auf die Frage: „Welche Technologie eignet sich am besten für die Herstellung funktionaler Prototypen?“

1. Das Dilemma des Kunden:

Ein Robotikunternehmen musste die Konstruktion eines Gelenkarmgehäuses innerhalb von drei Wochen fertigstellen. Das Bauteil benötigte eine hochfeste Aluminiumlegierung für die Handhabung schwerer Lasten und interne Sensorhohlräume, die schnelle Tests erforderten. Der Zeitrahmen war kurz, und die Leistungsanforderungen waren extrem hoch.

2. LS-Fertigungslösung:

Anstatt lediglich eine einzelne Technologie zu empfehlen, hat LS Manufacturing eine schrittweise, optimierte Prozessstrategie entwickelt:

• Wir haben zunächst SLS-3D-Druck verwendet, um schnell Nylon-Prototypen mit drei verschiedenen Innenhohlraumdesigns herzustellen, sodass der Kunde innerhalb weniger Tage das optimale Sensorlayout auswählen konnte.
• Nachdem das elektrische Design festgelegt war, begannen wir sofort mit dem CNC-Rapid-Prototyping und verwendeten dabei die gleiche Aluminiumlegierung wie in der Produktionsmenge, um einen funktionierenden, hochfesten Prototypen für strukturelle Belastungstests der kritischen Strukturen herzustellen.

3. Ergebnisse und Wert:

Diese Lösung beantwortete die Frage: „Welche Technologie eignet sich am besten für funktionales Prototyping?“ perfekt – und die Antwort ist nicht nur eine Option. Der Kunde schloss sowohl die elektrische als auch die strukturelle Verifizierung im Rahmen des Budgets ab und verkürzte den Design-Iterationszyklus um 50 %. Der äußerst zuverlässige CNC-Prototyp bestand wichtige Sicherheitszertifizierungen und bildete damit eine solide Grundlage für eine schnelle Markteinführung.

Die Kernphilosophie von LS Manufacturing ist es, Ihr strategischer Fertigungsberater zu sein. Mit unseren umfassenden technischen Fähigkeiten auf zwei Ebenen und unserem umfangreichen Praxis-Know-how bieten wir unvoreingenommene Analysen und End-to-End-Lösungen, die mehr bieten als nur eine einzelne Technologie.

Welche Anforderungen an die Oberflächenqualität und Genauigkeit werden bei den beiden Technologien gestellt?

Beim Vergleich verschiedener Rapid-Prototyping-Technologien sind Oberflächenbeschaffenheit und Genauigkeit wichtige Indikatoren für die Eignung von Prototypen. CNC-Rapid-Prototyping und 3D-Druck unterscheiden sich in dieser Hinsicht grundlegend. Das Verständnis dieses Unterschieds hilft, realistische Qualitätserwartungen zu entwickeln.

1. CNC: Oberflächenqualität und Genauigkeit sofort einsatzbereit

CNC Rapid Prototyping ist ein hochpräzises Schneidverfahren , das die Endqualität des Endprodukts gewährleistet. Spiegeloberflächen oder spezifische Texturen lassen sich direkt erzeugen, wobei eine Maßgenauigkeit von ±0,025 mm oder höher problemlos erreicht wird. Prototypen können so ohne Nachbearbeitung für Präsentationen außerhalb des Unternehmens, zur Montageprüfung oder als Urmodelle für den Feinguss verwendet werden.

2. 3D-Druck: Abhängigkeit von der Nachbearbeitung zur Erfüllung der Anwendungsanforderungen

Im 3D-Druck hergestellte Komponenten weisen in der Regel Oberflächenfalten auf, die beim Verlassen der Maschine sichtbar sind – ein inhärentes Artefakt des schichtweisen Aufbauprozesses. Zudem können durch Aushärtungs-/Abkühlungsschrumpfung winzige Verformungen entstehen. Die absolute Genauigkeit kann extrem hoch sein, eine glatte Oberflächenbeschaffenheit erfordert jedoch Nachbearbeitungen wie Schleifen und Sandstrahlen, was zeit- und kostenintensiv ist.

Diese Rapid-Prototyping- Technologie zeigt, dass CNC-Rapid-Prototyping die sicherere Wahl ist, wenn Ihr Projekt eine sofort einsatzbereite Hochglanzoberfläche und enge Maßtoleranzen erfordert. Die Präzision des 3D-Drucks ist jedoch vor allem für die Formgebung erforderlich, und die Oberflächenqualität muss bei der Nachbearbeitung vollständig berücksichtigt werden.

Warum ist die „Hybridfertigung“ von LS Manufacturing die bevorzugte Wahl für komplexe Projekte?

Wenn ein einzelner Produktionsprozess mit technischen Hürden konfrontiert ist, erweist sich die „Hybrid Manufacturing“-Strategie von LS Manufacturing als entscheidend für den endgültigen Erfolg. Sie geht über den einfachen Vergleich von Rapid-Prototyping-Prozessen hinaus und erzielt durch intelligente Integration zusätzliche Vorteile. Die Grenzen der traditionellen Fertigung und unsere Durchbrüche:

Bei der Konstruktion von Spritzgussformen ist die konventionelle CNC-Bearbeitung nicht in der Lage, konforme Kühlkanäle mit hoher Produktkontur zu erzeugen. Auch der konsequente 3D-Druck erfüllt die extrem hohen Anforderungen an Oberflächenhärte und Genauigkeit der Formkavität nicht. LS Manufacturing bietet daher folgende Lösung:

1. 3D-Druck für funktionale Innovation: LS Manufacturing verwendet erstmals Metall-3D-Druck, um Kerneinsätze direkt mit komplexen, konturnahen Kühlkanälen herzustellen und erreicht so eine Kühlleistung, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht erreichbar ist.
2. CNC bietet grundlegende Genauigkeit: Wir nutzen hochpräzises CNC-Rapid-Prototyping zur Bearbeitung der Formhöhle und sorgen so für Maßgenauigkeit in der letzten Phase, Oberflächengüte und Festigkeit zur Handhabung von Lasten.

Durch die Integration von 3D-gedruckten Funktionseinsätzen in den mittels CNC-Rapid-Prototyping hergestellten Formkörper konnten wir für unseren Kunden eine Reduzierung der Abkühlzeit um praktisch 40 % sowie eine deutlich geringere Produktverformung erreichen.

Dies ist der Kern der „Hybrid Manufacturing“-Philosophie von LS Manufacturing: Wir bieten nicht nur Prozesse, sondern auch eine optimale, auf Ihre Spezifikationen zugeschnittene Fertigungsumgebung, die auf einem umfassenden Verständnis vergleichbarer Rapid-Prototyping-Technologien basiert.

Wie kann ich die Prozessempfehlungen von LS Manufacturing basierend auf Projektparametern erhalten?

Wenn Sie vor der schwierigen Entscheidung stehen, ob Sie Ihren Prototyp per CNC oder 3D-Druck erstellen möchten, müssen Sie diese nicht alleine bewältigen. LS Manufacturing bietet einen einfachen, professionellen und völlig kostenlosen Service zur Machbarkeitsanalyse. Dabei werden komplexe Technologieentscheidungen anhand Ihrer Projektspezifikationen in einen objektiven Bericht zerlegt . Geben Sie dazu einfach die folgenden Projektinformationen an:

• 3D-Modelldatei und Genauigkeitsanforderungen: Stellen Sie Ihre Designinformationen als Grundlage für unsere vergleichende Bewertung der geometrischen Komplexität, Wandstärke und Rapid-Prototyping-Technologie bereit.
• Materialeigenschaften und Einsatzumgebung: Geben Sie Ihre Anforderungen an, z. B. die erforderliche Festigkeit, Temperaturstabilität oder Biokompatibilität des Materials und ob der Prototyp zur visuellen Darstellung, Montageprüfung oder Funktionsprüfung verwendet werden soll.
• Budget, Menge und Zeitplan: Teilen Sie uns Ihre Zielmenge, Ihr Projektbudget und Ihren gewünschten Zeitplan mit. Dies ist notwendig, damit wir Ihnen präzise 3D-Drucklösungen oder CNC- Rapid-Prototyping-Dienste vorschlagen können.

Sobald wir Ihre Informationen erhalten haben, führt unser kompetentes Team eine detaillierte Analyse durch und stellt Ihnen innerhalb eines Werktages einen umfassenden Bewertungsbericht zur Verfügung, der vorgeschlagene Prozesse, kombinierte Lösungen, transparente Preise und garantierte Lieferfristen enthält.

Ob Sie zwischen Prototyping mit CNC oder 3D-Druck hin- und hergerissen sind oder einfach die Vorteile der Hybridfertigung abwägen möchten – teilen Sie uns Ihre Herausforderungen mit. Senden Sie uns noch heute Ihre Projektparameter, um Zugriff auf unseren exklusiven, fachkundigen Fertigungsplan für eine effektive und sichere Entscheidungsfindung zu erhalten.

FAQs

1. Ich benötige einen Prototyp, der hohen Temperaturen standhält. Welche Technologie sollte ich wählen?

Ich bevorzuge CNC Rapid Prototyping. Diese Technologie verarbeitet hochtemperaturbeständige technische Kunststoffe wie PEEK und ULTEM sowie Metalle wie Titanlegierungen direkt. Das resultierende Produkt besteht aus einer verdichteten Mikrostruktur mit ähnlicher Hitzebeständigkeit und mechanischen Eigenschaften wie das fertige Bauteil und hält Temperaturen von über 150 °C stand. 3D-gedruckte Teile weisen jedoch Probleme mit der Zwischenschichthaftung und Porosität auf, die bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen zu Leistungseinbußen und Zuverlässigkeitsproblemen führen.

2. Wenn sich mein Design wahrscheinlich häufig ändert, welche Methode ist kostengünstiger?

3D-Druck ist in frühen Phasen sehr empfehlenswert. In der Proof-of-Concept-Phase müsste das Design höchstwahrscheinlich mehrmals geändert werden. 3D-Druck macht die Neuanfertigung von Werkzeugen und Vorrichtungen überflüssig; durch die Bearbeitung der digitalen Datei können Überarbeitungen sehr schnell und mit geringen Kosten pro Überarbeitung erfolgen. Wenn das Design schließlich eingefroren wird und eine umfassende Funktionsüberprüfung erforderlich ist, kann CNC zur Herstellung leistungsstarker Prototypen eingesetzt werden. Dieser duale Ansatz maximiert die Gesamtkosten.

3. Können mit CNC-Rapid-Prototyping dieselben komplexen internen Gitterstrukturen erzeugt werden wie mit 3D-Druck?

Eine direkte Fertigung ist in der Regel nicht möglich. Die physische Zugänglichkeit von CNC-Werkzeugen ist durch Bearbeitungswege eingeschränkt, sodass geschlossene Hohlräume und bearbeitete, integrierte Innenmaschen nicht erreicht werden können. Dies ist der wesentliche Vorteil der 3D-Drucktechnologie. Bei komplexen Formen oder mehrteiligen Baugruppenstrukturen kann CNC das Teil jedoch in Einzelteile zerlegen, um eine präzise Bearbeitung und anschließende hochpräzise Montage zu erreichen und die endgültige Funktion zu erreichen.

4. Bietet LS Manufacturing beide Dienste an?

Ja, das tun wir, und das ist unsere größte Stärke. Wir verfügen über ein umfassendes Angebot an CNC-Bearbeitungszentren und 3D-Druckanlagen auf Industrieniveau . Dadurch können wir Ihnen absolut objektive Prozessempfehlungen zu Ihren Projektanforderungen (z. B. Leistung, Kosten und Lieferzeit) geben, ohne die Empfehlungen zugunsten unserer eigenen Anlagenkapazitäten zu verfälschen. So erhalten Sie immer die optimale Fertigungslösung für Ihre Anforderungen.

Zusammenfassung

Bei der Wahl zwischen 3D-Druck und CNC-Rapid-Prototyping gibt es keine allgemeingültige Lösung. Entscheidend ist, die Leistungsanforderungen, den Zeitbedarf und das Budget eines bestimmten Projekts genau auf die jeweiligen Stärken der beiden Verfahren abzustimmen.

Als Ihr zuverlässiger Fertigungsberater nutzt LS Manufacturing sein technisches Know-how und seine umfassende Praxiserfahrung, um Ihnen unvoreingenommene Prozessvergleiche und Komplettlösungen zu bieten. So wird sichergestellt, dass jede Prototyping-Entscheidung das optimale Gleichgewicht zwischen Kosten, Effizienz und Qualität erreicht und so eine solide Grundlage für den Produkterfolg schafft.

Kontaktieren Sie LS Manufacturing noch heute und stellen Sie uns Ihre 3D-Dateien und Projektspezifikationen zur Verfügung, um von unserer kompetenten Fertigungsberatung zu profitieren. LS Manufacturing verspricht Ihnen, Ihnen innerhalb von 24 Stunden einen vollständigen „Prozessvergleich und Vorschlag“ mit klaren Prozessempfehlungen, transparenten Preisen und garantierten Lieferterminen zu unterbreiten .