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CNC 还是 3D 打印?2025 年塑料零件制造终极指南

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写的

Gloria

出版
Sep 26 2025
  • 3D 打印

跟着我们

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在当今竞争激烈的塑料制造业中,为塑料部件选择合适的制造工艺并非易事;它会显著影响产品的最终成本、开发周期和性能面对琳琅满目的选择,数控加工和3D打印这两大主流技术似乎让决策者陷入了两难境地:究竟是选择数控加工的高精度和良好的材料性能,还是选择3D打印的快速成型和无与伦比的设计自由度?

事实上,没有一种技术适合所有应用;每个流程都有其最佳应用。使用不当可能会导致成本上升、交货延迟,甚至产品故障。因此,寻求像LS Precision Manufacturing这样拥有双重能力的专家服务至关重要。在 LS Precision,我们不仅提供制造服务;我们还是您的技术合作伙伴,确保每个零件都以最具成本效益和效率的方式生产。为了节省您的时间,以下是核心结论的简要概述。

塑料零件制造:CNC加工与3D打印对比表

特征CNC加工(减材制造) 3D打印(增材制造)
技术原理零件是通过从实心毛坯上去除材料而制成的。材料(树脂、塑料粉末/长丝)逐层堆积形成零件。
核心优势精度高、材料性能好、表面光洁度高。无与伦比的设计自由度、高速性以及对复杂结构的适用性。
材料和性能适用材料范围非常广泛,制件实体致密、强度高、性能稳定。材料选择相对有限,并且根据印刷技术,层间粘附力可能非常差。
成本效益单件成本较高,适合小批量到中批量生产。成本主要来源于机床工时。单件成本低,适用于原型设计、小批量生产和定制生产。成本主要源于材料消耗。
生产速度延长首件准备时间(编程和夹紧),适合批量生产。首件加工速度非常高,无需夹具,适合快速成型和单件生产。

选择 CNC 加工的关键是一方面在强度和精度之间实现平衡,另一方面在速度和复杂性之间实现平衡:

  • 选择 CNC 加工:当您需要在小批量到中批量生产中对功能性最终用途零件进行高强度、高精度、高质量的表面处理时
  • 选择 3D 打印:当开发速度、设计迭代或复杂零件几何形状是优先考虑的因素,并且生产要求是单个单元或小系列时。

LS Precision Manufacturing 在两个流程中都拥有专业知识,可以为您提供最公正、最具成本效益的技术指导,以确保项目成功。

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为什么要信赖本指南?LS专家的实践经验

本指南中的结论并非理论,而是源自LS Precision Manufacturing的日常实践。我们拥有十多年的塑料零件制造经验,已在医疗器械汽车消费电子行业完成了数千个案例。我们深知,教科书上的流程比较方法远不能胜任处理复杂的实际问题。

例如,LS Precision 的一位客户重新考虑了一个看似完美适合 3D 打印的原型。我们的材料专家评估了该部件,发现它在实际使用中需要承受 80°C 的高温和特定的扭矩,而普通的打印材料无法满足这些要求。我们最终推荐了一种CNC 加工的尼龙解决方案虽然价格略高,但它确保了原型的功能,同时为客户节省了从头开始重新设计项目的大量成本。

正是这种项目获得的经验使 LS Precision 能够超越简单的技术参数比较,为您的产品整个生命周期提供真正客观、可靠且经济高效的制造解决方案。

CNC加工和3D打印之间的根本区别是什么?

简单来说,它们之间的基本区别类似于“雕刻”和“搭建乐高”。

  • CNC 加工是“减材制造”:它像雕塑家一样从一块实心的塑料板或棒开始,然后使用精密工具逐步切掉多余的材料,逐渐构建出已创建的部件。
  • 3D打印是“增材制造”:它基于3D数字模型,从下往上逐层精确地构建塑料丝或粉末等材料,直到构建出零件。

这种固有的区别,自然导致了它们在能力上的巨大差异。以下是一个简短的对比表:

特征数控加工3D打印
材料形式实心板材、棒材塑料长丝树脂、粉末
精准/力量高强度、高精度、致密的部件精度好,但层间强度可能较弱
速度首件准备时间长,适合大批量生产首件成型速度非常快,适合快速成型
成本机器工时和劳动力材料消耗

如果您需要高精度、高强度的最终部件,那么 CNC 加工是首选。但是,如果您的目标是快速成型、复杂结构或小批量试制,那么在 3D 打印与 CNC 加工的较量中,3D 打印往往具有速度和成本优势。了解这一根本区别是做出正确决策的第一步。

CNC加工和3D打印之间的根本区别是什么?

如何根据您的项目预算选择最佳方案?

“3D打印比CNC加工更便宜吗?”这取决于您希望生产的数量。为了做出经济有效的决策,您首先需要了解这两种工艺的成本结构。CNC加工的成本包括设备折旧、材料、编程、工时和后处理。而3D打印则需要耗费大量的设备、材料和一些后处理劳动。

根本的成本差异在于前期成本。CNC加工需要为每个新零件进行定制编程和设置,这意味着较高的固定成本。而3D打印的设置成本较低;模型创建后即可打印。目前,产量与单件成本之间的关联至关重要:

  • 小批量生产(通常为 1-50 个零件): 3D 打印显然具有优势。它的单件成本几乎保持不变,无需支付昂贵的 CNC 设置费用,从而降低了总成本。
  • 中高产量:在较高产量下,CNC加工的高昂设置成本可以得到很好的摊销。CNC加工的高切削速度和较低的单位材料成本显著降低了每个零件的成本,最终使其低于3D打印的成本。

如果您进行原型设计或小批量生产,3D打印实际上成本更低。但当批量超过一定程度时,由于规模经济,CNC加工的成本更低。做出明智的决策,首先要对产量进行切合实际的预测。

小型数控加工中心

强度和耐用性:哪些塑料部件可以使用更长时间?

3D打印和CNC加工是两种最常见的产品开发和小批量制造技术。它们之间塑料部件的机械性能存在巨大差异,这直接影响最终产品的可靠性和应用场景。

1.本质区别:

  • CNC加工采用原始工程塑料片材(即ABS 、PC和尼龙)作为材料,并通过切割形成形状。由于材料本质上是各向同性的,因此材料的机械性能在各个方向上都是相同的,从而使零件强度更接近原始材料的性能。
  • 3D打印,尤其是FDM技术,通过逐层沉积材料来构建部件。该工艺产生的部件性能各向异性,层间结合强度明显弱于XY平面强度。Z轴方向的层间结合力较弱,因此部件在垂直于分层方向的载荷作用下更容易失效。

2.材料性质和性能的差异:

  • CNC零件具有优异的强度和耐热性。例如,CNC加工的PC原型在90°C的温度下仍能保持稳定,而3D打印零件在60°C左右的温度下就会变形。CNC加工的零件结构紧凑,可用于承受负载、摩擦和耐热的应用场合。
  • 尼龙在两种工艺中的反应也不同。CNC加工的尼龙片材保留了原始材料特性,而采用选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印生产的尼龙部件虽然非常坚固,但往往不如 CNC 加工生产的部件致密。

3.实际应用中的强度考虑:

对于必须承受螺钉拧紧力的零件,CNC加工比3D打印要好得多。3D 打印的塑料零件在拧紧时会破裂,而CNC加工的零件可以安全地将其拧入。

对于复杂的结构特征,3D打印可以轻松实现镂空、内部贯穿等复杂特征,但这类结构点在强度方面属于薄弱环节。而CNC加工在加工复杂镂空结构方面会存在一定的困难,但最终产品在易用性方面更接近成品。

当您的塑料部件需要承受结构载荷、摩擦或高温时,CNC加工是更可靠的选择。当部件复杂且强度要求不高时,3D打印是一种更快速、更灵活的选择。

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追求极致外观和精度?终极表面光洁度对比

当最终贴合度和产品外观至关重要时,制造工艺的选择直接决定了最终的质量水平。在生产复杂塑料部件并兼具高精度和视觉要求时,3D打印和CNC加工之间存在显著的差距。

1. CNC:近乎完美的镜面级性能

CNC 表面光洁度是其显著优势之一。由于 CNC 零件采用旋压刀具直接从致密的金属板材加工而成,因此其表面质量自然优异,光洁度近乎镜面。其尺寸精度始终保持在 ±0.025 毫米以内,因此对于需要精密装配或对美观度有严格要求的产品而言,CNC 零件是必需的。

2. 3D打印:不可避免的层标记和后处理挑战

大多数 3D 打印部件,尤其是通过FDM 打印制成的部件,表面都会出现明显的层线。虽然高分辨率树脂打印可以缓解这种情况,但表面仍然会呈现阶梯状。要获得类似 CNC 的成品,需要进行大量耗时耗力的后期处理,例如打磨、抛光和喷漆,这些处理不仅耗费人力,成本也很高,而且还会降低尺寸精度。

3. 如何为您的项目选择?

  • 如果您的项目需要漂亮的外观、高光泽的表面或极其精确、无缝贴合,那么CNC 加工是一种更安全、更简单的选择。
  • 如果美学要求不那么严格,或者复杂的内部几何形状比表面光洁度更重要,那么3D 打印可以实现更快的迭代。

对于高端可见的最终用途部件,更高的 CNC 表面光洁度所提供的更高质量通常值得额外的花费。

追求极致外观与精度?3D打印与CNC加工的极致表面光洁度对比

复杂设计与快速迭代:哪个流程提供更大的自由?

当设计打破传统模式,需要制造具有复杂内腔和内置运动机构的零件时,传统制造工艺通常会束手无策。在制造复杂的塑料零件和实现快速设计迭代方面,3D打印具有颠覆性的优势,使其成为CNC加工的有力补充。

1.几何复杂性:3D打印的“降维攻击”

3D打印和CNC原型制造遵循完全不同的逻辑来处理复杂的几何形状。CNC刀具路径和角度的限制,因此难以经济地加工复杂的型腔、互锁部件或集成组件。3D打印则采用逐层构建的方式,轻松实现传统方法无法实现或成本过高的设计,例如经过拓扑优化后的随形冷却水道和轻量化晶格结构,真正实现了“设计即生产”。

2. 快速迭代:速度决定创新效率

快速成型是 3D 打印最显著的优势。工程师只需在修改数字模型几小时后,即可将实体部件 3D 打印出来。如此快的速度使得“设计-验证-优化”的多次迭代能够在创纪录的时间内完成。与需要编程、装夹和刀具设置等多个步骤的CNC相比,3D 打印的迭代成本和时间要低得多。

3. 您的项目应该选择哪一个?

  • 突破设计创新和极端复杂性的界限: 3D 打印允许几乎完全的自由,因此是突破设计创新界限的首选流程。
  • 需要快速验证设计概念: 3D 打印是快速成型的最佳解决方案,因为它可以将开发周期缩短几个数量级。
  • 针对高强度、高精度的最终零件:当 CNC 还可以满足设计复杂性并改善材料性能时,CNC 是最佳工艺。

在项目需要新颖的设计、复杂的内部几何形状和快速成型的情况下,3D打印的自由度和灵活性是无法比拟的,因此它是一种值得创新的工具。

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材料选择:从通用塑料到高性能工程塑料

材料是零件的物理结构,不同的工艺会产生不同的“材料工具箱”。最佳的材料和工艺组合是满足最终应用需求的关键。3D打印塑料CNC加工塑料都以性能和可用性为中心。

1. CNC加工:多种高性能工程塑料可供选择

CNC 加工可直接加工实心棒料或板材,并且适用于 CNC 加工的塑料种类繁多,包括:

  • 通用材料:如ABS(高韧性)、PC(抗冲击性高)、POM(滑动聚碳酸酯、刚性高、摩擦力低)。
  • 高性能特种塑料:例如PEEK(强度高、耐高温)、PTFE(特氟龙,耐化学性最高)以及其他尼龙片材。这些材料符合严格的规格要求,例如耐化学性、耐高温性和食品级。

2. 3D打印:专注于工艺兼容性的专用材料

3D打印材料应与其成型基材兼容。主要选择如下:

  • 基础材料: PLA 和ABS 长丝,用于原型验证。
  • 工程材料:尼龙 3D 打印通常采用 SLS 技术,可打印出机械强度高、重量轻的部件。其他高性能材料包括 ULTEM(PEI,耐高温)。
  • 专用材料:可以使用感光树脂以及橡胶类和生物相容性材料等专用材料来实现高精度模型。

尼龙 3D 打印在实现复杂集成结构的能力方面脱颖而出,尽管材料特性(例如密度和各向同性)会略逊于同等CNC 加工尼龙部件

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LS 公司成功案例:选择无人机外壳制造解决方案

LS Precision 接到客户订单,要求订购 500 个高性能无人机外壳,这些外壳需要具有高强度、轻质和美观的特点,并具有复杂的内部卡扣设计,因此,LS Precision 正确地实施了使用 3D 打印和 CNC 加工的混合制造解决方案,从而克服了批量成本限制和紧张的交货时间表的双重障碍。

1. 客户挑战:

无人机外壳结构复杂,内部采用卡扣式设计,装配公差要求严格。客户订购的500套数量,成本恰好处于3D打印和CNC加工的中间区间,选择低成本的量产方式至关重要。此外,项目时间紧迫,传统的开模注塑周期已无法满足进度要求。

2. LS Precision的解决方案:

LS Precision并没有直接从两个方案中选择,而是分阶段提出了混合生产计划:

  • 快速成型:首先,利用SLS尼龙3D打印技术,在三天内快速制作出5个外壳原型,帮助客户快速进行实物组装和功能测试,并在极短的时间内完成多轮设计迭代,充分验证了复杂卡扣结构的合理性。
  • 高效量产:设计验证后,我们采用 CNC 加工技术进行量产。CNC加工工艺提高了强度和表面光洁度,满足了无人机外壳对机械性能和外观的严格要求。对于 500 台的批量生产而言,该解决方案比全 3D 打印或传统模具制造更具经济效益。

3. 项目成果和价值:

通过使用这种混合解决方案,客户显著节省了原型制作时间和成本,最终生产出500个优质零件,并提前一周完成项目。在本案例研究中,我们很容易看出LS Precision灵活地利用了两种技术的优势,根据客户的特定需求(产量、复杂性、时间框架和成本)为其提供最大价值。

您的项目是否也因选择制造工艺而苦恼?立即联系 LS Precision 的专家团队,获取免费的定制解决方案。

常见问题解答

1. 小批量生产(少于 10 个零件)哪种工艺更适合?

对于少于10个塑料部件,3D打印是迄今为止最省时省钱的方法。这是因为它不需要昂贵的定制夹具和模具,也不需要复杂的刀具路径编程,从而省去了数控加工所需的大量前期生产时间和成本。只需上传3D模型,机器即可开始打印,实现真正的快速成型和按需制造。

2. 我的部件需要承受高冲击力。CNC 还是 3D 打印更适合?

如果您的部件需要吸收高冲击力,那么 CNC 加工是首选方法。这是因为 CNC 部件由固体工程塑料原料加工而成,并且具有各向同性,这意味着它们的机械性能(例如强度和韧性)在各个方向上均等且可预测,能够很好地抵抗多向冲击。然而,大多数 3D 打印部件的层间结合力天生较差。在高冲击力下,它们的层间会首先开裂,因此可靠性不如 CNC 部件。

3. LS Precision 提供后处理和表面处理服务吗?

是的,LS Precision 提供全方位的专业后处理服务,这对于交付成品部件至关重要。这些服务包括:提升触感的打磨和喷砂;用于着色和个性化品牌标识的喷漆和染色;用于功能性图形的丝网印刷和薄膜剥离;以及组装等精加工操作。我们的工程师将根据您的部件应用和工艺特点推荐最合适的后处理方案,以确保最终产品完全满足您对美观、功能和耐用性的最终使用要求。

4. 我可以获得 CNC 加工和 3D 打印的报价吗?

是的。这是 LS Precision 提供的基础易用服务之一。只需将您的 3D 设计文件(例如 STEP/STP 格式)上传到我们的官方在线报价网站即可。我们的系统运用智能算法,在几分钟内为您提供全面、即时的报价、可制造性分析以及 3D 打印和 CNC 加工的交付时间估算。并排比较功能可让您以最高的透明度和效率做出最佳的预算和时间表决策。

概括

没有“最佳”的塑料零件工艺,只有“最适合”您项目的工艺。选择正确工艺的关键在于妥善平衡五个因素:设计复杂性、成本、产量、材料特性和交付周期。数控加工和 3D 打印并非相互替代,而是提供强大且互补的技术组合。

这就是 LS Precision Manufacturing 独特的价值主张。立即联系 LS Precision 。作为您的技术合作伙伴,我们不仅拥有先进的制造能力,更致力于根据您的项目目标和整体成本效益,为您提供完全客观专业的分析,确保您选择的工艺能够真正实现效率和价值的最大化。

立即上传您的 3D 文件,即可在 60 秒内获得专家提供的免费详细 3D 打印和CNC 加工报价及可制造性分析报告。距离成功制造更近一步!

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LS是一家专注于定制制造解决方案的行业领先公司。我们拥有超过20年的经验,服务超过5,000家客户,专注于高精度CNC加工、钣金制造、 3D打印、注塑成型、金属冲压等一站式制造服务。
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专门从事CNC加工,3D打印,氨基甲酸酯铸造,快速工具,注塑成型,金属铸造,钣金和挤出。

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