3D Drucker oder CNC Fräse?

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Der 3D Druck ist einer der Megatrends der Zukunft. 3D-Drucker revolutionieren derzeit die Fertigung der Zukunft. Da sich nicht alle Geometrien und Werkstoffe mit einem 3D Drucker herstellen lassen werden wir aber auch in Zukunft auf Werkzeugmaschinen wie die CNC Fräse angewiesen bleiben.

In diesem Artikel geht es um die Frage “3D Drucker oder CNC Fräse?” – wo liegen die Grenzen der Fertigungstechnologien und welche Unterschiede gibt es zwischen den beiden Verfahren?

Der 3D Drucker

Funktionsweise und Genauigkeit des 3D Druckers

Beim 3D-Druck wird das vorab am Rechner konstruierte Objekt Schicht für Schicht angefertigt. Anders als beim normalen Tintenstrahldrucker kann der 3D Druckkopf in alle 3 Raumrichtungen verfahren werden. Man spricht beim 3D-Druck von einem additiven Herstellungsverfahren. Additiv, da beim 3D Druck Material Schicht für Schicht hinzugefügt wird, währen bei einer Zerspanung subtraktiv gearbeitet wird. Ob hohle Gegenstände, Kurven, besondere Strukturen oder Formen mit Hinterschnitten, fast jedes Objekt lässt sich mühelos mit einem 3D Drucker erschaffen.

Lediglich überhängende und überkragende Konstruktionen benötigen zusätzlich ein so genanntes Stützmaterial um tatsächlich gedruckt werden zu können. Das Stützelement wird nach dem Fertigstellen des Bauteils einfach abgetrennt.

Fast jedes Objekt lässt sich mühelos mit diesem Drucker erschaffen

Die erreichbare Genauigkeit wird von den unterschiedlichsten Faktoren beeinflusst. Genauigkeit und Rechtwinkligkeit der Führungen, Temperatur der Heizplatte, Vorschubgeschwindigkeit und Düsentemperatur sind nur einige der Einflussfaktoren. Geräte in Industriequalität erreichen Schichtstärken und Auflösungen bis zu 0,05 mm. Die einzelnen Lagen sind beim 3D druck üblicherweise gut sichtbar (s. auch folgendes Bild).

Materialien für den 3-D Druck

Alle Materialien die du zum 3D Druck verwenden willst müssen sich natürlich zuvor verflüssigen lassen. Denn nur dann kann der Kunststoff durch die warme Extruderdüse aufgetragen werden. Holz kann also logischerweise nicht gedruckt werden. Thermoplastische Kunststoffe dagegen lassen sich wunderbar verformen. Die gängigsten Kunststoffe bei preisgünstigen Druckern sind ABS, PLA und Nylon. Zu bedenken gilt, dass nicht jedes Gerät alle Materialien verarbeiten kann. Nur teure Spezialgeräte in der Industrie können nämlich auch Metalle wie Titan oder auch Aluminium drucken und diese sind extra auf den Metalldruck spezialisiert.

Ember von Autodesk ist ein Beispiel für einen preisgünstigen aber dennoch hochwertigen 3D Drucker.

3D Druck – Die Software

Wenn du ein 3D-Modell drucken möchtest, ist es über einfache Programme möglich, dieses druckfertig zu machen. Die Einarbeitung ist mit wenig Aufwand verbunden und geht schnell von der Hand. Traditionelle CAD-Software ist weit anspruchsvoller und teilweise sogar nach der Einarbeitungszeit immer noch kompliziert. Deswegen lohnt es sich durchaus sich Gedanken über den Kauf eines 3D Druckers zu machen.

Gibt es Einschränkungen in der Geometrie bei 3D gedruckten Objekten?

Produziert wird mittlerweile schon alles, was es am Markt zu sehen gibt. Angefangen von Smartphone Hüllen bis hin zum künstlichen Gelenk ist vieles mit dem 3D Drucker realisierbar. Sogar an künstlichem Zellgewebe arbeiten Entwickler auf Hochtouren um hier für eine Revolution zu sorgen.

Tipp: 3D Drucker gibt es übrigens auch als Bausätze.

Das subtraktive Herstellungsverfahren (CNC Fräsen)

Wer eine CNC-Fräse verwendet, benötigt im Vorfeld ein Blockmaterial, welches im subtraktiven Herstellungsverfahren bearbeitet wird. Anders als beim 3D-Drucker, wird das Material hier nach und nach abgetragen. Die CNC-Fräse wird ferner über ein CNC Programm gesteuert, das im Vorfeld alle Informationen enthalten muss. Das subtraktive Verfahren ermöglicht zudem das Fräsen von Kunststoffen, das Fräsen von Holz oder auch von gehärteten Metallen. Alle Materialien, die sich nicht verflüssigen lassen, müssen nach wie vor mit der CNC-Fräse hergestellt werden.

Hohlräume und Hinterschnitte kann die 3-Achs CNC-Fräse beispielsweise nicht umsetzen, hierfür ist eindeutig der 3D-Drucker die bessere Wahl. Gravuren wiederum, setzt du mit der CNC-Fräse günstiger um, als mit dem Drucker, der das Material additiv auftragen muss. Ferner ist die Fräse zu bevorzugen, wenn eine sehr hohe Zugfestigkeit und ein hoher E-Modul des Werkstoffs benötigt wird, wie sie nun mal bevorzugt Metalle aufweisen (Außer du besitzt einen Metalldrucker). Auch reicht die Genauigkeit von 3D Druckern derzeit noch nicht aus um genaue Passflächen zu erhalten.

Ein weiterer Punkt in der Frage 3D Drucker oder CNC Fräse für die CNC Fräse ist, dass beispielsweise mit dieser auch Gewinde geschnitten werden können.

3D Druck oder CNC Fräsen? Vor-und Nachteile der Verfahren

3D-Drucker

Vorteile

• Objekte lassen sich schnell Schicht für Schicht drucken
• Hohlräume, komplexe Strukturen und Hinterschnitte sind möglich
• Zahlreiche Materialien die sich verflüssigen sind anwendbar
• Der Einstieg in die Software gelingt leichter

Nachteile

• Funktioniert nicht mit allen Materialen. z.B. Holz
• Gravur ist umständlich
• Oftmals nicht geeignet für Konstruktionen die eine hohe Festigkeit benötigen
• Erreichbare Genauigkeit und Maßhaltigkeit tendenziell schlechter als beim CNC Fräsen

CNC-Fräse

Vorteile

• Ideal für Holz, Kunststoffe und Metalle
• Gravuren lassen sich schnell umsetzen
• Ideal für hochfeste Konstruktionen und Funktionsbaugruppen
• Herstellen von Passungen und Gewinden möglich

Nachteile

• Hohlräume lassen sich nicht erstellen
• Verschnitt bzw. Materialverbrauch durch abtragendes Prinzip
• CNC-Programmierung (Bahnplanung, Werkzeugwechsel, Bahnoptimierung) ist wesentlich anspruchsvoller

3D Drucker oder CNC Fräse – Fazit

Der 3D-Druck wird uns sicherlich noch überraschen und einige Neuerungen auf dem Markt bringen. Dennoch wird die CNC-Fräse auch in ferner Zukunft nicht komplett aussterben. Beide Verfahren werden in Zukunft ihre Daseinsberechtigung haben wobei der 3D Drucker gegenüber der CNC Fräse sicherlich noch Potential hat.

Egal ob 3D Drucker oder CNC Fräse – ich wünsche ich dir bei deinem nächsten Projekt viel Erfolg. Du hast Fragen zum 3D Drucken oder CNC Fräsen? Dann hinterlasse einfach einen kurzen Kommentar!