這是e鍵打印出品的『3D打印100問』的第12問,e鍵打印,30秒搞定3D打印任務(wù)的網(wǎng)站。今天想要跟大家分享的主題是3D打印和CNC加工的區(qū)別是什么?
這個(gè)問題在網(wǎng)上可以找到很多種答案,但今天想用一種最簡單或者說稍微有一點(diǎn)點(diǎn)接近官方的說法來說說它們之間的區(qū)別。3D打印是一種增材技術(shù),CNC機(jī)加工是一種減材技術(shù),接下來將從四個(gè)層面具體來跟大家展開講講它們之間分別的區(qū)別,或者說優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
第一點(diǎn)是材料上的差異
3D打印的材料主要有三種形態(tài),第一種是液態(tài)3D打印材料,目前來講是市場使用最多的3D打印材料,第二種是粉末的,第三種是線材類的。
3D打印線材
液態(tài)主要指的是樹脂,它是通過SLA成型技術(shù)來打印手板模型,而粉末狀態(tài)的主要是指尼龍打印,此外還有金屬打印,全彩打印。它是通過SLS成型技術(shù)來打印手板模型的。第三種線材3D打印材料,就是常看到的一卷一卷的線材。主要用在一些桌面級的3D打印設(shè)備上,用的是FDM成型技術(shù)打印。而CNC機(jī)加工用的材料全部都是板材,就是板狀的材料。
CNC板材
第二點(diǎn)是兩者之間在加工零件上的差異
首先3D打印它是一種增材技術(shù),增材很容易理解,就是不斷的增加,很多人做了形象的比喻,比如有人說是陶藝和雕刻的區(qū)別;有人說是一個(gè)人蛋糕粉堆積成一個(gè)蛋糕,一個(gè)是一個(gè)大蛋糕切成一塊塊小蛋糕。
對于3D打印來講,雖然它叫三維立體,那么它的加工原理是把不同的模型切成N多個(gè)層,像蓋房子的原理一樣由一層層磚壘成,3D打印的原理也是將材料一層層堆積成型,基于這種原理,3D打印在做一些比較復(fù)雜的零件的時(shí)候就非常容易了,比如說鏤空件,所謂的鏤空件,我想大家應(yīng)該很能很容易能理解,就是一個(gè)模型,中間很多孔狀的空間,如下圖:
第二種就是零件里面有很多直角或斜角,記得大概在一年前e鍵打印跟一個(gè)高校解決一個(gè)研發(fā)的課題,當(dāng)時(shí)他的模型的長寬都在100mm的正方形,厚度最高的是25mm,薄的地方只有10mm,這個(gè)模型的表面一層是平的,另外一層是有很多個(gè)正方形的格子,并且每一個(gè)正方形的格子的底部都是盲孔,而且模型每一個(gè)正方形的格子的角度都是90度的。當(dāng)時(shí)看到這樣一個(gè)零件的時(shí)候已經(jīng)能判斷,如果說客人對這個(gè)90度的角必須是90度的,不接受R角的話,那么就只能用3D打印來做了,后來跟客人確認(rèn)之后,確實(shí)是有其他的零件需要跟這個(gè)孔來裝配的,所以必須是90度的,這樣的一個(gè)零件就只能用3D打印來做的,就沒有辦法用CNC機(jī)加工來做了,因?yàn)镃NC機(jī)加工的原理就是通過刀具不停的轉(zhuǎn)動(dòng)板材,這樣做不了90度的直角。下面幾張圖為你簡單分解一下:
CNC鑼,可以看到鑼刀是圓形的
還有一種零件模型是,當(dāng)一個(gè)零件模型是一個(gè)多曲面,而且是多面加工這種情況下,那么用3D打印來做就相對要容易一些。CNC機(jī)加工在市場上有三軸加工,有四軸加工,也有五軸加工,雖然四軸和五軸對于多面加工也更容易一些,但在手板行業(yè)來講,三軸加工應(yīng)該占了95%的市場,可能這個(gè)數(shù)據(jù)不一定準(zhǔn)確,但是也能代表說三軸加工是手板加工里面最多的一個(gè)設(shè)備了,因?yàn)樗妮S和五軸,每多一軸這個(gè)設(shè)備的投入成本也會(huì)更高高,并且五軸CNC無論是設(shè)備本身的價(jià)格還是加工費(fèi)都不比3D打印便宜,所以這里主要講的是三軸機(jī)加工。如果你的模型是多面加工,在大于三個(gè)面要加工的情況下,用CNC機(jī)加工可能相對來講會(huì)復(fù)雜一些。如下圖,CNC加工是把板材固定在機(jī)床上用鑼刀鑼的,它是一個(gè)平面,對于三軸加工來說如果要鑼其他面就只能手動(dòng)把板材旋轉(zhuǎn)到另一面了。
講了好多CNC加工的不足之處,那么它有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?在做一些比較大型但是結(jié)構(gòu)又比較簡單,且料位的厚度比較厚一點(diǎn)的,那么用CNC加工會(huì)比較合適一些,同時(shí)可能你的模型對材料有指定性,什么意思呢,就比如說你這個(gè)材料一定要用PPS或者鐵氟龍材料來做,那么目前3D打印是沒有辦法來滿足的,所以這一類用CNC機(jī)加工來做會(huì)比較合適。
第三點(diǎn)是操作軟件上的差異
3D打印的軟件非常簡單,如果是一個(gè)外行完全從零開始大概一周時(shí)間就可以使用了,比如模型要做3D打印,軟件是可以自動(dòng)生成支撐的,不需要人工加。但是CNC機(jī)加工用的編程軟件就比較專業(yè),如果是一個(gè)外行人來學(xué),可能需要3到6個(gè)月的時(shí)間來學(xué)習(xí)操作。比較常用的有UG、MASTERCAM、CIMATRON,還有國產(chǎn)的精雕。這些軟件的學(xué)習(xí)還是有一定難度的。
并且除了軟件之外,加工時(shí)刀具使用的判斷也是會(huì)影響加工時(shí)間和成本。曾經(jīng)見過有一個(gè)同樣的零件,但不同的兩個(gè)編程師傅,最后他們加工的時(shí)間竟然差了兩倍,這兩倍的差距就導(dǎo)致了報(bào)掉成本的差異。而且CNC機(jī)加工通常需要兩個(gè)人來配合完成,第一個(gè)是編程師傅解決編程的問題,第二個(gè)是操作CNC機(jī)器的師傅,如果你的模型是需要多面加工,那可能需要翻來覆去的在幾個(gè)面轉(zhuǎn)換,那么這個(gè)操作的過程可能會(huì)有人為的誤差,而3D打印就不存在這些問題,因?yàn)樗且淮涡陨蠙C(jī)就解決了。
第四點(diǎn)是后期處理上的差異
相對來講3D打印后期處理會(huì)容易一些,簡單的用砂紙打磨即可,時(shí)間比較快,而CNC機(jī)加工后期處理耗時(shí)會(huì)相對會(huì)久一些,一點(diǎn)是材料本身的問題,第二是比如遇到像前文說的R角比較難處理。
以上只是從常見的四個(gè)層面的區(qū)別給大家做個(gè)簡單的分享,那么是不是說3D打印就一定比CNC機(jī)加工出來的模型會(huì)更好了呢,當(dāng)然不是,這個(gè)是一個(gè)相對的,其實(shí)它們更是一個(gè)互補(bǔ)型的,有各自的優(yōu)勢和缺點(diǎn),就比如3D打印現(xiàn)在最大的缺點(diǎn)就是它材料的可選性不太多,而CNC機(jī)加工的材料可選性會(huì)更大一些,在做一些功能件,可能CNC機(jī)加工的材料可選性會(huì)更多一些。