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3d打印和CNC机加工的四大差异
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这是e键打印出品的『3D打印100问』的第12问,e键打印,30秒搞定3D打印任务的网站。今天想要跟大家分享的主题是3D打印和CNC加工的区别是什么?


这个问题在网上可以找到很多种答案,但今天想用一种最简单或者说稍微有一点点接近官方的说法来说说它们之间的区别。3D打印是一种增材技术,CNC机加工是一种减材技术,接下来将从四个层面具体来跟大家展开讲讲它们之间分别的区别,或者说优缺点是什么?


第一点是材料上的差异


3D打印的材料主要有三种形态,第一种是液态3D打印材料,目前来讲是市场使用最多的3D打印材料,第二种是粉末的,第三种是线材类的。


3D打印线材


液态主要指的是树脂,它是通过SLA成型技术来打印手板模型,而粉末状态的主要是指尼龙打印,此外还有金属打印,全彩打印。它是通过SLS成型技术来打印手板模型的。第三种线材3D打印材料,就是常看到的一卷一卷的线材。主要用在一些桌面级的3D打印设备上,用的是FDM成型技术打印。而CNC机加工用的材料全部都是板材,就是板状的材料。


CNC板材


第二点是两者之间在加工零件上的差异


首先3D打印它是一种增材技术,增材很容易理解,就是不断的增加,很多人做了形象的比喻,比如有人说是陶艺和雕刻的区别;有人说是一个人蛋糕粉堆积成一个蛋糕,一个是一个大蛋糕切成一块块小蛋糕。


对于3D打印来讲,虽然它叫三维立体,那么它的加工原理是把不同的模型切成N多个层,像盖房子的原理一样由一层层砖垒成,3D打印的原理也是将材料一层层堆积成型,基于这种原理,3D打印在做一些比较复杂的零件的时候就非常容易了,比如说镂空件,所谓的镂空件,我想大家应该很能很容易能理解,就是一个模型,中间很多孔状的空间,如下图:



第二种就是零件里面有很多直角或斜角,记得大概在一年前e键打印跟一个高校解决一个研发的课题,当时他的模型的长宽都在100mm的正方形,厚度最高的是25mm,薄的地方只有10mm,这个模型的表面一层是平的,另外一层是有很多个正方形的格子,并且每一个正方形的格子的底部都是盲孔,而且模型每一个正方形的格子的角度都是90度的。当时看到这样一个零件的时候已经能判断,如果说客人对这个90度的角必须是90度的,不接受R角的话,那么就只能用3D打印来做了,后来跟客人确认之后,确实是有其他的零件需要跟这个孔来装配的,所以必须是90度的,这样的一个零件就只能用3D打印来做的,就没有办法用CNC机加工来做了,因为CNC机加工的原理就是通过刀具不停的转动板材,这样做不了90度的直角。下面几张图为你简单分解一下:




CNC锣,可以看到锣刀是圆形的


还有一种零件模型是,当一个零件模型是一个多曲面,而且是多面加工这种情况下,那么用3D打印来做就相对要容易一些。CNC机加工在市场上有三轴加工,有四轴加工,也有五轴加工,虽然四轴和五轴对于多面加工也更容易一些,但在手板行业来讲,三轴加工应该占了95%的市场,可能这个数据不一定准确,但是也能代表说三轴加工是手板加工里面最多的一个设备了,因为四轴和五轴,每多一轴这个设备的投入成本也会更高高,并且五轴CNC无论是设备本身的价格还是加工费都不比3D打印便宜,所以这里主要讲的是三轴机加工。如果你的模型是多面加工,在大于三个面要加工的情况下,用CNC机加工可能相对来讲会复杂一些。如下图,CNC加工是把板材固定在机床上用锣刀锣的,它是一个平面,对于三轴加工来说如果要锣其他面就只能手动把板材旋转到另一面了。



讲了好多CNC加工的不足之处,那么它有哪些优点呢?在做一些比较大型但是结构又比较简单,且料位的厚度比较厚一点的,那么用CNC加工会比较合适一些,同时可能你的模型对材料有指定性,什么意思呢,就比如说你这个材料一定要用PPS或者铁氟龙材料来做,那么目前3D打印是没有办法来满足的,所以这一类用CNC机加工来做会比较合适。


第三点是操作软件上的差异



3D打印的软件非常简单,如果是一个外行完全从零开始大概一周时间就可以使用了,比如模型要做3D打印,软件是可以自动生成支撑的,不需要人工加。但是CNC机加工用的编程软件就比较专业,如果是一个外行人来学,可能需要3到6个月的时间来学习操作。比较常用的有UG、MASTERCAM、CIMATRON,还有国产的精雕。这些软件的学习还是有一定难度的。


并且除了软件之外,加工时刀具使用的判断也是会影响加工时间和成本。曾经见过有一个同样的零件,但不同的两个编程师傅,最后他们加工的时间竟然差了两倍,这两倍的差距就导致了报掉成本的差异。而且CNC机加工通常需要两个人来配合完成,第一个是编程师傅解决编程的问题,第二个是操作CNC机器的师傅,如果你的模型是需要多面加工,那可能需要翻来覆去的在几个面转换,那么这个操作的过程可能会有人为的误差,而3D打印就不存在这些问题,因为它是一次性上机就解决了。


第四点是后期处理上的差异


相对来讲3D打印后期处理会容易一些,简单的用砂纸打磨即可,时间比较快,而CNC机加工后期处理耗时会相对会久一些,一点是材料本身的问题,第二是比如遇到像前文说的R角比较难处理。


以上只是从常见的四个层面的区别给大家做个简单的分享,那么是不是说3D打印就一定比CNC机加工出来的模型会更好了呢,当然不是,这个是一个相对的,其实它们更是一个互补型的,有各自的优势和缺点,就比如3D打印现在最大的缺点就是它材料的可选性不太多,而CNC机加工的材料可选性会更大一些,在做一些功能件,可能CNC机加工的材料可选性会更多一些。

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