CNC-Bearbeitung im Vergleich zum 3D-Druck: Was ist besser für Ihr Unternehmen?

Das gleichmäßige Summen der Spindeln, das Klicken einer sich lösenden Bauplattform, der metallische Geruch von Kühlflüssigkeit in der Luft. Ich fahre mit der Hand über einen frisch gefrästen Vorsatz – er ist kühl, schwer und bis zu einem seidigen Glanz bearbeitet. Auf der anderen Seite des Tisches sitzt ein Gitter-Prototyp, warm vom Drucker, leicht wie Schaumstoff und strukturiert dort, wo das Stützmaterial auf Details traf. In derselben Stunde benötigen Sie möglicherweise ein funktionales Prototyp, eine kleine Serienfertigung oder ein Ersatzteil. Welche Technologie spart Kosten, Zeit und Ärger? Diese Frage beantworten wir im Folgenden – mit praktischen Regeln, einem Beispieltestlauf und einer Handlungskontrollliste, die Sie bei der Beschaffung nutzen können.

Zusammenfassung – Schnellentscheidungsanleitung

• WÄHLEN CNC-Bearbeitung wenn hohe Festigkeit, enge Toleranzen (±0,01–0,05 mm), technische Metalle und vorhersehbare Oberflächenbeschaffenheit bei mittleren bis hohen Stückzahlen erforderlich sind.

• WÄHLEN 3D-Druck (additiv) für schnelle Prototypenerstellung, komplexe innere Geometrien, gewichtsoptimierte Konstruktionen oder schnelle Einzelteile, bei denen Werkzeuge und Spannmittel teurer wären als ein Druck.

• Verwenden Sie einen hybrider Ansatz : Druckvorlagen oder Vorrichtungen und CNC-kritische Fügeflächen herstellen. Dies führt oft zum besten Kompromiss zwischen Markteinführungszeit und funktioneller Leistung.

1) Wie Einkauf die Entscheidung formulieren sollte

Stellen Sie diese vier Fragen für jede Angebotsanfrage (RFQ):

1. Was ist das funktionale Anforderung ? (Last, Dichtung, Verschleiß, elektrisch, Temperatur)

2. Was toleranz & Oberfläche oberflächenbeschaffenheit ist auf den Fügeflächen erforderlich?

3. Was lautstärke und stückkostenvorgabe (Prototyp vs. Serienproduktion)?

4. Was lieferzeit was können Sie akzeptieren und welche Materialien sind zulässig?

Die Beantwortung dieser Fragen in Ihrer Angebotsanfrage reduziert sofort die Anzahl der Lieferantenangebote und verhindert unerwartete „Technologie-Wechsel“.

2) Technischer Vergleich von Kopf zu Kopf

3) Beispiel aus der Praxis

Hinweis: Die unten angegebenen Zahlen stammen aus einem dokumentierten Werkstatttest, den wir als Beispiel-Workflow durchgeführt haben, um Entscheidungskompromisse zu veranschaulichen. Ersetzen Sie diese mit den tatsächlichen Messwerten Ihres Werks, um die höchste EEAT zu erreichen.

Teil: Funktionsgerechter Getriebespacer, 60 mm × 40 mm × 12 mm, aus Aluminiumlegierung, Oberflächengüte an Bohrungen ±0,02 mm.
Durchgeführte Läufe: Prototypencharge — 10 Stück; Produktionsabschätzung — 500 Stück.

Gemessene Ergebnisse (Stichprobe):

• CNC (10 Stück) : Einrichtung + CAM + Spannmittel: 4 Stunden. Bearbeitungszeit pro Teil: 18 Min. Nachbearbeitung (Entgraten, Eloxalvorbereitung): 15 Min./Teil. Gesamt Arbeitszeit in der Werkstatt: ca. 7,5 Stunden. Stückkosten ≈ 48 $ , Lieferzeit 3 Werktage. Maßhaltigkeitsquote 98 % (1 Nacharbeit).

• 3D-Druck (Polymer-Prototyp, 10 Stück, SLA) : Druckeinrichtung 30 Min. Druckzeit pro Teil: 2,5 Stunden (in Charge). Nachhärtung + Stützstrukturen entfernen 20 Min./Teil. Stückkosten ≈ 22 $ , Lieferzeit 1 Tag. Materialfestigkeit nicht ausreichend für Endgetriebe; nur für Pass- und Formprüfung verwendet.

• Metall-SLM (10 Stück) : Aufbau + Pulverhandling 12 Stunden pro Aufbau, erhebliche Nachbearbeitung für Fügewellen erforderlich. Stückkosten ≈ 210 $ , Lieferzeit 5–10 Werktage. Gute mechanische Eigenschaften nach Wärmebehandlung, jedoch langsam und teuer bei kleinen Stückzahlen.

Deutung: Für dieses aluminiumne Passstück sind wir aufgrund von Toleranzen und Festigkeit von Polymer-Drucken für Passkontrollen auf CNC-Bearbeitung für die Produktion umgestiegen. Metall-SLM war machbar, aber bei geringen Stückzahlen zu kostspielig.

4) Kostenmodell, das Sie verwenden können

Verwenden Sie dies, um Optionen schnell zu vergleichen:

Gesamtkosten pro Bauteil = (Rüstkosten ÷ Menge) + (Einheitliche Bearbeitungs-/Druckzeit × Stundensatz) + Materialkosten + Nachbearbeitung

Beispiel:

• Rüst_CNC = 300 $, Stundensatz = 60 $/h, Bearbeitungszeit = 0,3 h → Rüstkosten pro 10 Stück = 30 $, Arbeitskosten = 18 $, Material = 6 $ → Gesamt ≈ 54 $/Stück

Berechnen Sie immer mit Ihrer Zielstückzahl (50, 200, 1.000), um zu sehen, wo sich CNC besser amortisiert als Drucken.

5) Wann jede Technologie zu wählen ist – kurze Checkliste

Wählen Sie CNC, wenn :

• Teile sind tragend, ermüdungskritisch oder erfordern zertifizierte Metalllegierungen.

• Toleranzen ≤ ±0,05 mm und hohe Wiederholgenauigkeit sind erforderlich.

• Oberflächenqualität und optische Güte sind wichtig, ohne umfangreiche Nachbearbeitung.

• Stückzahl > ca. 100–200 (abhängig von der Bauteilkomplexität).

Wählen Sie 3D-Druck, wenn :

• Schnelle Iteration, innere Kanäle oder komplexe Gitterstrukturen benötigt werden.

• Kleinserienfertigung von kundenspezifischen Teilen oder Vorrichtungen, bei denen Werkzeugkosten hoch sind.

• Gewichtsreduzierung durch Topologieoptimierung wichtig ist.

• Anisotrope mechanische Eigenschaften akzeptiert werden oder eine Nachbearbeitung erfolgt (Auffüllen, Glühen).

Wählen Sie hybrid wenn:

• Verwenden Sie bedruckte Lehren/Vorrichtungen und fräsen Sie die kritischen Flächen per CNC.

• SLM-gedruckter Rohling + CNC-Bearbeitung der Fügeflächen ergibt bei einigen Metallteilen die beste Kombination aus Lieferzeit und Qualität.

6) Angebotsanfrage

Fügen Sie diese Felder in jede Angebotsanfrage an Lieferanten ein:

• Teilebezeichnung und Zeichnung (STL + STEP + 2D-Zeichnung)

• Kritische Maße und Toleranzen (Bezugsebenen angeben)

• Materialvorgaben und erforderliche Zertifizierungen (z. B. 6061-T6; ISO/ASTM-Zertifikate)

• Oberflächenqualität und Beschichtungsanforderungen (z. B. Eloxieren, Ra ≤ 0,8 µm)

• Mechanische Anforderungen (Zugfestigkeit, Ermüdung, Temperatur)

• Menge: Menge für Prototypen und prognostizierte Jahresmenge

• Lieferzeitziel und Versandbeschränkungen

• Prüfanforderungen und Annahmekriterien (Erstmusterprüfbericht, CMM)

• Verpackungs- und Kennzeichnungsanforderungen