Metall 3D-Druck vs. CNC-Fräsen - Wer wird die Zukunft der Fertigungsindustrie dominieren?

9. Mai 2025 | Trends in der Fertigungstechnologie

Im Bereich der Fertigung sind Metall-3D-Druck und CNC-Fräsen wie zwei Topspieler, jeder mit einem einzigartigen "Fähigkeitenset", um die Vorherrschaft zu ergattern. Einige sagen, dass der 3D-Druck ein künftiger Stern ist, der Traditionen umstürzt, während andere glauben, dass CNC-Fräsen immer noch der unerschütterliche "große Bruder" ist. Wer wird bei diesem technischen Spiel gewinnen? Oder die Antwort könnte komplizierter sein, als wir denken.

1. Vergleich des aktuellen Status: Wenn "Addition" auf "Subtraktion" trifft

Der wesentliche Unterschied zwischen Metall-3D-Druck (additiver Fertigung) und CNC-Fräsen (subtraktiver Fertigung) liegt in „Material aufbauen“ oder „Material abschneiden“.

• 3D-Druck: Metallpulver oder -draht wird schichtweise wie Bausteine aufgebaut, geeignet für komplexe Strukturen (wie interne Hohlräume, speziell geformte Oberflächen) und personalisierte Anpassungen, mit einem Materialausnutzungsgrad von über 95 %. Zum Beispiel wird der Titanlegierungs-Scharnier der Honor Magic V2 mittels 3D-Druck hergestellt, was Material spart und Leichtgewicht ermöglicht.
• CNC-Verarbeitung: „Formen“ von einem Stück Material durch Schneiden und Fräsen, mit Nanometer-Genauigkeit und einer nahezu spiegelglatten Oberfläche, insbesondere geeignet für Massenproduktion. Der Titanlegierungsrahmen des Apple iPhone 15 Pro ist ein repräsentatives Werkstück der CNC-Technologie.

Schlüsseldaten-Vergleich:

2. Vorteile und Schmerzpunkte: die "Lanze und der Schild" der Technologie

Der Geheimcode für den Aufstieg des metallischen 3D-Drucks:

• Designfreiheit: Es können komplexe geometrische Formen hergestellt werden, die mit traditionellen Verfahren nicht erreichbar sind, wie leichte Bauteile von Raumfahrtantrieben.
• Schnelle Iteration: Kein Werkzeugbau erforderlich, direkte Produktion von Prototypen durch digitale Modelle, was die Entwicklungszeit erheblich verkürzt.
• Materialinnovation: Unterstützung von schwer verarbeitbaren Materialien wie Titanlegierungen und nickelbasierten Hochtemperaturlegierungen, aber die optionellen Materialien sind immer noch begrenzt (z. B. begrenzte Anzahl an Metallpulvern).

Die Unersetzbarkeit der CNC-Bearbeitung:

• Extrem Präzise: Bei Anwendungen, die eine strenge Präzision auf Mikroniveau erfordern, wie medizinische Implantate oder Halbleiterkomponenten, ist CNC weiterhin die erste Wahl.
• Skalierbare Kosten: Bei Massenfertigung ist der Stückkostenbetrag bei CNC deutlich geringer als bei 3D-Druck und stabiler.
• Materialuniversalität: Unterstützt nahezu alle metallischen und nichtmetallischen Materialien, von Aluminiumlegierungen bis hin zu technischen Kunststoffen.

Häufige Herausforderungen:

• 3D-Druck: Hohe Oberflächenrauheit (benötigt Nachbearbeitung), teure Gerätekosten und langsamer Geschwindigkeit.
• CNC-Fräsen: Komplexe Strukturen erfordern mehrere Prozesse, viel Materialverschwendung und große Werkzeugausfälle beim Fräsen harter Materialien wie Titanlegierungen.

3. Anwendungsunterteilung: Welches Verfahren entspricht besser Ihren Bedürfnissen?

Szenarien für den Einsatz von 3D-Druck:

• Medizinische Anpassung: wie z.B. orthopädische Implantate, die perfekt zur Knochenstruktur des Patienten passen.
• Luft- und Raumfahrt: Leichtbau-Komponenten und integrierter Design (wie Turbinenschaufeln mit internen Kühlkanälen).
• Kleinschaliger Versuchsaufbau: Vermeidung von Formkosten und schnelle Überprüfung des Designs.

Szenarien für die Auswahl von CNC-Verarbeitung:

• Verbraucherelektronik: Massenprodukte, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern, wie Mobiltelefon-Mittelrahmen und Notebookgehäuse.
• Automobilbau: Standardisierte Komponenten wie Motorzylinderblöcke und Getriebeteile.
• Hochpräzisionswerkzeuge: Präzisionsformen, Teile von Optikinstrumenten usw.

4. Zukünftige Trends: Fusion oder Substitution?

Kurzeitig werden beide sich ergänzen und koexistieren, technologische Fortschritte können jedoch die Spielregeln neu schreiben:

Entwicklungsrichtung des 3D-Drucks:

• Durchbruch in Geschwindigkeit und Kosten: Zum Beispiel schmilzt Seurats "regionale Drucktechnologie" große Pulverflächen gleichzeitig durch gepulste Laser, was die Geschwindigkeit um mehr als das Dreifache erhöht.
• Hybride Fertigung: Kombiniere CNC-Nachbearbeitung, um die Oberflächenqualität zu verbessern. Zum Beispiel kombiniert die EHLA 3D-Technologie des Fraunhofer-Instituts die hohe Effizienz des Laserschweißens mit der Präzision des Pulverbettenschmelzens.

CNC-Ausbaupfad:

• Intelligenz und Automatisierung: Optimiere Werkzeugpfade durch KI, reduziere manuelle Eingriffe und senke die Kosten weiter.
• Mehrfach-Achsen-Verbindung: Fünf- und siebenachsige Werkzeugmaschinen erfüllen komplexere Strukturforderungen.

Branchenprognose: Bis 2030 könnte die Markgröße des Metall-3D-Drucks über 30 Milliarden US-Dollar betragen, aber CNC wird weiterhin mehr als 60 % des Anteils an der präzisen Fertigung ausmachen.

Es gibt keinen Sieger, nur die beste Kombination

Der König der zukünftigen Fertigungsindustrie wird möglicherweise keine einzelne Technologie sein, sondern ein kollaboratives Ökosystem von „3D-Druck + CNC“. Der 3D-Druck ist dafür verantwortlich, Designgrenzen zu überschreiten, während CNC Genauigkeit und Effizienz gewährleistet. Die Integration beider (wie hybride Geräte mit additiver und subtraktiver Fertigung) wird zum neuen Standard im hochwertigen Maschinenbau werden. Wie ein Ingenieur sagte: „Verwende den 3D-Druck, um unmögliche Formen zu erstellen, und dann nutze CNC, um eine perfekte Oberfläche zu polieren – dies ist die ultimative Antwort auf Fertigung.“