CNC-Bearbeitung vs. 3D-Druck für funktionale Prototypen

III. Branchenanwendungsszenarioanalyse
3.1 Anwendung von CNC-Maschinen für die Automobilindustrie
CNC-Bearbeitung: Eine CNC-Maschine für die Automobilindustrie in Kombination mit CNC-Drehbearbeitung ermöglicht die komplette Bearbeitung vom Rohling bis zum fertigen Produkt. Ein chinesischer Hersteller von Elektrofahrzeugen nutzt diese Technologie zur Fertigung von Prototypen für Motorgehäuse. Durch die Integration von Bohr-, Fräs- und Drehprozessen verkürzt sich die Lieferzeit auf fünf Werktage .
3D-Druck : Er wird für die Leichtbauweise von CNC-gefertigten Autoteilen eingesetzt , beispielsweise für den Druck von Aerodynamik-Kits aus kohlenstofffaserverstärktem Nylon. Dadurch kann das Gewicht um 30 % reduziert werden, während die strukturelle Steifigkeit erhalten bleibt. Dies trägt zur Reichweitenoptimierung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben bei.
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3.2 Präzisionsvorrichtungsherstellung in der Halbleiterindustrie
Die CNC-Bearbeitung erweist sich im Bereich der Bauteilprüfvorrichtungen für die Halbleiterindustrie als äußerst effektiv . Der Pinabstand hochpräziser Prüfkarten muss auf ±0,005 mm genau eingehalten werden, und nur die CNC-Mikrobearbeitungstechnologie ermöglicht diese Präzision. Der 3D-Druck hingegen dient der schnellen Überprüfung des Vorrichtungsdesigns. Durch das Drucken funktionaler Prototypen mit Harzmaterialien können Ingenieure innerhalb von drei Tagen mehrere Designiterationen durchführen .

3.3 Anwendung der CNC-Bearbeitung für medizinische Zwecke in der Medizintechnik
CNC-Bearbeitung: Die CNC-Bearbeitung für die Medizintechnik deckt die gesamte Produktpalette von chirurgischen Instrumenten bis hin zu Implantaten ab. Eine Gießerei von Medtronic fertigt mithilfe von medizinischem Edelstahl Komponenten für Klammergerätekassetten per CNC-Drehen. Jeder Prozessschritt wird dreidimensionalen Prüfungen unterzogen, um die Einhaltung des Qualitätsmanagementsystems ISO 13485 sicherzustellen.

3D-Druck : Er konzentriert sich auf personalisierte Bedürfnisse, wie beispielsweise maßgefertigte interkorporelle Fusionsimplantate aus Titanlegierung. Mithilfe der Modellierung medizinischer Bilddaten kann die 3D-Drucktechnologie Implantate mit bionischen Trabekelstrukturen erzeugen und so das Knochenwachstum fördern. Im Vergleich zu den durch herkömmliche CNC-Bearbeitung hergestellten massiven Strukturen verkürzt sich die postoperative Heilungszeit um 20 %.

IV. Kosten- und Effizienzanalyse

4.1 Stückkosten und Merkmale der Chargenfertigung

3D-Druck : Für die Metallprototypenfertigung bietet er einen deutlichen Kostenvorteil. Am Beispiel eines Prototyps einer Vorrichtung aus Edelstahl lassen sich die Kosten der DMLS-Technologie auf etwa 60 % der Kosten der CNC-Bearbeitung beziffern; sie eignet sich besonders für die schnelle Überprüfung kleiner Serien (1–10 Stück) .

CNC-Bearbeitung : Mit steigender Losgröße wird der Kostenvorteil deutlich. Daten eines inländischen Herstellers von Bearbeitungsteilen zeigen, dass bei einer Bestellmenge von über 50 Aluminiumlegierungsteilen die Stückkosten der CNC-Bearbeitung 35 % niedriger sind als die des 3D-Drucks – ein signifikanter Skaleneffekt .

4.2 Vergleich des Lieferzyklus und Notfallmaßnahmen

3D-Druck : Komplexe Prototypen lassen sich innerhalb von 24 Stunden liefern, was ihn zur ersten Wahl für dringende Projekte macht. Ein Mobiltelefonhersteller nutzte den 3D-Druck von Nylon-Prototypen, um innerhalb von 72 Stunden drei Optimierungsrunden des Designs durchzuführen und so die Struktur eines neuen Klappbildschirmscharniers vor der Produkteinführung zu überprüfen .

CNC-Bearbeitung : Sie erfordert Prozesse wie Programmierung, Werkzeugvorbereitung und Prozessoptimierung. Die Lieferzeit beträgt für einfache Teile 3–5 Tage und für komplexe Teile 7–10 Tage. Für die Weiterentwicklung ausgereifter Produkte ist die gleichbleibende Bearbeitungsqualität jedoch weiterhin eine zuverlässige Wahl .

V. Auswahlstrategien und Technologieanpassung

5.1 Szenarien mit Priorität für die CNC -Bearbeitung

Anforderungen an die Montage mit hoher Präzision : Beispielsweise erfordern die Kolbenbolzen von Automobilmotoren und die Lagerflächen von medizinischen Gelenken eine Toleranzkontrolle innerhalb von ±0,002 mm, und nur die CNC-Bearbeitung kann diese Anforderung erfüllen .

Anforderungen an die Oberflächenqualität : Die Spiegelpolitur von Edelstahlteilen und die Passivierungsbehandlung von Medizinprodukten können direkt durch CNC-Bearbeitung ohne zusätzliche Nachbearbeitung durchgeführt werden .

Vorbereitung auf die Serienproduktion : Sobald der Prototyp die Tests bestanden hat und in die Kleinserien-Erprobungsphase eintritt, erweisen sich die Kostenvorteile und die Qualitätsstabilität der CNC-Bearbeitung als Brücke zur Serienproduktion .

5.2 Szenarien mit Priorität für den 3D -Druck

Komplexe geometrische Strukturen : Wie beispielsweise hohle Turbinenschaufeln in der Luft- und Raumfahrt oder Mikrokanal-Chiphalterungen in der Halbleiterindustrie – der 3D-Druck kann direkt konkave und hohle Strukturen erzeugen, die mit herkömmlichen CNC-Verfahren nicht bearbeitet werden können .

Personalisierte Anpassung : Die patientenspezifische Gestaltung von medizinischen Implantaten und die individuellen Anforderungen an Fahrzeugmodifikationsteile können durch 3D-Druck mit „Design-to-Production“ nahtlos miteinander verbunden werden.

VI. Zukunftstrends: Technologieintegration und intelligente Modernisierung

Aktuell ist die hybride Fertigungstechnologie ein viel diskutiertes Thema in der Industrie. Beispielsweise wird zunächst die Grundstruktur von Metallteilen per CNC-Bearbeitung gefertigt, bevor anschließend mithilfe von 3D-Druck lokal Kühlrippen oder gewichtsreduzierende Bohrungen angebracht werden. Dabei werden sowohl Präzision als auch Designfreiheit berücksichtigt. Die Kombination von CNC-Maschinen für die Automobilindustrie mit dem industriellen Internet der Dinge ermöglicht zudem die Echtzeitüberwachung des Bearbeitungsprozesses. Die Genauigkeit der Werkzeugstandzeitprognose wird auf 92 % erhöht, wodurch das Ausfallrisiko weiter reduziert wird.

Fazit : CNC-Bearbeitung und 3D-Druck bieten jeweils eigene Vorteile bei der Herstellung funktionaler Prototypen. JSJM, mit seinem tiefgreifenden Verständnis von CNC-Drehdienstleistungen Unsere CNC-Maschinen für die Automobilindustrie und die Medizintechnik bieten präzise Lösungen für die unterschiedlichsten Branchen. Ob hochpräzise Metallbearbeitung oder die schnelle Entwicklung komplexer Prototypen – JSJM ist Ihr zuverlässiger Partner. Kontaktieren Sie uns noch heute und beschleunigen Sie Ihre Produktinnovationen mit professioneller Fertigungstechnologie!