Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

CNC-Bearbeitung vs 3D-Druck

Es gibt eine Menge wohlverdienter Aufregung in Bezug auf 3D-Drucker, und für den begeisterten Heimwerker ist vieles darauf ausgerichtet, dass sie sich selbst "replizieren" können, indem sie ihre eigenen Teile herstellen. Aber ist ein 3D-Drucker das richtige Werkzeug für Sie?

Die Herstellungstechnik eines 3D-Druckers ist additiv - die meisten verwenden einen Heißkunststoff-Extruder, um ein Kunststoffmodell zu „drucken“. Dies steht im Gegensatz zu subtraktiven Fertigungswerkzeugen, die mit einem festen Materialblock beginnen und den Überschuss mit einem Schneidwerkzeug entfernen. Subtraktive Fertigung ist weitaus häufiger als Additiv, besonders wenn mit Metall und Holz gearbeitet wird. Drehmaschinen, Fräser, Sägen, Bohrer und andere CNC-Maschinen wie Laser- und Vinylschneider sind allesamt subtraktive Werkzeuge.

Das subtraktive Äquivalent des 3D-Druckens

Eine CNC-Fräsmaschine oder ein Fräser ist das subtraktive Äquivalent des 3D-Druckers. Für den Bastler ist das Fräsen auf vielfältige Weise dem Drucken unterlegen.

Beim Fräsen entsteht in der Regel Abfall, und ohne irgendeine Art Staubkontrolle wird der Abfall durch den Raum geschleudert.

Das Fräsen ist gefährlicher - während ein Kunststoffextruder möglicherweise überhitzt und in Brand gerät, hatte ich mit meinem CNC-Fräser bereits ein (geringfügiges) Feuer, und es besteht die Gefahr, dass sich eine Klinge bei 20.000 Umdrehungen dreht, als ob sich Stückchen von selbst drehen würden. oder sogar dein Werkstück, das dich anfliegt.

Eine Mühle oder ein Fräser ist notwendigerweise größer und schwerer als ein 3D-Drucker und folglich teurer und schwieriger zu bewegen. Es erfordert ein Positioniersystem, das die Genauigkeit bei Widerstand aufrecht erhalten kann, und Motoren, die leistungsfähig genug sind, um ihn anzutreiben.

Die Software-Vorbereitung ist auch beim Fräsen komplexer. Nach dem Zeichnen des Objekts, das Sie in einem CAD- oder 3D-Modellierungsprogramm erstellen möchten, müssen Sie Werkzeugwege mit computergestützter Fertigungssoftware (CAM) erstellen. Dazu werden die Abmessungen und die Position des Ausgangsmaterials, die Abmessungen und Eigenschaften des Schaftfräsers (Fräser) sowie die Geschwindigkeiten für die Achsen und die Spindel festgelegt. Die Werkzeuge dazu sind in der Regel komplex und für den Erstanwender etwas entmutigend.

CNC-Fräsen ist aus Anwendersicht ein weitaus komplexerer Prozess als das Drucken. Das CNC-Fräsen hat jedoch einen erheblichen Vorteil gegenüber dem 3D-Druck: Die Technologie ist ausgereift. 3D-Drucker für Heimanwender verbessern sich enorm, aber es sind oft noch viele Bastelarbeiten und Experimente erforderlich, um einen guten Druck zu erzielen.

Was möchtest du machen?

Wenn Ihre Interessen zu größeren und strukturelleren Kreationen neigen, gehen Sie beim Fräsen vor. Bedenken Sie auch, dass es billiger ist, mit Holz zu arbeiten als mit Kunststoff, und dass Sie wahrscheinlich wesentlich bessere Ergebnisse erzielen.

Andererseits ist das Erstellen komplexer 3D-Objekte beim CNC-Fräsen wesentlich komplizierter als bei einem 3D-Drucker. Es gibt kostenlose Werkzeuge für das 2.5D-Fräsen, aber CAM-Software für das 3D-Fräsen kann sehr teuer und schwer zu verwenden sein.

Die 3D-Arbeit für den 3D-Druck ist viel einfacher. Sie können Ihre Modelle in einem kostenlosen Programm wie SketchUp oder Inventor Fusion entwerfen und dann eine STL-Datei exportieren. Die Slicing-Software konvertiert die STL-Datei automatisch in Werkzeugwege im G-Code und sendet den G-Code direkt an Ihren 3D-Drucker. Beim 3D-Druck müssen Sie die Schnittpfade nicht anpassen, und Sie müssen sich keine Sorgen machen, dass das Werkzeug Ihre Arbeit stürzt.

Wenn Sie kleine 3D-Objekte erstellen möchten, ist ein 3D-Drucker die richtige Wahl.

DIY CNC

Mit dem Fräsen zu gehen bedeutet nicht, dass Sie auf die Selbstreplikation oder die Herstellung Ihrer eigenen Maschine verzichten müssen. Patrick Hood-Daniel, Autor von Bauen Sie Ihre eigene CNC-Maschine aufstellt ein kratzfestes CNC-Kit her, mit dem alle kundenspezifischen Teile hergestellt werden können, genau wie der RepRap 3D-Drucker und seine Nachkommen. Der Rahmen ist aus Sperrholz gefertigt. Alles andere ist Standardhardware.

Die Aluminiumwinkel, -bolzen und -schrauben sind in jedem Baumarkt erhältlich. Die Gewindespindeln und Muttern müssen wahrscheinlich bei McMaster-Carr und DumpsterCNC per Post bestellt werden, aber Sie können mit weniger Hardware-Einzelteilen auskommen. Die Schrittmotoren und Schritttreiber sind vollständig generisch und von zahlreichen Quellen erhältlich. Die Spindel ist eine gewöhnliche Holzfräse. Ich verwende ein Porter-Kabel 892.

Wie beim RepRap besteht der Trick mit dem CNC-Fräser von Patrick darin, eine Saatguteinheit zu erhalten. Glücklicherweise kann jeder CNC-Fräser, der eine 2 × 4-Zoll-Sperrholzplatte verarbeiten kann, die Teile herstellen. Auf der MAKE-Seite für die digitale Fabrikationsressource erfahren Sie, wo Sie Zugriff auf die CNC erhalten, und Sie werden wahrscheinlich jemanden vor Ort mit der erforderlichen Ausrüstung finden. (Wenn Sie niemanden finden können, der die Teile für Sie schneidet, verkauft Patrick mehrere Kits.)

Laden Sie die Pläne für das CNC Routing Machine Kit Version 1.3 herunter, um die CAD- und CAM-Dateien für die Teile zu erhalten. Videos auf der Website erklären, wie man alles zusammenfügt. Die Dateien sind unter der Creative Commons Attribution-NonCommercial-Lizenz lizenziert. Dies bedeutet, dass Sie Maschinen für sich selbst und für Ihre Freunde erstellen können. Sie können sie jedoch nicht kommerziell verkaufen.

Die CAM-Dateien liegen im proprietären CamBam-Format vor, es steht jedoch eine kostenlose Version zur Verfügung, mit der DXF-Dateien gelesen und geschrieben werden können. Die meiste gute CAM-Software ist sehr teuer. Wenn Sie also noch keinen Favoriten haben, bleiben Sie bei CamBam. Es kann sowohl CAD als auch CAM ausführen, und sogar die kostenlose Version ist enorm ausgestattet.

Eine weitere aufregende Option ist das Open-Source-Linearlager MakerSlide von Bart Dring, das bei Inventables erhältlich ist. Die größte Schwachstelle im BuildYourCNC-Design ist möglicherweise die geringere Steifigkeit und Präzision aufgrund des Holzdesigns. MakerSlide integriert V-Schienen in ein sonst Standard-Aluminium-Extrusionssystem (erhältlich von 80/20, Misumi und andere). Wenn Sie Ihre Maschine aus einer Kombination von MakerSlides und einer Standard-Aluminium-Extrusion zusammenbauen, können Sie eine starrere, präzisere Maschine erstellen, als Sie dies mit Holz tun könnten.

Dieser Artikel erschien ursprünglich sowohl im Ultimate Guide für 3D-Druck 2013 als auch im Buch "Make: 3D Printing".

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