CNC-Prototyping vs. 3D-Druck: Welches Verfahren für große Bauteile?

CNC Prototyping vs. 3D-Druck: Welches Verfahren für große Bauteile?
Autor
Martin Hintsteiner
Veröffentlicht am
February 29, 2024

3D-Drucker oder High Tech-Portalfräse: Welches Fertigungsverfahren überzeugt in der Prototypen- und Kleinstserienfertigung, wenn es um die Herstellung besonders großer Bauteile wie Maschinenverkleidungen oder Mockups für Flugzeuge, landwirtschaftliche Maschinen und Schienenfahrzeuge geht?

Wir stellen die Rapid Prototyping-Verfahren gegenüber und verraten, welche Technologie bei der Fertigung großer Bauteile die meisten Vorteile auf ihrer Seite hat.

Der größte Unterschied zwischen dem 3D-Druck und der CNC-Bearbeitung besteht darin, dass der 3D-Druck zur additiven Fertigung zählt und die CNC-Bearbeitung subtraktiv ist. In der additiven Fertigung werden die Bauteile Schicht für Schicht aus Materialien wie Harzen, Kunststofffilamenten oder Kunststoff- bzw. Metallpulvern hergestellt. In der subtraktiven Fertigung wird im Gegensatz dazu das Bauteil aus einem Materialblock, auch "Rohling" genannt, mittels Fräser gefertigt.

Bessere Oberflächenqualität

Bei Prototypen sowie auch den Mockups sollte immer mit Optik und Oberflächenqualität überzeugt werden. Bei großflächigen, sichtbaren Komponenten ist das perfekte Finish Voraussetzung. Hier ist der Sieger ganz klar das CNC Verfahren: Bei der vollautomatisierten Fräse können mit geringen Verfeinerungsarbeiten schon optimale Resultate geliefert werden. Hingegen ist beim 3D-Druck eine zeitaufwendige Nachbearbeitung ein Muss, um die sichtbaren Baustufen, sowie die insgesamt raue Oberflächenbeschaffenheit auszugleichen.

Abbildung 1:

Niedrigere Kosten

Obwohl 3D-Druck in aller Munde ist, liegen die Materialkosten dort meist über jenen der CNC Produktion. Vor allem in der Herstellung von Prototypen mittels Selektivem Lasersintern (SLS) und Stereolitographie (SLA). Die Kunststoffplatten an der Fräse haben in der Anschaffung wesentlich geringere Kosten als die pulverförmigen Werkstoffe im 3D-Druck. Besonders bei großen Bauteilen ist dieser Aspekt sehr relevant.

Weiters ermöglicht das CNC-Prototyping die Fertigung in Original-Werkstoffen wie PA, ABS, PC oder PE. Dadurch können wesentliche Funktions- und Materialtests direkt am Prototypen durchgeführt werden. Im Falle von faserverstärkten Kunststoffen wie PAGF oder PPS mit Glasfaser steht ausschließlich das CNC-Prototyping zur Auswahl, da es im 3D-Verfahren mit diesem Material schlichtweg nicht einsetzbar ist.

Größere Bauteildimension

Auch beim Aspekt Dimension hinkt der 3D-Druck mit seinem begrenzten Bauvolumen hinterher. Obwohl der größte 3D-Drucker mittlerweile eine maximale Bauteilgröße von 2500 x 2500 x 1800 mm zulässt, kennt die Fertigung im CNC-Verfahren kaum Beschränkungen in Sachen Bauteilgröße. An der Portalfräse können Teile von mindestens 3000 mm Größe erreicht werden. Mittels Segmentbauweise wird außerdem eine präzise und formschlüssige Verklebung von Einzelteilen möglich.

Somit können selbst komplexe Karosserien ohne Probleme anhand von CNC-Prototyping gefertigt werden. Gewindebohrungen und -einsätze sind dabei ebenso einfach zu integrieren wie Metallinserts und Anbauteile.

Abbildung 2:

Geringerer Zeitaufwand

Last but not least hat CNC-Prototyping auch in Sachen Produktionsgeschwindigkeit die Vorteile klar auf seiner Seite: SLA- und SLS-3D-Druck sind additive Verfahren: Auch wenn der Formenbau dabei entfällt, müssen die produzierenden Teile im Bottum-up-Prinzip Schicht um Schicht aufgebaut werden. Das fordert in Folge einen hohen zeitlichen Aufwand in der Fertigung. Demgegenüber überzeugt das CNC-Prototyping selbst bei großen Bauteilen mit kurzen Durchlaufzeiten von wenigen Stunden bis Tagen.

Fazit: Ein klarer Sieger

Im Rennen der Bauteilgröße geht das CNC-Prototyping mit klarem Vorsprung als Sieger heraus. Es verbindet die ressourcenschonende Fertigung, enorme Bauteilgröße mit hervorragender Oberflächenqualität und kurzen Durchlaufzeiten.

Mit einem Produktionspartner an Ihrer Seite, der auch dünne Wandstärken durch spezielle Unterkonstruktionen fertigen kann, steht selbst der Fertigung komplexer Prototypen zu wirtschaftlichen Konditionen nichts mehr im Wege.