cnc和3d打印（cnc加工与3d打印哪个好）

CNC（计算机数控机器）不仅包括数控铣床和车床，还包括3D打印机、机械臂和其他机器。 CNC 机床和3D 打印机有很多共同点。两者都提供一系列G 代码形式的坐标，可转换为铣削或打印的运动。通过单片机，将给定的命令转换为步进电机的运动。所有数控机床的基本原理本质上是相同的，主要区别在于材料和应用。为了更好地了解机器的特性和应用，我们将比较制造商中最常见的机器类型，即CNC 铣床和FDM 3D 打印机。

差异- 基本差异

现在请大家思考一下这个问题，如果FDM打印机与数控铣床类似，那么为什么不把铣床的工具头换成打印头呢？原则上这是可行的，但实际情况有所不同。这是因为两者的工艺技术存在一定的差异。例如，CNC铣床不需要加热床，FDM 3D打印机不需要主轴速度控制。

上述问题的核心是，在不更改物理组件和固件设置的情况下，这些机器中某些基本条件的要求是不兼容的。因此，工具头和打印头之间的交换是不切实际的，但并非不可能。

开源MPCNC试图提供这种灵活性，但由于上述挑战而缺乏实用性。 E3D 等公司正在努力简化工具更换，不仅包括不同的打印头，还包括用于钻孔和自动后处理的潜在更小的铣床。这些系统仍然复杂、昂贵，并且通常超出了普通打印机爱好者的能力范围。

1、成型方式：增材、减材加工

加工方法可分为两种：增材制造或减材制造。 FDM 3D打印机用于增材加工，而数控铣床和铣床用于减材加工。后者的机器包括铣床、钻头或切割机，用于切割和去除材料以获得所需的结构。

两种类型的加工都需要向CNC 机床提供一组命令。但由于这些方法的不同，在G代码中获取这些命令的方式也不同。默认情况下，数控铣床和铣床将从给定库存材料的表面开始，并从中切割出所需的物体。为此，使用CAM 软件创建刀具路径。在软件设置中，您需要定义所使用的工具、其尺寸和属性、所需的速度、起点和终点以及其他设置。除此之外，包括工具更换在内的过程可能相当复杂，并且需要大量知识。

简单刀具路径—— 蓝线表示切削，橙色表示仅移动

如果您想为3D 打印机创建G 代码，则需要使用切片机。它获取给定的对象并将其转换为特定层厚度的切片图像。切片上的每个点都会转换为XYZ 坐标。默认情况下，您从构造表面开始，逐步到达每一层。许多切片机为常用的3D打印机提供了有用的默认设置，可以实现合理的切片路径和结果，并且易于初学者操作。

2. 运动轴

数控机床遇到的基本运动轴

大多数CNC 机床，无论是铣床还是3D 打印机，都只能在三个维度（即X、Y 和Z 轴）上运行。也有机器带有A、B、C轴等附加轴，一些专业高端机器最多可以有12轴。那么为什么我们需要这么多轴呢？对于铣削和铣削应用，多轴操作允许从几乎任何角度接近工件，从而可以加工简单3 轴机床无法实现的底切和复杂特征。

多轴打印是3D 打印机的新领域。多轴打印可沿工件表面轮廓进行打印，提高打印件的精度。使用多轴打印可以在没有支撑的情况下构建复杂的结构，例如5 轴Prusa plus 打印机。

3. 材料

最常见的材料是塑料、木材和金属，所有这些都可以进行数控铣削。然而，当谈到3D 打印时，事情就有点复杂了。

塑料

塑料是FDM 3D打印机最常用的材料之一，材料种类很多，从PLA到工程塑料。需要特别注意的是，工程塑料会需要外壳和过滤系统的设置，而且一些塑料制品产生的烟雾对人体也有害。

木

木材只能使用填充木丝进行3D 打印，填充木丝是塑料基底和一定比例木纤维的复合材料。实现真正的木质外观比较困难，但打磨和染色可以帮助改善外观。对于那些希望以相对精度加工木材的人来说，数控铣床提供了最佳解决方案。使用木板、木板或胶合板时，重要的考虑因素包括机器可以适应的格式、铣床主轴的功率以及可实现的最大切削深度。

金属

对于爱好者来说，真正的金属3D 打印目前在经济和技术上对大多数人来说都是遥不可及的，但使用金属填充丝进行打印却并非如此。它也是一种混合塑料和金属成分的复合材料。

对于珠宝制作和某些功能部件，通常需要印刷和烧结操作。烧结过程会烧掉粘合剂聚合物并留下金属材料，需要使用烧结炉，这需要额外的费用或使用印刷和烧结服务。同时，尺寸精度也是一个问题，因为物体在烧结过程中会收缩。失蜡技术是另一种选择。本质上，该物体是用蜡或其他材料3D 打印出来的，然后嵌入铸造化合物中。蜡模型被烧掉，留下充满熔融金属的模具。尺寸精度也是一个问题，但可以通过优化工艺来提高。

金属零件最好通过铣削制造。数控铣床可以实现高精度，但复杂的金属零件需要更精密的铣床，这增加了成本。实际限制是金属的硬度。普通机器可以加工铝、铜和某些等级的黄铜，但钢通常太硬，只能以非常低的速度加工。

4. 准确性

精度决定了零件制造后其尺寸设计参数的真实程度。精度要求因材料和设计而异。为了更好地了解机器的局限性，有必要知道机器可以达到的精度。数控铣床可实现低至0.005 毫米至0.0005 毫米的精度，消费级台式机床可实现低至0.01 毫米至0.03 毫米的重复精度。对于特定材料的机器来说，存在一些差异。例如，用于切割木材的数控铣床通常精度较低。消费级桌面型号可达到0.05 毫米的精度。

FDM 3D打印机的精度范围从0.12毫米（牙科打印机）到0.5毫米（普通打印机）。据说工业打印机的打印精度可以低至0.01 毫米。

决定对零件进行机械加工还是3D 打印很大程度上取决于其功能。如果您想快速且廉价地创建有形的、非功能性的原型，3D 打印无疑会胜出。这些材料价格便宜并且产生的废物很少。然而，如果需要耐热功能部件，最好采用金属铣削加工，因为金属在精度方面具有优势。

5. 申请

在专业加工和3D 打印环境中，许多事情都是可能的，但业余爱好者的机器会有一些限制。机器功能与增加的成本、复杂性以及对如何操作这些先进机器的更高级知识的需求相关。

业余爱好者数控铣床更适合木材加工。它们非常灵活，可以切割家具面板来组装露营车，用木板制作家具，以及制作复杂的雕刻和木镶嵌结构。 FDM 3D 打印是唯一已在业余创客社区中广泛使用的增材加工方法。应用非常广泛：棋盘游戏的装饰雕像、功能工程模型、挂钩、夹子、各种小零件，应有尽有。 3D打印因其几乎无限的应用范围而受到欢迎。不过，请确保您使用适合您的应用的材料。 PLA 非常适合非功能性或低应力物品，而PETG、TPU 或高性能线材更适合功能性应用。

六、对环境的影响

任何制造商、爱好者或专业人士，无论规模大小，都应考虑其活动的碳足迹。例如，制造金属材料，整个供应链都是高度能源密集型的。从采矿、冶炼和轧制，到运输到最终用户，废物应保持在最低限度，任何废物都应回收利用，同时考虑到能源消耗和成本。

幸运的是，对于金属来说，回收相当简单，但它仍然是能源密集型的，并且无法在现场进行。木材是一种很好的材料，但它仍然对环境产生影响。商业林业、伐木、加工和运输都是资源和能源密集型行业。其他潜在的环境影响是由板材中使用的粘合剂（通常是甲醛）引起的，切割时会释放烟雾。虽然纯木材废料可以回收利用，但废弃纤维板和其他加工木板必须根据当地回收法规进行处置，并且不得焚烧。与金属加工一样，噪音和振动是木工加工中的问题领域。数控铣床也是一个灰尘较多的地方，强烈建议在加工时佩戴防尘口罩，以保护自己免受危险细颗粒的侵害。

3D FDM 打印可以在家中回收并再次变成长丝。然而，制造长丝会带来环境成本，特别是合成塑料所需的电力、水和石油。 3D 打印过程本身需要用电，但与强大的CNC 铣床相比通常相对较少

7. 成本影响

购买任何机器都会产生各种成本影响，包括一次性成本和运行成本。有些成本可以通过使用软件等开源资源来降低，但有些则不能。例如，制造机器的零件价格。运营成本将根据所使用的材料、切割和铣削钻头、热端和其他部件而有所不同。

开源数控机床有多种计划，其成本实际上取决于许多因素。小型DIY CNC 铣床起价约为140 美元，我们发现最好的CNC 铣床起价约为250 美元。各种钻头需要额外付费，40 件套的价格低至35 美元，具体价格取决于质量。 FDM 3D 打印机起价低至190 美元。在软件方面，有许多适合CNC 铣削和3D 打印的免费开源软件。

材料成本

铣床加工还是印刷？

材料是一个更棘手的考虑因素，因为工艺和材料的选择将取决于设计阶段。例如，如果您正在制作原型，则3D 打印住房设计的原型会更便宜。它不需要用实心铝片铣削出空心壳体，而只需要几克塑料丝。为了了解所用材料单位体积成本的差异，Antarctica 将常规3D 打印线材与铝的密度进行了比较。计算一个100毫米实心立方体所需的材料量，然后根据每公斤的价格计算成本。结果有点令人惊讶：

一立方分米的PLA 成本在18.60 美元到24.80 美元之间，而相同体积的铝成本约为22 美元。通过对不同材料制造50 个相同支架的成本进行比较，可以清楚地看出，最终价格不仅取决于原材料成本，还取决于材料、制造方法、项目数量和生命周期成本的组合。然而，对于普通爱好者来说，运行3D 打印机或CNC 铣床几乎没有成本差异。