当今制造业高度重视数控加工和SLS 3D打印。它们已成为零件制造的关键。数控加工以其精确度和多功能性而闻名。它能够对材料进行雕刻，以满足超高精度，同时实现复杂的设计。这种减材制造方法已成为各行各业生产高质量金属和塑料零件不可或缺的工艺。
SLS（选择性激光烧结）3D 打印是一种 增材制造它逐层构建物体，这使得制造形状复杂的零件成为可能。这些零件很难甚至无法用传统方法制造。CNC加工非常适合大规模生产，其耐用性和精度都非常出色。而SLS 3D打印在原型设计和定制零件方面更是无可匹敌，灵活性和效率都非常高。这两种技术相结合，为零件加工提供了全面的加工选项。Yonglihao Machinery将向您展示这两种工艺之间的区别。
目录
什么是CNC加工？
CNC加工，也称为计算机数控加工，是一种减材制造工艺。它使用由计算机精确控制的切削刀具从毛坯上去除材料，从而制造出精密零件。CNC加工因其可靠性和准确性而备受信赖。它可以生产公差严格的精密零件。因此，CNC加工适用于制作原型样品以及批量生产。如果您想了解更多关于CNC加工的原理和优势，请查看文章 什么是CNC加工?
CNC加工的工作原理
CNC加工有几个重要步骤从设计开始，到最终成品结束。首先，工程师使用 CAD（计算机辅助设计）工具创建所需零件的 2D 或 3D 模型。然后，使用 CAM（计算机辅助制造）软件将 CAD 文件转换为指令，即 G 代码机器指令。
准备工作完成后，G 代码会发送到 CNC 机床。然后，CNC 机床会使用不同的切削刀具将原材料切削下来。CNC 机床采用多轴运动，通常为三轴、四轴或五轴。这有助于其精确地加工复杂形状。步进电机或伺服电机控制每个轴，从而实现精确运动和精准切割。
常见的数控机床及其功能
有各种各样的 CNC加工中使用的工具类型每种类型的工具都是为特定的任务和目的而设计的。以下是一些最常用的类型：
- 数控铣床：这是一种使用旋转刀具切削材料的机器。数控铣床非常适合制造形状复杂的精密零件，常用于对精度要求较高的行业。
- 数控车床：车床通过旋转材料并使用切削刀具来制造零件。数控车床非常适合制造圆柱形零件。因此，它们在汽车和航空航天制造业中非常受欢迎。
- 数控钻机：数控钻头专门用于钻取精确直径的孔。它们通常与其他数控刀具配合使用，以制造需要精确孔位的零件。
- 数控磨床：数控磨床使用砂轮来打磨金属零件。它们对于制造需要清洁的表面（例如医疗工具或汽车零件）至关重要。
- 等离子和激光切割机：等离子切割机使用电离气体切割金属。而激光切割机则使用定向光束进行高精度切割。这些工具通常用于加工金属板，能够实现精细设计，同时减少材料用量。
除了这些类型之外，数控机床还具有不同的轴功能。这极大地影响了它们能够制造的零件的复杂性。标准配置包括：
- 三轴机床：这些机器可以在 X、Y 和 Z 方向移动。它们适合制造简单的零件。
- 四轴机床：这些机器有一个额外的旋转部件，通常沿 X 轴，可以创建更复杂的形状。
- 五轴机床：这些机器可以在所有五个轴上移动，从而可以高精度、灵活地加工复杂零件。
什么是 3D 打印？
3D打印也被称为增材制造工艺。它是一种通过逐层添加数字设计来制造物品的方法。这项技术可以制造出标准制造方法难以实现的复杂形状。
3D打印技术始于20世纪80年代末的麻省理工学院。如今，它已发展到许多领域，改变了原型的制作方式。此外，3D打印技术还在医疗保健、汽车和电子等领域快速开发定制设计。
与CNC加工（需要去除材料才能形成零件）不同，3D打印通过仅使用所需材料来减少浪费。这种能力及其创建复杂形状的技能使3D打印成为原型设计和少量独特零件生产的重要工具，无需额外工作。
3D打印的工作原理
3D打印流程始于创建3D模型，通常使用CAD（计算机辅助设计）软件。或者，也可以使用3D扫描仪将实物转换为数字模型。模型创建完成后，需要检查是否存在诸如间隙或表面重叠等错误。因为这些错误会影响最终的打印效果。
接下来，模型将通过切片程序进行处理。切片程序将模型分割成二维薄层，并生成 G 代码文件。该文件将作为 3D 打印机的指南，帮助打印机逐层添加材料。此外，3D 打印中材料添加的方式取决于所使用的技术类型，例如 FDM（熔融沉积成型）、SLA（立体光刻）或 SLS（选择性激光烧结）。
3D 打印技术有哪些不同类型？
3D打印技术有多种类型。每种类型都有各自的方法、材料和用途：
- 材料挤压：这种方法使用加热的塑料材料通过喷嘴挤出，形成多层结构。它常用于快速制作原型和工作部件，例如在消费电子和汽车领域。
- 瓮聚合：此工艺使用液态树脂，在光照下会硬化成固体层。桶聚合工艺可呈现出色的细节，常用于牙科、医疗模型以及珠宝制作。
- 粉末床熔化：这种方法使用激光或电子束将粉末材料逐层组合。这种 3D 打印技术非常适合加工金属和高强度材料。因此，它非常适合用于飞机、汽车和医疗领域。
- 粘合剂喷射：首先，这种方法将液体粘合剂沉积在粉末床上。然后粉末床硬化形成最终部件。粘合剂喷射可用于金属、陶瓷和粘土。它通常用于制造金属部件，之后需要进一步加工以提高强度。
- 材料喷射：这种技术像喷墨打印一样喷射微小的材料液滴。这些液滴沉积后会硬化。它以创建光滑、高质量的表面而闻名，常用于实验和医学建模。
- 直接能量沉积（DED）：在此工艺中，定向能量（例如激光或电子束）会在沉积过程中熔化材料。DED 技术用于国防和航空航天等领域，用于固定物体以及制造大型金属零件。
- 片材层压：这种方法将多层材料组合在一起，然后切割成三维形状。这种方法通常用于制造价格低廉的金属或纸质部件，尤其是在对成色要求不高的情况下。
CNC加工和SLS 3D打印之间的主要区别
CNC加工和SLS 3D打印在某种程度上是互补的。根据所需的精度、材料和复杂性，它们各自都有独特的优势。
CNC 加工和 SLS 3D 打印的核心区别在于它们制造零件的底层方法。CNC 加工是一种减材制造工艺，首先要仔细切割一块材料，然后才能得到最终成品。这种方法以其精确度而闻名。它可以使用多种材料制造零件，例如金属、塑料和复合材料。它擅长生产耐用、高质量且公差严格的零件。相比之下，SLS 3D 打印是一种增材制造工艺，使用粉末材料逐层制造零件。这项技术具有巨大的优势。它可以创建减材制造难以或无法实现的复杂形状。它也不需要支撑结构，从而提供了更大的设计自由度。
在材料方面， CNC 加工和 SLS 3D 打印适用于多种材料CNC加工主要处理铝、黄铜和不锈钢等金属，以及ABS和聚碳酸酯等塑料。SLS 3D打印不仅能够处理各种塑料，还能处理尼龙、热塑性聚氨酯和金属高温合金等特殊材料。
CNC加工更精确，零件更光滑。它们具有更紧密的 公差精度可达+/- 0.005毫米。CNC加工的减材特性使其能够实现非常高质量的 表面处理使其成为对表面光滑度要求极高的应用的理想选择。SLS 3D 打印部件表面可能略有颗粒感。这是由于其逐层构建的工艺所致。它们的典型精度约为 ± 0.1 毫米。然而，后处理技术可以显著改善 3D 打印部件的表面质量，从而缩小两种技术在表面光洁度方面的差距。
CNC加工的优势
CNC加工以其高精度和高准确度而闻名，使其成为现代制造业不可或缺的技术。其公差可达±0.005毫米，确保生产出的零件尺寸和形状精确符合设计规范。这种精度对于需要完美配合的应用至关重要，例如航空航天、汽车和医疗行业，因为这些行业每个组件的可靠性和功能性都至关重要。
此外，CNC加工可实现卓越的表面光洁度。其先进的加工工艺能够打造极其光滑的表面，并可根据特定需求进行定制。卓越的表面质量不仅提升了零件的外观，还提升了其性能，例如减少摩擦或增强耐腐蚀性。
CNC加工也非常适合大规模生产。通过自动化流程，CNC机床可以高效地生产大量零件，并保持稳定的质量和精度。这使得它成为那些需要大批量生产且不牺牲精度的行业的理想选择。
在材料多功能性方面，CNC加工在处理各种材料方面表现出色。它可以加工各种金属和非金属，包括铝、不锈钢、钛和塑料。这种灵活性使其能够满足各种行业需求，无论是轻量化设计还是高强度应用。
最后，CNC加工尤其适合制造对强度和耐用性要求极高的部件。通过使用高性能材料，CNC加工可以生产出坚固耐用、能够承受高应力和极端条件的部件。这些特性在航空航天、汽车和医疗等对安全性和性能要求极高的行业中尤为重要。
如果您想了解有关 CNC 加工的优势和局限性的更多信息，请查看文章 CNC加工的优势和局限性是什么.
SLS 3D打印的优势
SLS（选择性激光烧结）3D 打印擅长生产具有复杂几何形状和精密内部特征的部件。与其他增材制造方法不同，SLS 无需支撑结构，从而能够无缝创建传统制造技术难以实现甚至无法实现的设计。这使得 SLS 成为不断突破创新界限的工程师和设计师的理想选择。
SLS 3D 打印的一大优势在于其材料浪费极少，尤其与 CNC 加工等减材制造方法相比。传统制造通常需要从实心块体上雕刻材料，造成大量浪费。相比之下，SLS 则逐层构建零件，仅使用设计所需的材料。此外，构建室中未使用的粉末通常可以回收用于未来的打印，从而进一步减少浪费，使 SLS 成为一种更可持续、更环保的选择。
SLS 也非常适合功能性原型设计和小批量生产。它能够生产出耐用、高质量且机械性能优异的部件，使其成为在扩大生产规模之前测试和验证设计的首选解决方案。这种高效的功能性原型创建方式有助于缩短开发时间并降低成本。
SLS 3D 打印的另一大关键优势在于其能够创建具有独特材料特性的部件。通过使用尼龙等先进材料，SLS 可以生产出轻质、坚固、耐热、耐化学腐蚀的部件。这种多功能性使其成为航空航天、汽车和医疗保健等通常需要特殊材料性能的行业的首选。
CNC加工的局限性
CNC加工虽然是一种高精度且用途广泛的制造方法，但它也存在一些局限性，尤其是在处理复杂的几何形状和复杂的内部特征时。由于该工艺的减材特性，它在创建具有复杂细节或内部腔体的设计时效率较低，因为这些设计通常需要额外的设置或专用工具。
另一个需要考虑的问题是CNC加工会造成大量的材料浪费。与增材制造工艺不同，CNC加工是从实心材料块中雕刻出零件，会产生大量的废料。这使其在某些应用中既不环保，又不经济。
此外，复杂零件的刀具成本可能很高。生产复杂的设计通常需要定制刀具或多次加工，这会增加初始设置成本和生产时间。这使得 CNC 加工更适合简单的设计或大批量生产，因为前期投资可以通过大量零件分摊。
SLS 3D打印的局限性
虽然 SLS 3D 打印有很多优势，但也存在一些局限性。一个明显的缺点是表面光洁度可能不如 CNC 加工部件那么光滑。由于采用粉末工艺，SLS 部件通常质地略显粗糙或颗粒感，因此在需要抛光效果的应用场合，可能需要进行后处理。
另一个限制是与 CNC 加工相比，SLS 加工的材料选择范围有限。SLS 主要使用尼龙和某些复合材料等材料，而 CNC 加工可以处理种类繁多的金属、塑料和其他材料，使其在特定应用中更加灵活。
对于大批量生产来说，SLS 3D 打印的速度也可能较慢。虽然逐层增材制造工艺对于原型设计和小批量生产来说非常高效，但在生产大量零件时，其速度和可扩展性可能无法与 CNC 加工或其他传统制造方法相媲美。
最后，虽然 SLS 通常不需要支撑结构来打印大多数设计，但某些几何形状在打印过程中仍可能需要额外的支撑。这会增加设计和后处理阶段的复杂性，尤其是对于具有悬垂或复杂特征的部件。
CNC加工和SLS 3D打印在各行各业的应用
CNC加工和SLS 3D打印技术正在广泛应用于各行各业，每种技术都利用其独特的优势来解决复杂的制造挑战。
航天： CNC 加工精准可靠，是制造发动机和起落架等关键部件的理想选择。这些部件需要高强度和严格的公差。该技术可以加工多种材料，包括高性能合金。这种能力对于满足以下严苛要求至关重要： 航天 应用。同时，SLS 3D 打印能够制造形状复杂的轻量化部件。这可以大幅减轻飞机重量，并提高燃油效率和性能。该技术的快速成型能力也加速了从概念到飞行的研发进程。
医疗的： 由于数控加工的精度至关重要，因此，它是制造定制手术器械、骨科植入物和 医疗的 设备部件。此外，这些部件需要精确的规格以确保患者的安全和疗效。SLS 3D 打印技术具有优势。它可以为患者定制假体和牙科植入物。这种定制潜力对于患者的舒适度和康复效果至关重要。它能够提供专业的康复解决方案。
汽车： CNC 加工坚固且精确。它可以制造 耐用部件对汽车至关重要 性能和安全。这些部件包括发动机缸体和底盘部件。SLS 3D 打印是原型设计的关键。它可以快速测试新设计。此外，它能够制造复杂、轻量化的部件，有助于优化车辆设计。
成本、数量和时间比较
在比较 CNC 加工和 SLS 3D 打印的启动成本、材料成本和生产时间时，需要根据项目的具体要求进行调整。这两种工艺各有优势，也需要考虑一些因素。CNC 加工的初始设置成本较高，这是因为需要精密的刀具和编程。这使得它在小批量生产中成本效益较低。然而，对于某些项目，尤其是需要金属部件的项目，材料成本可能会更低。散装材料的成本可能低于 SLS 3D 打印的专用粉末。由于材料去除速度更快，CNC 加工在制造单个部件方面可能更快。但是，对于复杂部件，CNC 加工的速度会更慢。
选择正确的加工工艺！
因此，在现代制造业中，选择 CNC 加工还是 SLS 3D 打印的关键在于了解每种技术的优势。Yonglihao Machinery 提供 CNC加工服务以其精密度和卓越的表面光洁度而闻名。这使得它们成为大批量生产金属部件和高精度零件的首选。
另一方面，SLS 3D 打印在需要复杂几何形状和快速成型的应用中表现出色。它尤其适合用于创建使用传统减材制造方法难以实现或成本过高的复杂形状。许多 快速成型公司 依靠 SLS 3D 打印，因为它能够在进行全面生产之前快速制作详细的原型并验证设计。
最终，公司在选择合适的工艺时必须权衡多种因素，包括产量、材料要求以及零件的复杂性。在某些情况下，结合两种技术可能是一种战略选择——利用SLS快速制作原型并验证设计，然后通过CNC加工进行最终生产，以提高精度和表面质量。
常问问题
对于小批量生产来说，哪种方法更具成本效益？
对于小批量生产来说，SLS 3D 打印通常更便宜。这是因为它的设置成本较低，而且无需特殊工具或固定装置即可制作复杂形状。
CNC加工和SLS 3D打印可以一起使用吗？
是的，CNC加工和SLS 3D打印可以互补使用，充分利用两种工艺的优势。例如，SLS 3D打印可以用来快速制作部件原型，以测试配合度和功能。设计完成后，我们可以使用CNC加工来制造最终部件。此外，我们还可以针对具体应用选择更合适的材料，或对3D打印部件进行改进。