Der 3D-Druck hat die Prototypenwelt verändert; wenn jedoch Funktionstests, Serienwerkstoff und enge Toleranzen gefordert sind, ist die CNC-Bearbeitung weiterhin Standard. Als prototypenbezogene Fortsetzung unseres Vergleichs CNC–Guss stellt dieser Beitrag die beiden Verfahren so gegenüber, dass die Entscheidung leichter fällt. Unser CNC-Prototypenumfang steht auf unserer Seite Prototypenfertigung.
3D-Druckverfahren und ihre realen Fähigkeiten
| Technologie | Werkstoff | Typische Toleranz | Oberfläche | Stärke | Grenze |
|---|---|---|---|---|---|
| FDM/FFF | PLA, ABS, PETG, PA, PC, kohlefasergefüllt | ±0,2–0,5 mm | Schichtlinien deutlich | Günstig, schnell, große Teile | Schwache Z-Festigkeit, geringe Genauigkeit |
| SLA/DLP | Photopolymerharze | ±0,05–0,15 mm | Sehr gut | Detail, Anschauungsprototyp | Spröde, UV-Abbau, nicht hitzebeständig |
| SLS | PA12, PA11, glasgefülltes PA | ±0,15–0,3 mm | Matt, leicht rau | Funktionaler Kunststoff, keine Stützen nötig | Maßstabilität, Porosität |
| MJF | PA12, PA11, PP | ±0,1–0,3 mm | Besser als SLS | Kunststoff-Kleinserie | Graue Farbe, begrenzte Werkstoffauswahl |
| Metall-SLM/DMLS | AlSi10Mg, 316L, Ti6Al4V, Inconel, Werkzeugstahl | ±0,1–0,2 mm (vor Bearbeitung) | Ra 6–15 µm roh | Komplexe Innenkanäle, Leichtbau | Teuer, Bearbeitung und Wärmebehandlung nötig, Anisotropie |
| CNC-Bearbeitung | Alle Metalle und technischen Kunststoffe (echtes Halbzeug) | ±0,01–0,05 mm | Ra 0,4–1,6 µm | Serienwerkstoff, Toleranz, Oberfläche | Innenkanäle und manche Geometrien, Werkzeugzugang |
Entscheidung nach Zweck
- Form- und Montageprüfung (Form/Fit): FDM oder SLA reichen; günstig und in 1–2 Tagen verfügbar.
- Funktionstest (Last, Temperatur, Verschleiß, Dichtheit): Serienwerkstoff erforderlich; CNC-Bearbeitung oder Metalldruck + Bearbeitung. Bei Kunststoffteilen kann SLS/MJF PA12 für begrenzte Funktionstests verwendet werden, verhält sich aber nicht wie Spritzguss-PA.
- Vorserienvalidierung (PPAP, Zertifizierungsprüfungen): Das dem Serienverfahren nächste Verfahren: CNC für zerspante Teile, bearbeiteter Guss oder „gussähnlicher" CNC-Prototyp für Gussteile.
- Anschauungs-/Marketingprototyp: SLA + Lack oder CNC + Beschichtung; die Oberfläche entscheidet.
- Komplexe Innengeometrie (konforme Kanäle, Gitterstrukturen): Metalldruck kann die einzige Option sein; kritische Flächen werden nachbearbeitet.
Die Realität von Toleranz und Oberfläche
Die für den 3D-Druck angegebenen Toleranzwerte sind meist „Best-Case"-Werte; mit wachsender Teilegröße, komplexerer Geometrie und stärkerem thermischem Verzug nimmt die Abweichung zu. Sind ±0,05 mm und darunter, Bohrungstoleranzen, Lagersitze oder Dichtflächen erforderlich, muss das gedruckte Teil zwingend nachbearbeitet werden; dann übersteigen die Gesamtkosten von „Druck + Bearbeitung" häufig die direkte CNC-Fertigung. Auch bei der Oberfläche ist der Unterschied groß: Druckoberflächen benötigen Strahlen, Gleitschleifen oder Bearbeitung; die CNC-Oberfläche liegt direkt bei Ra 0,8. Unser Beitrag zur Toleranzwahl rät, den tatsächlichen Bedarf zu hinterfragen.
Das Problem der Werkstoffäquivalenz
Auch wenn der Druckwerkstoff denselben Namen wie der Serienwerkstoff trägt, ist er nicht derselbe: SLM-AlSi10Mg zeigt anderes mechanisches und Korrosionsverhalten als geknetetes 6082-T6; Ermüdungsfestigkeit und Porosität von gedrucktem 316L unterscheiden sich von gewalztem 316L; FDM-PA erreicht die Kristallinität und Festigkeit von Spritzguss-PA nicht. Wenn Sie Funktionstestergebnisse auf das Serienteil übertragen wollen, ist die CNC-Fertigung des Prototyps aus Serienwerkstoff der sichere Weg. Das ist besonders bei Hydraulik-, Dicht- und lasttragenden Teilen kritisch.
Kostenkurven
Ungefährer Vergleich für ein einfaches Metallteil (Aluminiumhalter 60x40x20 mm, 4 Bohrungen, 1 Tasche):
| Stückzahl | FDM (PA-CF) | SLS PA12 | Metall-SLM AlSi10Mg (inkl. Bearbeitung) | CNC 6082 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 15–30 € | 40–70 € | 250–450 € | 90–160 € |
| 5 | 12–25 €/Stk. | 30–55 €/Stk. | 200–350 €/Stk. | 40–70 €/Stk. |
| 20 | 10–20 €/Stk. | 22–40 €/Stk. | 180–300 €/Stk. | 18–30 €/Stk. |
| 100 | 9–18 €/Stk. | 18–30 €/Stk. | 170–280 €/Stk. | 9–15 €/Stk. |
Bei Metallteilen ist CNC selbst bei 1 Stück günstiger als Metalldruck; bei Kunststoffteilen ist 3D-Druck bei 1–20 Stück, CNC ab 50 Stück wirtschaftlicher (wenn sich die Rüstkosten der CNC-Kunststoffbearbeitung verteilen). Der Schnittpunkt hängt von der Geometrie ab: Bei komplexen organischen Formen liegt der Druck vorn, bei prismatischen und rotationssymmetrischen Formen CNC. Unser DFM-Beitrag erläutert Wege zur Senkung der CNC-Kosten.
Durchlaufzeit
FDM/SLA 1–2 Tage, SLS/MJF 3–5 Tage, Metalldruck 1–2 Wochen (inkl. Wärmebehandlung und Bearbeitung), CNC-Prototyp 3–10 Tage (bei lagerhaltigem Material). Inklusive Kurier kann ein CNC-Prototyp aus der Türkei innerhalb von 1–2 Wochen nach Europa geliefert werden; ein lokaler 3D-Druckdienst ist beim Anschauungsprototyp schneller. Beim funktionalen Metallprototyp ist CNC sowohl günstiger als auch schneller als Metalldruck.
Hybridansätze
- Form per Druck, Funktion per CNC: In der ersten Runde Montageprüfung mit FDM, in der zweiten Funktionstest mit CNC; Gesamtkosten und -zeit werden optimiert.
- Metalldruck + Bearbeitung: Komplexe Innenkanäle per Druck, Lagersitze und Dichtflächen per CNC; Anwendungen in Luftfahrt und Wärmetauschern.
- Gedruckte Vorrichtung, CNC-Teil: Spannvorrichtungen für CNC-Kleinserien werden günstig 3D-gedruckt; die Rüstkosten sinken.
- Übergang von CNC zur Serie: Prototyp per CNC, Serie per Guss/Spritzguss; der CNC-Prototyp repräsentiert Serientoleranz und -oberfläche.
Entscheidungsmatrix
| Bedingung | Empfehlung |
|---|---|
| Anschauung, Montageprüfung, Kunststoff | FDM/SLA |
| Funktionaler Kunststoff, 1–20 Stück, Toleranz ±0,2 ausreichend | SLS/MJF |
| Funktionaler Kunststoff, enge Toleranz oder POM/PEEK/PTFE | CNC (Kunststoffbearbeitung) |
| Metall, jede Stückzahl, Toleranz ±0,05 und darunter | CNC |
| Metall, komplexe Innenkanäle, Leichtbau | Metalldruck + CNC-Bearbeitung |
| Vorserienvalidierung, zertifizierter Werkstoff | CNC (Halbzeug mit 3.1-Zeugnis) |
Dateivorbereitung: Unterschiedliche Erwartungen bei beiden Verfahren
Ein 3D-Druckdienst verlangt meist nur STL/3MF und fragt nicht nach Toleranzen; ein CNC-Lieferant möchte neben der STEP-Datei die kritischen Maße, die Oberflächenerwartung und den Werkstoff kennen. Wenn Sie den Prototyp per CNC fertigen lassen, senkt eine „Liste kritischer Maße" (welche Bohrung, welche Fläche, welche Toleranz) auch ohne Zeichnung den Preis und verhindert unnötige Präzision. Werden für den Druck konstruierte organische Geometrien an CNC gegeben, sind Werkzeugzugang und minimaler Innenradius zu prüfen und die Geometrie bei Bedarf zu vereinfachen.
Häufig gestellte Fragen
Kann Metall-3D-Druck günstiger als CNC sein?
Selten; nur bei Geometrien, die per CNC nicht herstellbar sind (Innenkanäle, Gitter), oder bei Titanteilen mit sehr hohem Spananteil kann er wirtschaftlich sein. Bei Standardteilen ist CNC schon bei 1 Stück günstiger.
Kann ich mit einem 3D-gedruckten Prototyp Funktionstests durchführen?
Begrenzt; der Druckwerkstoff ist dem Serienwerkstoff nicht äquivalent. Für Last-, Dichtheits- und Ermüdungstests wird ein CNC-Prototyp aus Serienwerkstoff empfohlen.
In wie vielen Tagen kommt ein CNC-Prototyp aus der Türkei?
Fertigung 3–10 Tage + Kurier 2–4 Tage; insgesamt 1–2 Wochen. Bei lagerhaltigem Material kann es schneller gehen.
Bekomme ich für den Prototyp ein 3.1-Werkstoffzeugnis?
Ja; da beim CNC-Prototyp Halbzeug verwendet wird, wird ein Zeugnis geliefert. Beim Druckwerkstoff gibt es ein Pulverzeugnis, die Teileeigenschaften hängen jedoch von den Prozessparametern ab.
Fazit
Der 3D-Druck ist bei Sicht- und Formprüfung unschlagbar, die CNC-Bearbeitung ist Standard bei Funktionstest, enger Toleranz und Serienwerkstoff; die effizientesten Projekte nutzen beide Verfahren nacheinander oder gemeinsam. Senden Sie die STEP-Dateien Ihrer funktionalen Metall- oder Technokunststoff-Prototypen über unser Angebotsformular; für 1–20 Stück nennen wir innerhalb von 24 Stunden Preis und Lieferzeit, beim Übergang zur Serie verwenden wir dasselbe Programm.
