Een introductie tot 3D-bewerking: technieken, typen en beste praktijken

Gids voor 3D-bewerking

3D-bewerking is een subtractief productieproces waarbij snijgereedschappen vooraf geprogrammeerde snijpaden langs 3 assen volgen om 3D-onderdelen te creëren. 3D-bewerking is een belangrijk proces in veel productiebedrijven. 

3D-bewerkte onderdelen worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de medische sector. In deze blog leert u alles over 3D-bewerkingsprocessen zoals CNC-bewerking, draaien, frezen en 3D-gereedschapspaden. 

Wat is 3D-bewerking?

3D-bewerking is een productietechniek waarbij driedimensionale onderdelen worden geproduceerd door materiaal te verwijderen uit een rechthoekig blok of een cilindrisch werkstuk. Bij 3D-bewerking wordt meestal gebruikgemaakt van een CNC-microcontroller (Computer Numerical Control) om de beweging van het gereedschap te regelen waarmee sneden in het werkstuk worden gemaakt. 

Bij 3D-bewerking is gereedschapsbeweging in drie assen nodig om complexe vormen, dieptes en rondingen langs een oppervlak te creëren. 

3D-bewerking: stapsgewijs proces

3D-bewerking begint in de ontwerpfase, gevolgd door automatische gereedschapspadgeneratie en programmeerbaar snijden. Het grootste deel van het proces vereist geen menselijke tussenkomst na de ontwerpfase, maar nabewerking en kwaliteitscontrole vereisen handmatige controles. 

Sommige bedrijven die zeer precieze 3D-bewerkingen uitvoeren, bieden CMM-technologie aan waarmee ze nauwkeurig de maatnauwkeurigheid kunnen controleren. 

CAD Design

Maak een 3D-model van het onderdeel met exacte afmetingen en toleranties met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware zoals Fusion. U kunt kenmerken, diameters, gatgroottes, afmetingen, sleuven en alle soorten uitsparingen specificeren. 

3D-model van een werkstuk

CAM

In het computerondersteunde productieproces (CAM) kunt u het materiaal aan uw onderdeel toewijzen. Het doel van CAM-software zoals Fusion CAM is om het 3D-onderdeelmodel om te zetten in instructies voor de 3D-snijmachine. 

In de CAM-software kunt u gereedschappen en machines selecteren, uw onderdeel oriënteren en het snijproces simuleren.

Gereedschapspaden genereren

Het genereren van gereedschapspaden is de belangrijkste stap in 3D-bewerking. Het gereedschapspad is het gesimuleerde pad voor het snijgereedschap en deze stap vertaalt het 3D-model naar instructies voor de snijmachine.

Belangrijke aspecten van de gereedschapspaden bepalen of het een voorbewerkings- of nabewerkingsbeurt betreft, wat de materiaalverwijderingssnelheid is, de snijdiepte, etc. 

De CAM-software geeft deze opdrachten uit in machineleesbare instructies in de vorm van een G-code. 

CNC Machining

De gegenereerde instructies (G-code) worden, afhankelijk van het programma, geüpload naar een CNC-machine of een andere 3D-snijmachine. 

Om de machine in te stellen, kunt u deze stappen volgen

• Bevestig het werkstuk aan het CNC-bed en monteer het snijgereedschap, bijvoorbeeld een frees op een 3-assige freesmachine.
• Monteer eventueel extra snijgereedschappen als het een multitool-CNC betreft en u tijdens het snijden profijt hebt van gereedschapswisselingen. 
• Kalibreer de machine
• Gebruik werkstukcoördinaten of globale coördinaten om de positie van het werkstuk correct te identificeren. 
• Begin met een ruwe pas

Simuleren van gereedschapspad op een turbine

Afwerking 

Nadat het bulkmateriaal snel is verwijderd, schakelt de 3D-freesmachine of draaibank over op nabewerking. Alle toleranties, maatnauwkeurigheden en oppervlaktebewerkingen worden in deze fase uitgevoerd. 

Kwaliteitsinspectie

Sommige geavanceerde 3D-machines kunnen kwaliteitscontroles uitvoeren, zoals het nauwkeurig controleren van lineaire afmetingen, buighoeken, afrondingsradius, enz. Het grootste deel van de kwaliteitscontrole is echter handmatig en wordt uitgevoerd nadat het onderdeel uit de CNC-machine is gehaald. 

Oppervlakteruwheidstester

3D frezen

3D-frezen is de meest voorkomende vorm van 3D-bewerking. De 3D-freesmachine heeft een spindel die het snijgereedschap vasthoudt en het gereedschap langs drie assen beweegt. 

• X-as – vertaling van links naar rechts
• Y-as – voor- en achterbeweging van het gereedschap
• Z-as – op- en neergaande beweging van de spindel om de snijdiepte te regelen

Een 3D-freesmachine kan vlakke oppervlakken, holtes en contouren snijden en zelfs patronen op een oppervlak creëren. De meeste 3D-frezen zijn vlak of hebben een scherpe hoekradius. 

Bij 3D-frezen wordt een frees met meerdere tanden gebruikt die over het werkstuk draait en geleidelijk laag voor laag materiaal verwijdert. Geavanceerde 3D-freesmachines ondersteunen gereedschapsrotatie langs twee assen, waardoor het een 5-assige bewerkingsopstelling is. 

Bij blokken of rechthoekige werkstukken heeft 3D-frezen de voorkeur. 

3D-freesmachine

3D draaien

3D-draaien is niet de ideale term om "draaien" te beschrijven. Draaien is een bewerking die op een draaibank wordt uitgevoerd, waarbij het werkstuk in een klauwplaat wordt vastgehouden en met hoge snelheid wordt rondgedraaid. Het snijgereedschap beweegt naar het werkstuk toe.

Bij draaien worden de Z- en X-assen gebruikt om langs de lengte van het werkstuk en naar het midden van het werkstuk te bewegen. 

Bij het draaien snijdt het gereedschap in het draaiende werkstuk, waardoor de diameter wordt verkort en er kenmerken op het werkstuk ontstaan. Het voordeel van draaien is de ongeëvenaarde symmetrie en precisie voor vormen zoals kegels en bollen, en de diversiteit in materiaalverwerking.

3-assige bewerking

3D-bewerking kan ook worden vervangen door de term 3-assige bewerking. 3-assige bewerking verwijst naar elk bewerkingsproces waarbij lineaire X-, Y- en Z-assen worden gebruikt om materiaal van een werkstuk te verwijderen. 

Bewerking onderscheidt zich hier van additieve productieprocessen zoals 3D-printen. Bewerking wordt over het algemeen gebruikt voor materiaalverwijdering. 3-assige bewerking betekent meestal 3D-frezen en wordt gebruikt in houtbewerking, metaalbewerking en graveerprocessen. 

Sommige kunststof- en siliciumbewerkingen maken ook gebruik van 3-assige machines. Dit zijn kleine CNC-machines met een kleine capaciteit en kunnen kleinere stukken hars of kunststof verwerken. 

3-assige machines zijn gemakkelijker te programmeren dan draadvonkmachines, 4- of 5-assige CNC-machines en het enige nadeel is dat 3-assig frezen is het snijden van kenmerken zoals ondersnijdingen en overhangen.

2D-bewerking versus 3D-bewerking

Bij 2D-bewerking gebruikt het snijgereedschap slechts twee assen om elementen op een werkstuk te creëren. Met 2D-bewerking is het mogelijk om beperkte elementen te creëren en vaak moet het onderdeel handmatig worden heroriënteerd om elementen op verschillende vlakken te snijden. 

Het gereedschap beweegt in de X- en Y-as en de verticale Z-as is vast. Er is dus geen diepte en vaak wordt het machinebed handmatig omhoog of omlaag gebracht om de snijdiepte aan te passen.

Het snijgereedschap bij 2D-bewerking beweegt over een plat vlak (denk aan een vel papier) en snijdt voornamelijk profielen en contouren. 2D-machines zijn veel eenvoudiger te programmeren en efficiënter voor processen zoals het gladstrijken van randen. 

Het echte verschil tussen 2D-bewerking en 3D-bewerking is de complexiteit van de onderdelen die ermee geproduceerd kunnen worden. Bij 2D-bewerking worden over het algemeen pakkingen, panelen, borden en beugels geproduceerd. 

Met 3D-bewerking kunnen complexe vormen en geometrieën nauwkeurig worden geproduceerd. 3D-bewerking wordt gebruikt voor mallen, prototypes en metalen onderdelen zoals tandwielen en op maat gemaakte onderdelen. 3D-bewerking is ook duurder dan 2D-bewerking. 

2D-lasersnijmachine

De juiste CNC-bewerking kiezen

CNC-bewerking Beperkt zich niet tot 2D- en 3D-bewerking. Er zijn veel andere soorten CNC-machines die onderdelen efficiënter kunnen produceren en beter geschikt zijn voor verschillende toepassingen. 

2D frezen

2D-freesbewerkingen zijn geschikt voor graveren, etsen en enkelvoudige dieptesneden. 2D-machines zijn efficiënt, goedkoop en vereisen een vlak onderdeel. Ze zijn ideaal voor oppervlakteprofilering. 

2D-frezen ondersteunt geen 3D-functies en meestal is voor 3D-snijden handmatige aanpassing en onderdeeloriëntatie nodig om op andere vlakken en vlakken te kunnen snijden. 

3-assig frezen

3-assig frezen is veelzijdig en is het meest geschikt voor het frezen van complexe vormen op rechthoekige werkstukken. 3D-frezen heeft moeite met ondersnijdingen en het frezen onder meerdere hoeken. Het is ideaal voor 3D-contouren zonder extreme complexiteit.

4-assig frezen

4-assig frezen is handig voor onderdelen die vanaf een andere kant moeten worden gesneden. Het gereedschap kan in 3 assen bewegen en rotatie langs één van de assen ondersteunen. Het is ideaal voor 3D-onderdelen die symmetrie en zijkenmerken nodig hebben. 

Draai-frezen

Draaifrezen of draaifrezen is de meest geavanceerde bewerking en is speciaal ontworpen voor onderdelen die in één bewerking gedraaid en gefreesd moeten worden. Het kan schakelen tussen gereedschappen, het werkstuk en het gereedschap roteren en is ideaal voor het frezen van ronde vormen en gedetailleerde profielen in een werkstuk. 

Draaifrezen is extreem duur en vereist ervaren programmering en CAM-bewerking.

Hoge precisie 3D-bewerkingsservice

Prolean-tech biedt 3D-bewerking van metalen onderdelen in diverse industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart, de medische sector, de automobielindustrie, de elektronica en nog veel meer. Wij bieden CNC-bewerkingsoplossingen op maat voor uw maatwerkonderdelen. 

Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis offerte. 

3D-freesservice

Conclusie

3D-bewerking is geen nieuw concept in de precisiebewerking en bestaat al tientallen jaren. De nieuwste bewerkingstechnologie is een ontwikkeling van 3D-bewerking en maakt gebruik van 4-assig, 5-assig en tot 7 assen. De meest voorkomende 3D-bewerkingsprocessen omvatten 3D-frezen. Hiermee kunnen veel ingewikkelde ontwerpen worden geproduceerd, maar het heeft moeite met verborgen kenmerken en ondersnijdingen. 

Algemeen gesproken biedt 3D-bewerking een snelle oplossing voor het zeer nauwkeurig bewerken van werkstukken en kan CAD-ontwerpen omzetten in afgewerkte producten.  

FAQ

• Wat is 3D-bewerking?

Bij 3D-bewerking worden 3 assen gebruikt om materiaal van een werkstuk te verwijderen. Het gereedschap beweegt in de X-as (van links naar rechts), de Y-as (naar binnen en naar buiten) en de Z-as (omhoog en omlaag).

• Wat is het verschil tussen CNC en 3dp?

Het fundamentele verschil tussen CNC en 3DP (3D-printen) is dat CNC subtractief is en 3D-printen additief. 

• Is CNC 2D of 3D?

CNC-bewerkingen werken meestal in 3 assen (X, Y en Z). Er is echter een optie om alleen in 2D te snijden door één van de assen vast te zetten. 

• Kan CNC 3D?

CNC-machines kunnen 3D-snijden en bewerken. CNC-freesmachines kunnen 3D-snedes in hout en kunststof maken. CNC-machines hebben hogere spindelsnelheden en gereedschapsmogelijkheden waarmee ze ook in harde metalen kunnen snijden.