Zweifelsfrei hat sich die CNC-Bearbeitung über Jahrzehnte als präziser und zuverlässiger Fertigungsprozess etabliert. Er erreicht enge Toleranzen, liefert perfekte Oberflächen und ist für Serienteile oft unschlagbar. Doch es gibt Grenzen, die sich vor allem bei sehr komplexen Geometrien, bei tiefen Hohlräumen oder bei Kanälen für Flüssigkeiten und Luft/Druckluft zeigen.

Hier trumpft der 3D-Druck mit all seinen Stärken auf. Mit additiven Verfahren lassen sich Strukturen herstellen, die mit Fräsen oder Drehen nur unter hohem Kosten- und Zeitaufwand oder gar nicht realisierbar wären. Beispiele sind innenliegende Freiformflächen, leichte Gitterstrukturen zur Gewichtseinsparung oder integrierte Befestigungspunkte, die spätere Verklebungen oder Verschraubungen erleichtern.

Ein weiterer Vorteil betrifft das exakte Steuern des Materialeinsatzes. Anstatt ein Werkstück aus einem vollen Block herauszufräsen, wird beim 3d Druck nur dort Material aufgetragen, wo es benötigt wird. Das spart Ressourcen, reduziert Abfall und erlaubt leichtere Bauteile bei gleichzeitig hoher Festigkeit.

Unter der hybriden Fertigung 3D-Druck mit CNC wird die leistungsstarke Kombination aus additiver Fertigung und mechanischer Bearbeitung verstanden. Dabei werden beide Methoden so eingesetzt, dass ihre jeweiligen Vorteile optimal genutzt werden.

Ein typischer Ablauf kann so aussehen:

1. Herstellung des Grundkörpers im 3D-Druck: Komplexe Strukturen, Hohlräume und funktionale Geometrien werden integriert.

2. CNC-Bearbeitung: Präzise Passungen, Bohrungen oder planparallele Flächen werden gefräst.

3. Montage oder Verbindung: Durch Klemmungen, Verklebungen oder Verschraubungen entsteht das fertige Bauteil.

Diese Verfahrenskombination bietet eine enorme Flexibilität. Während der 3D-Druck Nachbearbeitung können Oberflächen verfeinert und kritische Maße exakt eingehalten werden. Besonders bei 3D-gedruckten Präzisionsteilen ermöglicht dies die Wiederholgenauigkeit, die in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik oder Automotive zwingend erforderlich ist.

Die größte Herausforderung der additiven Fertigung liegt oft in der Maßhaltigkeit. Selbst modernste 3D-Drucker erreichen nicht immer die Genauigkeiten, die für bestimmte Anwendungen nötig sind. Durch eine mechanische Nachbearbeitung lassen sich diese Toleranzen problemlos erreichen.

Ein Beispiel: Bei einem komplexen Bauteil mit mehreren Freiformflächen und integrierten Kanälen für Flüssigkeiten wird zunächst der gesamte Körper im 3D-Druck gefertigt. Anschließend werden im CNC-Verfahren Funktionsflächen bearbeitet, Bohrungen gerieben oder Passungen exakt eingepasst. So entsteht ein Bauteil, das sowohl die Designfreiheit des 3D-Drucks als auch die Präzision der CNC-Bearbeitung vereint.

Solch eine Herangehensweise eignet sich hervorragend, wenn höchste Genauigkeit gefragt ist, was beispielsweise bei Dichtflächen, Lagerpassungen oder optischen Komponenten der Fall ist.

Ein anschauliches Beispiel aus der Praxis zeigt, wie wir von Stern3D die Vorteile beider Methoden miteinander vereinen. Für einen Kunden aus der Automatisierungstechnik sollten wir einen Teilegreifer kreieren, der leicht, formstabil und flexibel einsetzbar ist.

Schritt 1: Konstruktion
Die Greifer wurden für da 3D Druckverfahren konzipiert. Dadurch konnten wir komplexe Konturen und Gewichtseinsparungen durch Gitterstrukturen realisieren.

Schritt 2: 3D-Druck Fertigung
Wir fertigten die Greifer aus einem leichten, hochfesten Kunststoff additiv. Die Aufnahmefläche erhielt gezielt Aufmaß, um im Nachgang die Passungen und Montageflächen durch mechanische Bearbeitung herzustellen.

Schritt 3: CNC-Bearbeitung
Im CNC-Verfahren wurden Passungen gebohrt und gerieben in die anschließend Montagestifte eingesetzt werden. Dies erleichtert den Wechsel verschiedener Greifer und garantiert eine wiederholgenaue Position bei jedem Wechsel in Sekunden.

Das Ergebnis war ein leichter, präziser und flexibel einsetzbarer Greifer, der sich schnell an neue Anforderungen anpassen lässt. Die Kombination aus 3D-gedruckten Präzisionsteilen und CNC-Bearbeitung senkte die Produktionszeit und reduzierte die Kosten erheblich. Somit ist dies ein Paradebeispiel für eine effiziente Auftragsarbeit in der modernen Fertigung.

Die Kombination von 3D-Druck Industrie und CNC-Bearbeitung eröffnet auch bei Materialien neue Spielräume:

• Kunststoffe sind deal für Prototypen, Funktionsmuster oder leichte Bauteile. Sie lassen sich im Druckservice von Stern3D schnell herstellen und anschließend im CNC-Verfahren präzise nachbearbeiten.
• Wir haben nur Kunststoff, Aber mit z.B. PA12GB (mit Glasperlen) lassen sich ebenfalls sehr stabile Werkstücke produzieren, die auch oftmals Metallteile ersetzen können.
• Carbonfaserverstärkte Materialien kombinieren geringes Gewicht mit hoher Stabilität.

Bei den Verbindungstechniken kommen neben Klemmungen, Verklebungen oder Verschraubungen auch Hybridlösungen zum Einsatz. Beispielsweise können 3D-gedruckte Kunststoffteile mit CNC-gefrästen Metallkomponenten kombiniert werden, um optimale Eigenschaften zu erzielen.

Unternehmen, die auf hybride Fertigung 3D-Druck + CNC setzen, profitieren von mehreren Faktoren:

• Zeitersparnis: weniger Fertigungsschritte, da komplexe Geometrien direkt gedruckt und nur funktionsrelevante Flächen nachbearbeitet werden
• Kostensenkung: weniger Materialeinsatz, kürzere Maschinenlaufzeiten, geringerer Werkzeugverschleiß
• Designfreiheit: Umsetzung von Geometrien, die mit klassischen Verfahren nicht herstellbar wären
• Flexibilität: schnelle Anpassung von Konstruktionen, ideal für Prototypen, Kleinserien und Auftragsarbeiten

Die Verbindung von 3D-Druck Fertigung und CNC-Bearbeitung ist keine Zukunftsvision, sondern gelebte Praxis. Unternehmen wie wir von Stern3D zeigen, wie durch die Verknüpfung von additiver Fertigung und Fräsen Bauteile entstehen, die präzise, wirtschaftlich und funktional sind.

Ob komplexe Geometrien 3D-Druck, filigrane Freiformflächen oder funktionale Bauteile mit integrierten Kanälen für Flüssigkeiten: die hybride Fertigung präsentiert Lösungen, die in klassischen Prozessen nur schwer realisierbar wären. Für Konstrukteure, Ingenieure und Fertigungsplaner eröffnet diese Technologie völlig neue Möglichkeiten. Mit einem erfahrenen Anbieter wie Stern3D und einem flexiblen Druckservice wird aus einer Vision eine umsetzbare Realität und aus einer Idee ein Bauteil, das technisch und wirtschaftlich überzeugt.

Was ist eine hybride Fertigung?
Eine hybride Fertigung bringt additive Verfahren wie 3D-Druck mit subtraktiven Verfahren wie Fräsen oder Drehen zusammen. Ziel ist es, die Vorteile beider Technologien zu nutzen, um exakte, komplexe und wirtschaftliche Bauteile herzustellen.

Welche Vorteile hat 3D-Druck gegenüber reinem CNC-Fräsen?
Der 3d Druck ermöglicht komplexe Geometrien, innenliegende Kanäle und leichtere Strukturen, die im CNC-Verfahren nur schwer oder gar nicht realisierbar wären.

Für welche Bauteile lohnt sich der 3D-Druck besonders?
Vor allem für Teile mit komplexen Strukturen, individuellen Formen, integrierten Funktionen oder für Prototypen und Kleinserien ist er empfehlenswert.

Kann der 3D-Druck hohe Toleranzen erreichen?
Ja, durch gezielte 3D-Druck Nachbearbeitung im CNC-Verfahren lassen sich enge Toleranzen und hohe Genauigkeit erzielen.

Welche Materialien nutzt Stern 3D?
Stern 3D verarbeitet je nach Anforderung an Festigkeit, Gewicht und Funktion Kunststoffe, Metalle und Verbundwerkstoffe.