Koji je proces proizvodnje bolji dodaci ili uklanjanje materijala? Aditiv i substraktivna proizvodnja razlikuju se na značajne načine. Razumijevanje ovih razlika je ključno za odabir prave metode.
Na ovom ćemo postu istraživati njihove prednosti, ograničenja i aplikacije u stvarnom svijetu. Naučit ćete kako odlučiti između ova dva pristupa za vaš sljedeći projekt.
Šta je aditivna proizvodnja?
Proizvodnja aditiva (AM) je proces koji stvara predmete dodavanjem sloja materijala po sloju, obično se temelji na 3D modelu. Za razliku od tradicionalnih metoda, koje uklanjaju materijal, aim Construira dijelove od nule, omogućavajući zamršene dizajne i materijalnu efikasnost.
Kratka povijest aditivne proizvodnje
Koncept MAM datira iz 1980-ih, kada su prvo uvedene 3D tehnologije ispisa. Rane inovacije bile su usmjerene na brzo prototipiranje, pružajući brže, povoljnije načine za stvaranje prototipa proizvoda. Od tada se razvija u široki niz industrijskih primjena, uključujući zrakoplovne, automobilske i medicinske polje.
Koliko radova proizvodnje aditiva
Proizvodnja aditiva počinje sa CAD modelom. Model je narezan na tanke slojeve pomoću softvera. AM mašina zatim dodaje materijal, sloj po sloju, sve dok se ne formira krajnji objekt. Materijali koji se koriste od plastike do metala. Ovisno o procesu, može zahtijevati nakon obrade, poput čišćenja ili stvrdnjavanja, da dovrši dio.
Uobičajene aditivne tehnike proizvodnje
Nekoliko tehnika spada pod kišobran ujutro, a svaka nudi jedinstvene prednosti:
3D štampanje
3D štampanje je najpoznatija metoda. Gradi predmete polaganjem materijalima poput plastike ili metala. Idealno za prilagođene dijelove i prototipove, široko je dostupna i isplativa za manje aplikacije.
Selektivna laserska sinterija (SLS)
SLS koristi laser za sinter u prahu u prahu, obično plastiku ili metal, u čvrste dijelove. Poznato je po stvaranju izdržljivih, funkcionalnih prototipa sa složenim geometrijama.
Modeliranje spojenih taloga (FDM)
FDM radi ekstrudiranjem termoplastičnih filamenata kroz grijanu mlaznicu. Obično se koristi za prototipiranje i stvaranje jeftinih plastičnih dijelova.
Stereolitografija (SLA)
SLA koristi ultraljubičasto svjetlo da izliječi sloj tečne smole po sloju, stvarajući vrlo precizne dijelove sa glatkim oblogom. Prikladan je za zamršene dizajne i fine detalje.
Direktni metalni laserski sintering (DMLS)
DMLS gradi metalne dijelove sinterovanjem finih metalnih pudera pomoću lasera. Ova tehnika idealna je za proizvodnju kompleksa, snažne metalne komponente za industrije poput zrakoplovnog zrakoplovstva.
Dodatne aditivne tehnike proizvodnje
Uz uobičajene metode, dostupno je nekoliko drugih naprednih tehnika:
Birder Jetting : Lepljenje selektivno depoziti između slojeva praška, stvarajući složene strukture.
Usmjerena uloga o energiji (DED) : Ova tehnika koristi fokusiranu toplinsku energiju za osiguravanje materijala jer su deponovane, često se koriste za popravak ili dodavanje značajki postojećim dijelovima.
Ekstruzija materijala : materijal selektivno ekstrudira kroz mlaznicu za izgradnju slojeva, koji se obično koriste sa termoplastikom.
Materijalni mlazni : kapljice materijala deponirani su slojem po sloju kako bi se stvorili precizni dijelovi, često koristeći fotopolimere.
LAMINACIJA LISTA : Listovi materijala su vezani sloj po sloju, pogodan za metale i kompozite.
PDV fotopolimerizacija : Tečna smola selektivno se izliječila laganom da bi se formirala čvrste dijelove, sa aplikacijama u prototipiranju i proizvodnju.
Prednosti aditivne proizvodnje
Proizvodnja aditiva (AM) nudi brojne pogodnosti u cijeloj industriji. Ove prednosti čine ga izmenjivačem igre u modernom proizvodnji.
Smanjena materijala
Koristim samo materijal potreban za konačni proizvod. Ovaj pristup značajno smanjuje otpad u odnosu na tradicionalne metode.
Složene geometrije i zamršene dizajne
AM Equells u stvaranju složenih oblika. Može proizvesti dijelove nemoguće napraviti sa konvencionalnim tehnikama.
Interni kanali
Rešetke
Organski oblici
Brže prototipiranje i kraća vremena olova
Brzo prototipiranje postaje stvarnost sa am. Omogućuje brze iteracije i brže cikluse razvoja proizvoda.
| Tradicionalno prototipiranje | am Prototiping |
| Sedmica do meseci | Sati do dana |
| Višestruki koraci | Jedan proces |
| Visoki troškovi alata | Nema alata |
Ekonomična mala serijska proizvodnja
Ja blistam u proizvodnji malih količina. Eliminira potrebu za skupim kalupima ili alatom.
Poboljšana održivost
Smanjenje otpada prevodi na poboljšanu održivost. Očuvam resurse i energiju.
Potencijal za masovnu prilagodbu
Omogućuje krojenju proizvoda za individualne potrebe. Ovo otvara nove mogućnosti u različitim oblastima:
Nedostaci aditivne proizvodnje
Dok je aditivna proizvodnja (am) nudi brojne prednosti, također ima ograničenja. Razumijevanje ovih nedostataka ključno je za svoju efikasnu primjenu.
Ograničene mogućnosti materijala
Koristim manje materijala od subtriktivnih metoda. Ovo ograničenje može ograničiti njegovu upotrebu u određenim industrijama.
Sporije proizvodnja velike količine
AM Equells u malim serijama, ali zaostaju u masovnoj proizvodnji. Tradicionalne metode često nadmašuju za velike količine.
| Volumen proizvodnje | širom | tradicionalne brzine |
| Mala (1-100) | Brz | Spor |
| Srednja (100-1000) | Umjeren | Brz |
| Veliki (1000+) | Spor | Vrlo brzo |
Viši veliki troškovi proizvodnje
Za masovnu proizvodnju mogu biti skuplji. Trošak po jedinici se značajno ne smanjuje s volumenom.
Donja dijelova tačnost i obrada površine
AM dijelovi mogu imati nižu preciznost od obrađenih. Njihova površina često zahtijeva poboljšanje.
Uske izazove tolerancije
Postizanje uskih tolerancija je teško sa AM-om. Ovo može biti problematično za dijelove koje su potrebne precizne uklapanje.
Zahtevi za obradu nakon obrade
Većina dijelova trebaju dodatni posao nakon ispisa. Ovo dodaje vrijeme i trošak proizvodnog procesa.
Zajednički koraci nakon obrade:
Šta je subtvorna proizvodnja?
Substraktivna proizvodnja (SM) stvara objekte uklanjanjem materijala iz čvrstog bloka. To je tradicionalna metoda koja se koristi u raznim industrijama.
Kratka istorija
SM datira u drevnim vremenima. Rani primjeri uključuju kamen rezbarenje i obradu drveta. Moderan SM evoluirao je industrijskom revolucijom, što je dovelo do preciznih alatnih strojeva.
Kako funkcionira
SM započinje većim dijelom materijala. Mašine ili alati, a zatim odrežite višak materijala za stvaranje željenog oblika.
Uobičajene tehnike
CNC obrada
Mašine za računalne numeričke kontrole (CNC) Koristite programirane upute za uklanjanje materijala.
Glodanje: rezači materijala pomoću rotirajućeg alata
Okretanje: obliva cilindrične dijelove okretanjem obratka
Bušenje: Stvara rupe u materijalu
Lasersko rezanje
Ova tehnika koristi laser sa visokim napajanjem za rezanje materijala. To je precizno i radi na raznim materijalima.
Rezanje vode
Rezanje navodstvu koristi vodu visokog pritiska, često pomiješane sa abrazivnim česticama, za rezanje materijala.
Rezanje plazmom
Plazma rezanje topi materijal koristeći električni provodljivi plin. Efektivno je za rezanje metala.
Električna obrada pražnjenja (EDM)
EDM koristi električne ispuštanja za uklanjanje materijala. Idealan je za tvrde metale i složene oblike.
Dodatni detalji
Obradni procesi
Mljevenje: koristi abrazivne točkove za finu površinu završne obrade
Reaming: povećava i završava rupe
Provrtanje: povećava rupe s alatima za rezanje jednim bodovima
EDM principi
EDM radi stvaranjem kontroliranih električnih iskre između elektrode i komada.
Laserski parametri rezanja
Snaga: određuje dubinu rezanja
Brzina: utječe na kvalitetu rezanja
Fokus: utjecaji preciznosti
Parametri za rezanje vode
Pritisak: obično 60.000 psi ili više
Abrazivni protok brzina: utječe na brzinu rezanja i kvalitetu
Prečnik mlaznice: utjecaji širine i preciznosti
Prednosti substraktivne proizvodnje
Substraktivna proizvodnja (SM) nudi brojne prednosti u cijeloj industriji. Ove prednosti čine je ključnom metodom u modernoj proizvodnji.
Širok raspon kompatibilnih materijala
SM radi sa širokim raznim materijalima:
Metali (čelik, aluminijum, titanijum)
Plastika (ABS, PVC, akril)
Kompoziti (karbonska vlakna, fiberglas)
Drvo
Staklo
Kamen
Ova svestranost omogućava SM da zadovolji različite potrebe za proizvodnim potrebama.
Visoka preciznost i preciznost
SM Excelse u stvaranju vrlo preciznih dijelova. Postiže uske tolerancije, često male kao 0,001 inča.
| Tehnika | tipična tolerancija |
| CNC glodanje | ± 0,0005 ' |
| Edm | ± 0,0001 ' |
| Lasersko rezanje | ± 0,003 ' |
Odlična površinska obrada
SM proizvodi dijelove sa vrhunskom kvalitetom površine. To često eliminira potrebu za dodatnim završnim procesima.
Brže proizvodnja velikim količinama
Za proizvodnju velike količine, SM nadmašitske metode aditiva:
MULTI-AXIS CNC mašine brzo rade
Automatizirano mijenjanje alata smanjuje prekid rada
Istovremene operacije na različitim dijelovima
Ekonomična proizvodnja velike količine
SM postaje ekonomičniji jer se povećava volumena proizvodnje. Početni troškovi postavljanja nadoknađuju se bržim stopama proizvodnje.
Stvaranje velikih dijelova
SM lako rukuje velikim komponentama. Idealan je za industrije koje zahtijevaju značajne dijelove:
Aerospace (komponente aviona)
Automobili (blokovi motora)
Izgradnja (konstrukcijski elementi)
Nedostaci substraktivne proizvodnje
Dok su subtriktivna proizvodna proizvodnja (SM) nudi brojne prednosti, također ima ograničenja. Razumijevanje ovih nedostataka je neophodno za efikasnu primjenu.
Viši materijalni otpad
SM uklanja materijal za stvaranje dijelova. Ovaj proces stvara značajan otpad:
Do 90% materijala može postati otpad u nekim slučajevima
Opcije recikliranja mogu biti ograničene za određene materijale
Povećani uticaj na okoliš zbog odlaganja otpada
Ograničena složena kreacija geometrije
SM bori se sa zamršenim dizajnom:
Unutarnje šupljine su izazovne za proizvodnju
Određeni oblici mogu zahtijevati više postavki ili specijaliziranih alata
Neke složene karakteristike mogu biti nemoguće mašine
Duže vremenske prilike i veći troškovi alata
SM često zahtijeva opsežnu pripremu:
| na aspektu | Uticaj |
| Izbor alata | Konzumiranje |
| Programiranje mašine | Zahtijeva stručnost |
| Stvaranje učvršćenja | Dodatni trošak |
Manje fleksibilnosti dizajna
Izmjena dizajna u SM mogu biti skupi:
Promjene mogu zahtijevati nove alate
Strojevi za reprogramiranje često su potrebne
Postojeće postavke mogu postati zastarjele
Zahtevi veštine veće operatera
SM mašine zahtijevaju kvalificirane operatere:
Razumijevanje svojstava materijala
Poznavanje brzine rezanja i stopa hrane
Sposobnost tumačenja složenih tehničkih crteža
Troši i zamjenski trošak alata
SM alati degradiraju se s vremenom:
Potrebna je redovna zamjena alata
Visokokvalitetni alati mogu biti skupi
Istrošeni alati mogu utjecati na kvalitetu dijela
Usporedba aditiva vs. Subtraktivni proizvodni
| aspekt | aditiva za proizvodnju | subtraktivne proizvodnje |
| Proces | Gradi objekte dodavanjem slojeva materijala | Uklanja materijal iz većeg komada za stvaranje predmeta |
| Materijalni otpad | Minimalni otpad | Visoko materijalni otpad |
| Kompatibilni materijali | Ograničena (uglavnom plastika i neki metali) | Širok raspon (metali, plastika, drvo, staklo, kamen) |
| Složenost | Mogu proizvesti vrlo složene i zamršene geometrije | Bolje pogodni za relativno jednostavne geometrije |
| Tačnost | Manje precizne (tolerancije kao strogo kao 0.100 mm) | Precizniji (tolerancije kao strogo kao 0,025 mm) |
| Volumen proizvodnje | Pogodno za male serije | Idealno za velike proizvodnje |
| Brzina | Sporije za velike količine | Brže za velike količine |
| Trošak | Isplativije za male količine | Isplativije za velike količine |
| Fleksibilnost dizajna | Velika fleksibilnost za promjene dizajna | Manje fleksibilno za promjene dizajna |
| Površinski finiš | Često zahtijeva nakon obrade | Mogu izravno proizvesti glatke završne obrade |
| Vještina operatera | Zahtijeva manje kvalificirane operatore | Zahtijeva visoko kvalificirane operatere |
| Trošak opreme | Niže početne troškove opreme | Veća početna cijena opreme |
| Alat | Potrebno minimalno sredstvo | Prostoreno sredstvo koje je često potrebno |
| Održivost | Održivije zbog manje otpada | Manje održivo zbog materijalnog otpada |
| Interne funkcije | Lako mogu stvoriti unutarnje funkcije | Teško je stvoriti interne funkcije |
| Ograničenja veličine | Općenito ograničeno na manje dijelove | Mogu proizvesti velike dijelove |
| Post-obrada | Često zahtijeva više koraka | Veći nivo završetka nakon početnog procesa |
Hibridni proizvodni procesi
Hibridna proizvodnja kombinira aditivna proizvodnja (am) i subtraktivna proizvodnja (SM). Ovaj pristup koristi snage obje metode, stvarajući snažnu sinergiju u proizvodnji.
Definicija i prednosti
Hibridni procesi integriraju AM i SM tehnike:
Prednosti uključuju:
Povećana fleksibilnost dizajna
Poboljšana efikasnost materijala
Poboljšani kvalitet dijela
Primjer protoka procesa:
3D ispis u blizini neto
CNC obrada za precizne dimenzije
Poljski za vrhunsku površinu
Uobičajene aplikacije
Hibridna proizvodnja izbacuje se u raznim oblastima:
| za primjenu | naknada |
| Alat | Kompleksni dizajni sa tijesnim tolerancijama |
| Džigovi i raspored | Prilagođeni oblici sa izdržljivim finišem |
| Dijelovi visokog tolerancije | Zamršene geometrije s preciznim karakteristikama |
Industrije koriste hibridne procese:
Vazdušni prostor
Automobilski
Medicinski uređaji
Prilagođena proizvodnja
Odabir između aditiva i subtraktivne proizvodnje
Odabir desne metode proizvodnje ovisi o različitim faktorima. Svaki postupak nudi različite prednosti, tako da je ključno uskladiti po vašem izboru sa zahtjevima projekta.
Čimbenici za razmatranje pri odabiru metode proizvodnje
Materijalni zahtjevi
Izbor materijala igra značajnu ulogu. Proizvodnja aditiva (am) najbolje djeluje s plastikom i nekim metalima, dok substraktivna proizvodnja (SM) može podnijeti širok spektar materijala, uključujući metale, plastiku, drvo i staklo. Ako su vam potrebni materijali za čvrste stroj ili veću trajnost, sm je često bolja opcija.
Dilioni složenost i dizajn
Za zamršene dizajne sa složenim geometrima - poput unutrašnjih šupljina ili zglobnih zglobova - AM Equells, omogućavajući visoku prilagodbu. SM, dok se precizno može boriti sa izuzetno složenim dizajnama. Bolje je prikladniji za jednostavnije ili posredne geometrije u kojima su potrebne uske tolerancije.
Jačina proizvodnje i skalabilnost
AM je idealan za količine niskog do srednje proizvodnje, poput brzog prototipiranja ili malene proizvodnje. Za veliku proizvodnju, SM je daleko efikasniji, posebno kod proizvodnje hiljada identičnih dijelova. Kako se povećava volumena proizvodnje, ekonomičnost SM postaje jasna.
Vrijeme vode i vrijeme na tržište
Projekti koji zahtijevaju kratko vrijeme vodećeg vijeka od ujutroja zbog minimalne postavke i brze tranzicije iz dizajna na proizvod. Za veće pokretanje proizvodnje, međutim, SM može ponuditi brže prerađivačke vremena nakon što se podešavanje završi, posebno za metalne dijelove.
Proračunska i troškovna ograničenja
Ja sam isplativiji za male, složene dijelove, posebno kada prototipiranje. Međutim, SM postaje ekonomičniji za veće dijelove ili visoke proizvodne količine. Troškovi podešavanja i trošak po dijelu obično se smanjuju kao povećanja volumena u SM.
Ciljevi održivosti
AM generira manje otpada, što ga čini održivijom opcijom. SM, dok brže za velike vožnje proizvodi značajan materijalni otpad u obliku čipova ili ostataka. Ako je održivost ključni prioritet, mogu biti bolji prikladan.
Matrica odluke za aditiva nasuprot substraktivnoj proizvodnji
Sljedeća matrica odluke pruža brzu usporedbu faktora koji će vam pomoći u odabiru prave metode:
| faktor | aditiva za proizvodnju (am) | subtraktivna proizvodnja (SM) |
| Materijalni asortiman | Limited (uglavnom plastika, neki metali) | Široki (metali, plastika, drvo, staklo) |
| Složenost dijela | Ručke kompleks, zamršene dizajne | Najbolje za jednostavnije, precizne geometrije |
| Volumen proizvodnje | Idealno za malu seriju, prototipiranje | Efikasan za masovnu proizvodnju |
| Vrijeme vođenja | Brže postavljanje, brz preokret | Sporije postavljanje, brže za velike trke |
| Trošak | Skuplje za velike dijelove ili metale | Isplativije na većim količinama |
| Održivost | Manje otpada, održiviji | Značajan otpad, manje održiv |
Koristite ovu matricu da biste poravnali potrebe svojih projekta sa prednostima svake metode proizvodnje.
Primjene aditivnih i substraktivnih proizvodnih proizvoda
Aditivna proizvodnja (am) i subtvorna proizvodnja (SM) Igrajte ključne uloge u različitim industrijama. Njihove se prijave i dalje šire i razvijaju.
Aerospace i zrakoplovstvo
AM: Lagane komponente, složene geometrije
SM: Dijelovi motora visoko preciznosti, konstrukcijski elementi
Automobilska industrija
AM: Brzo prototipiranje, prilagođeni dijelovi
SM: Motor blokovi, komponente prenosa
Medicinski i stomatološki
AM: Prilagođeni implantati, protetika
SM: Hirurški instrumenti, zubne krunice
Potrošačka roba i elektronika
AM: Personalizovani proizvodi, male serijske predmete
SM: Časovi pametni telefona, komponente prijenosnih računala
Industrijske mašine i alate
Arhitektura i izgradnja
AM: Modeli skala, ukrasni elementi
SM: Strukturne komponente, fasadni elementi
Zaključak
Aditiv i subtraktivna izrada Svaka ima jedinstvene snage i slabosti. AM Equells u složenim dizajnom i prilagođavanjem. SM nudi preciznost i materijalnu svestranost.
Razumijevanje ovih razlika ključno je za izradu informiranih odluka o proizvodnim proizvodima. Razmislite o specifičnim potrebama svog projekta prilikom odabira metode.
Procijenite faktore poput materijala, složenosti, jačine i troškova. Ovo će vam pomoći da odaberete najbolji pristup za vaše proizvodne ciljeve.
