Milline tootmisprotsess on parem - kihid või materjali eemaldamine? Lisa- ja lahutatav tootmine erineb olulistes viisides. Nende erinevuste mõistmine on õige meetodi valimisel võti.
Selles postituses uurime nende eeliseid, piiranguid ja reaalmaailma rakendusi. Saate teada, kuidas nende kahe järgmise projekti lähenemisviisi vahel otsustada.
Mis on aditiivne tootmine?
Lisandite tootmine (AM) on protsess, mis loob objekte, lisades materjali kihi järgi, põhineb tavaliselt 3D -mudelil. Erinevalt traditsioonilistest meetoditest, mis materjali eemaldavad, konstrueerib AM osad nullist, võimaldades keerukaid disainilahendusi ja materjali tõhusust.
Lisandite tootmise lühike ajalugu
AM -i kontseptsioon pärineb 1980. aastatest, kui esmakordselt tutvustati 3D -printimise tehnoloogiaid. Varased uuendused olid suunatud kiirele prototüüpimisele, pakkudes kiiremat ja soodsamaid viise toote prototüüpide loomiseks. Sellest ajast alates on AM kujunenud laiaks tööstusrakenduste hulgaks, sealhulgas lennundus-, auto- ja meditsiiniväljakuteks.
Kuidas lisaainete tootmine töötab
Lisandite tootmine algab CAD -mudeliga. Mudel viilutatakse tarkvara abil õhukesteks kihtideks. Seejärel lisab AM -masin materjali, kihiga, kuni lõppobjekt on moodustatud. Kasutatavad materjalid ulatuvad plastidest metallideni. Sõltuvalt protsessist võib see osa täita järeltöötlust, näiteks puhastamist või kõvendamist.
Tavalised lisaainete tootmise tehnikad
AM -i vihmavarju alla kuuluvad mitmed tehnikad, millest igaüks pakub ainulaadseid eeliseid:
3D -printimine
3D -printimine on kõige tunnustatud AM -meetod. See ehitab esemeid, kihistades materjale nagu plast või metall. Ideaalne kohandatud osade ja prototüüpide jaoks, see on laialdaselt juurdepääsetav ja kulutõhus väiksemate rakenduste jaoks.
Valikuline laser paagutamine (SLS)
SLS kasutab laserit, et materjali, tavaliselt plastist või metalli, tahketeks osadeks. See on tuntud keerukate geomeetriatega vastupidavate, funktsionaalsete prototüüpide loomise poolest.
Sulatatud ladestumise modelleerimine (FDM)
FDM töötab termoplastiliste filamentide väljapressimisega soojendusega otsiku kaudu. Seda kasutatakse tavaliselt odavate plastosade prototüüpimiseks ja tootmiseks.
Stereolitograafia (SLA)
SLA kasutab ultraviolettvalgust, et ravida vedela vaigu kihti kihi kaupa, luues sujuva viimistlusega väga täpsed osad. See sobib keerukate disainilahenduste ja peenete detailide jaoks.
Otsene metallise laseriga paagutamine (DMLS)
DMLS ehitab metalliosad, paagutades laser abil peeneid metallipulbreid. See tehnika sobib ideaalselt keerukate, tugevate metallkomponentide tootmiseks selliste tööstusharude jaoks nagu lennundus.
Täiendavad lisaainete tootmise tehnikad
Lisaks üldtuntud meetoditele on saadaval ka mitu muud täiustatud tehnikat:
Sideaine jetting : sidemega agent ladestub valikuliselt pulbri kihtide vahel, luues keerulised struktuurid.
Suunatud energia sadestumine (DED) : see tehnika kasutab materjalide sulandumiseks keskendunud soojusenergiat, kui need on ladestunud, mida sageli kasutatakse olemasolevate osade funktsioonide parandamiseks või lisamiseks.
Materjali väljapressimine : materjal ekstrudeeritakse valikuliselt läbi düüsi, et ehitada kihte, mida tavaliselt kasutatakse termoplastidega.
Materjali jetting : Materjali tilgad ladestatakse täpsete osade loomiseks kihi kaupa, kasutades sageli fotopolümeerisid.
Lehe lamineerimine : materjalilehed ühendatakse kihiga, mis sobivad metallide ja komposiitide jaoks.
Käibemaks fotopolümerisatsioon : vedelat vaiku ravitakse valguse abil, moodustades tahkeid osi, rakendusi nii prototüüpimisel kui ka tootmisel.
Lisaainete tootmise eelised
Lisandite tootmine (AM) pakub tööstusharudes arvukalt eeliseid. Need eelised muudavad selle tänapäevases lavastuses mängude vahetajaks.
Vähendatud materjali raiskamine
AM kasutab ainult lõpptoote jaoks vajalikku materjali. See lähenemisviis vähendab raiskamist märkimisväärselt võrreldes traditsiooniliste meetoditega.
Keerulised geomeetriad ja keerulised kujundused
Olen silma paista keerukate kujude loomisel. See võib toota osi tavapäraste tehnikatega võimatuks.
Sisekanalid
Võrestruktuurid
Orgaanilised vormid
Kiirem prototüüpimine ja lühemad tarneajad
Kiire prototüüpimine saab reaalsuseks AM -iga. See võimaldab kiireid iteratsiooni ja kiiremat tootearendustsüklit.
| Traditsiooniline prototüüpimine | AM prototüüpimine |
| Nädalate või kuude kaupa | Tundideni |
| Mitu sammu | Üksik protsess |
| Kõrged tööriistakulud | Tööriistu pole |
Kulutõhus väike partii tootmine
Olen väikeste koguste tootmisel. See välistab vajaduse kallite vormide või tööriistade järele.
Paranenud jätkusuutlikkus
Jäätmete vähenemine tähendab paranenud jätkusuutlikkust. AM säästab ressursse ja energiat.
Massilise kohandamise potentsiaal
AM võimaldab toodete kohandamist individuaalsetele vajadustele. See avab uusi võimalusi erinevates valdkondades:
Lisandite tootmise puudused
Kuigi aditiivne tootmine (AM) pakub palju eeliseid, on sellel ka piiranguid. Nende puuduste mõistmine on selle tõhusa rakendamise jaoks ülioluline.
Piiratud materiaalsed võimalused
AM kasutab vähem materjale kui subtraktiivsed meetodid. See piirang võib piirata selle kasutamist teatud tööstusharudes.
Aeglasem suure mahu tootmine
Am paistab silma väikestes partiides, kuid jääb masstootmistest maha. Traditsioonilised meetodid edestavad seda sageli suurte mahtude jaoks.
| Tootmismaht | Am kiirus | traditsiooniline kiirus |
| Väike (1-100) | Kiire | Aeglane |
| Keskmine (100-1000) | Mõõdukas | Kiire |
| Suur (1000+) | Aeglane | Väga kiiresti |
Suuremad suuremahulised tootmiskulud
Masstootmise jaoks võib AM olla kallim. Ühiku hind ei vähene mahuga märkimisväärselt.
Alaosa täpsus ja pinna viimistlus
AM -i osadel võib olla väiksem täpsus kui töödeldud. Nende pinna viimistlus nõuab sageli parandamist.
Tihedad sallivuse väljakutsed
Kitste tolerantside saavutamine on AM -iga keeruline. See võib olla problemaatiline osade jaoks, mis vajavad täpset sobivust.
Töötlemise järeltöötlusnõuded
Enamik AM -i osi vajab pärast printimist lisatööd. See lisab tootmisprotsessile aega ja kulusid.
Levinumad järeltöötluse sammud:
Mis on subtraktiivne tootmine?
Subtraktiivne tootmine (SM) loob objekte, eemaldades materjali tahkest plokist. See on traditsiooniline meetod, mida kasutatakse erinevates tööstusharudes.
Lühiajalugu
SM pärineb iidsetest aegadest. Varaste näidete hulka kuuluvad kivi nikerdamine ja puittöötamine. Kaasaegne SM arenes tööstusrevolutsiooniga, mis viis täpsete tööpinkideni.
Kuidas see töötab
SM algab suurema materjali tükiga. Seejärel lõigake masinad või tööriistad soovitud kuju loomiseks liigse materjali ära.
Ühised tehnikad
CNC töötlemine
Arvuti numbrilise juhtimise (CNC) masinad kasutavad materjali eemaldamiseks programmeeritud juhiseid.
Jahvatamine: lõikab materjali, kasutades pöörlevaid tööriistu
Pööramine: kujundab silindrilisi osi, pöörates toorikut
Puurimine: loob materjali augud
Laserlõikamine
See tehnika kasutab materjalide lõikamiseks suure võimsusega laserit. See on täpne ja töötab erinevate materjalide kallal.
Waterjeti lõikamine
Waterjeti lõikamine kasutab materjalide lõikamiseks kõrgsurvevett, sageli segatud abrasiivsete osakestega.
Plasma lõikamine
Plasma lõikamine sulab materjali elektriliselt juhtiva gaasi abil. See on efektiivne metalli lõikamiseks.
Elektrilahenduse töötlemine (EDM)
EDM kasutab materjali eemaldamiseks elektrilisi tühjendusi. See sobib ideaalselt kõvade metallide ja keerukate kujude jaoks.
Lisateave
Töötlemisprotsessid
Jahvatamine: kasutab abrasiivseid rattaid peene pinna viimistluseks
Reaming: suurendab ja lõpetab augud
Igav: suurendab auke ühepunktiliste lõiketööriistadega
EDM põhimõtted
EDM töötab, luues elektroodi ja tooriku vahel kontrollitud elektrilised säded.
Laseri lõikamise parameetrid
Waterjeti lõikamisparameetrid
Rõhk: tavaliselt 60 000 psi või kõrgem
Abrasiivvoolukiirus: mõjutab lõikamiskiirust ja kvaliteeti
Düüsi läbimõõt: mõjutused lõigatud laiuse ja täpsuse
Subtraktiivse tootmise eelised
Subtraktiivne tootmine (SM) pakub tööstusharudes arvukalt eeliseid. Need eelised muudavad selle tänapäevases tootmises ülioluliseks meetodiks.
Lai valik ühilduvaid materjale
SM töötab laia valikuga materjalidega:
Metallid (teras, alumiinium, titaan)
Plastic (ABS, PVC, akrüül)
Komposiidid (süsinikkiud, klaaskiud)
Puit
Klaas
Kivi
See mitmekülgsus võimaldab SM -il täita erinevaid tootmisvajadusi.
Suur täpsus ja täpsus
SM paistab silma väga täpsete osade loomisel. See saavutab tihedad tolerantsid, sageli nii väike kui 0,001 tolli.
| Tehnika | tüüpiline tolerants |
| CNC jahvatamine | ± 0,0005 ' |
| EDM | ± 0,0001 ' |
| Laserlõikamine | ± 0,003 ' |
Suurepärane pinnaviimistlus
SM toodab kõrgema pinnakvaliteediga osi. See välistab sageli vajaduse täiendavate viimistlusprotsesside järele.
Kiirem suure mahuga toodang
Suuremahulise tootmise jaoks ületavad SM-i lisaruumid:
Mitmeteljelised CNC-masinad töötavad kiiresti
Automatiseeritud tööriista muutmine vähendab seisakuid
Samaaegsed toimingud erinevatel osadel
Kulutõhus suure mahuga toodang
SM muutub tootmise mahu suurenedes ökonoomsemaks. Esialgsed seadistuskulud korvavad kiiremad tootmismäärad.
Suuremahuline osa loomine
SM tegeleb hõlpsalt suurte komponentidega. See sobib ideaalselt oluliste osade jaoks vajalike tööstusharude jaoks:
Lennunduse kosmose (lennukikomponendid)
Autotööstus (mootoriplokid)
Ehitus (konstruktsioonielemendid)
Subtraktiivse tootmise puudused
Kuigi subtraktiivne tootmine (SM) pakub palju eeliseid, on sellel ka piiranguid. Nende puuduste mõistmine on tõhusaks rakendamiseks hädavajalik.
Kõrgemad materiaalsed jäätmed
SM eemaldab materjali osade loomiseks. See protsess tekitab olulisi jäätmeid:
Mõnel juhul võib vanarauaks saada kuni 90% materjalist
Teatud materjalide jaoks võib ringlussevõtuvõimalused olla piiratud
Suurenenud keskkonnamõju jäätmekäitlusest
Piiratud keeruline geomeetria loomine
SM võitleb keerukate kujundustega:
Siseõõnsusi on keeruline toota
Teatud kujud võivad vajada mitut seadistust või spetsialiseeritud tööriistu
Mõningaid keerulisi funktsioone võib olla võimatu masin
Pikemad seadistusajad ja kõrgemad tööriistakulud
SM nõuab sageli ulatuslikku ettevalmistamist:
| aspekti | mõju |
| Tööriistade valik | Aeganõudev |
| Masinaprogrammeerimine | Nõuab teadmisi |
| Raja loomine | Lisakulud |
Vähem disaini paindlikkus
SM -i disainilahenduste muutmine võib olla kulukas:
Muudatused võivad nõuda uut tööriista
Tihti on vajalik masinate ümberprogrammeerimis
Olemasolevad seadistused võivad vananeda
Kõrgemad operaatori oskuste nõuded
SM -masinad nõuavad kvalifitseeritud operaatoreid:
Materiaalsete omaduste mõistmine
Teadmised kiiruse ja söödakiiruste kohta
Võime tõlgendada keerulisi tehnilisi jooniseid
Tööriistade kulumine ja asendamise kulud
SM -i tööriistad halvenevad aja jooksul:
Regulaarne tööriistade asendamine on vajalik
Kvaliteetsed tööriistad võivad olla kallid
Kulunud tööriistad võivad mõjutada osa kvaliteeti
Lisandi vs subtraktiivse tootmise
| aspekti | lisandi tootmine | Subtraktiivne tootmine |
| Protsess | Ehitab objekte, lisades materjali kihid | Eemaldab materjali suuremast tükist objektide loomiseks |
| Materiaalsed jäätmed | Minimaalne raiskamine | Kõrge materiaalne jäätmed |
| Ühilduvad materjalid | Piiratud (peamiselt plast ja mõned metallid) | Lai valik (metallid, plastid, puit, klaas, kivi) |
| Keerukus | Suudab toota väga keerulisi ja keerukaid geomeetriaid | Paremini sobib suhteliselt lihtsate geomeetriate jaoks |
| Täpsus | Vähem täpsed (tolerantsid nii tihedad kui 0,100 mm) | Täpsemad (tolerantsid nii tihedalt kui 0,025 mm) |
| Tootmismaht | Sobib väikeste partiide jaoks | Ideaalne suurte tootmisjooksude jaoks |
| Kiirus | Aeglasem suurte mahtude jaoks | Kiirem suurte mahtude jaoks |
| Maksumus | Kuluefektiivsem väikeste koguste jaoks | Kuluefektiivsem suurte koguste jaoks |
| Disaini paindlikkus | Kujundusmuudatuste suur paindlikkus | Vähem paindlik disainimuudatuste jaoks |
| Pinnaviimistlus | Nõuab sageli järeltöötlust | Oskab otse sujuvat viimistlust toota |
| Operaatorioskus | Nõuab vähem kvalifitseeritud operaatoreid | Nõuab kõrgelt kvalifitseeritud operaatoreid |
| Varustuse maksumus | Madalama algseadme maksumus | Kõrgemad algseadmete maksumus |
| Tööriistad | Vajalik minimaalne tööriist | Sageli vaja on ulatuslikku tööriista |
| Jätkusuutlikkus | Jätkusuutlikum vähem raiskamise tõttu | Vähem jätkusuutlik materiaalsete jäätmete tõttu |
| Sisemised omadused | Saab hõlpsalt luua sisemisi funktsioone | Sisefunktsioonide loomine on keeruline |
| Suurusepiirangud | Üldiselt piiratud väiksemate osadega | Suudab toota suuremahulisi osi |
| Järeltöötlus | Nõuab sageli mitut sammu | Kõrgem valmimistase pärast esialgset protsessi |
Hübriidtootmise protsessid
Hübriidtootmine ühendab lisaainete tootmise (AM) ja subtraktiivse tootmise (SM). See lähenemisviis kasutab mõlema meetodi tugevusi, luues võimsa sünergia tootmises.
Määratlus ja eelised
Hübriidprotsessid integreerivad AM- ja SM -tehnikaid:
Eelised hõlmavad järgmist:
Protsessi näide:
3D printige lähivõre kuju
CNC töötlemine täpsete mõõtmete jaoks
Poola parema pinna viimistluse jaoks
Ühised rakendused
Hübriidtootmine on silma paista erinevates valdkondades:
| rakenduse | eelis |
| Tööriistad | Keerulised disainilahendused tihedate tolerantsidega |
| Džigid ja inventar | Kohandatud kujundid vastupidava viimistlusega |
| Kõrgterasusega osad | Keerulised geomeetriad täpsete omadustega |
Tööstusharud, mis kasutavad hübriidprotsesse:
Kosmose
Autotööstus
Meditsiiniseadmed
Kohandatud tootmine
Aditiivse ja subtraktiivse tootmise vahel valimine
Õige tootmismeetodi valimine sõltub erinevatest teguritest. Iga protsess pakub selgeid eeliseid, seega on ülioluline viia teie valik projektinõuetega vastavusse.
Tootmismeetodi valimisel tuleb arvestada
Materiaalsed nõuded
Materjali valik mängib olulist rolli. Lisandite tootmine (AM) töötab tavaliselt kõige paremini plastide ja mõnede metallidega, samas kui subtraktiivne tootmine (SM) saab hakkama mitmesuguste materjalide, sealhulgas metallide, plastide, puidu ja klaasiga. Kui vajate raskesti töötavaid materjale või suuremat vastupidavust, on SM sageli parem valik.
Osa keerukus ja disain
Keerukate geomeetriatega keerukate kujunduste jaoks - näiteks siseõõnsused või liigesed - on silma paista, võimaldades kõrget kohandamist. Ehkki SM, võib see täpne olla eriti keeruliste disainilahendustega. See sobib paremini lihtsamate või keskmise geomeetria jaoks, kus on vaja tihedaid tolerantse.
Tootmismaht ja mastaapsus
AM sobib ideaalselt vähese ja keskmise tootmismahtude jaoks, näiteks kiire prototüüpimise või väikese partii tootmise jaoks. Suuremahulise tootmise jaoks on SM palju tõhusam, eriti tuhandete identsete osade tootmisel. Tootmise mahu suurenedes saab SM kulutõhusus selgeks.
Juhi aeg ja turule jõudmine
Projektid, mis nõuavad AM -i lühikest tarneaega, mis on tingitud minimaalse seadistusest ja kiirest üleminekust disainilt tootele. Suuremate tootmisjooksude jaoks saab SM aga kiiremini tootmisaega pakkuda, kui seadistamine on lõppenud, eriti metalliosade jaoks.
Eelarve- ja kulupiirangud
AM on väikeste keerukate osade jaoks kuluefektiivsem, eriti prototüüpimisel. Kuid SM muutub suuremate osade või kõrgete tootmismahtude jaoks ökonoomsemaks. Seadistuskulud ja osa maksumus vähenevad tavaliselt SM -i mahu suurenemisel.
Jätkusuutlikkuse eesmärgid
AM genereerib vähem raiskamist, muutes selle jätkusuutlikumaks. SM, kuigi suurte käikude jaoks kiirem, tekitab laastude või jääkide kujul olulisi materiaalseid jäätmeid. Kui jätkusuutlikkus on peamine prioriteet, võib AM olla paremini sobiv.
Otsustusmaatriks lisandi ja subtraktiivse tootmise jaoks
Järgmine otsustusmaatriks annab kiire võrdluse teguritele, mis aitavad teil valida õige meetodi:
| Factor | Aditiivne tootmine (AM) | Subtraktiivne tootmine (SM) |
| Materiaalvahemik | Piiratud (enamasti plast, mõned metallid) | Laiad (metallid, plast, puit, klaas) |
| Osa keerukus | Käsitleb keerulisi keerukaid kujundusi | Parim lihtsamaks, täpsemaks geomeetriaks |
| Tootmismaht | Ideaalne väikese partii, prototüüpimise jaoks | Masstootmiseks tõhus |
| Esitusaeg | Kiirem seadistus, kiire pöörde | Aeglasem seadistamine, kiirem suurte jooksude jaoks |
| Maksumus | Suure osa või metallide jaoks kallim | Kulutõhusam kõrgematel mahtudel |
| Jätkusuutlikkus | Vähem jäätmeid, jätkusuutlikum | Olulised jäätmed, vähem jätkusuutlikud |
Kasutage seda maatriksit, et viia oma projekti vajadused vastavusse iga tootmismeetodi tugevustega.
Lisa- ja lahutatava tootmise reaalmaailma rakendused
Lisandite tootmine (AM) ja subtraktiivne tootmise (SM) mängivad olulisi rolle erinevates tööstusharudes. Nende rakendused laienevad ja arenevad edasi.
Lennundus- ja lennundus
AM: Kerged komponendid, keerulised geomeetriad
SM: ülitäpsed mootoriosad, konstruktsioonielemendid
Autotööstus
AM: Kiire prototüüpimine, kohandatud osad
SM: mootoriplokid, käigukasti komponendid
Meditsiiniline ja hambaravi
AM: kohandatud implantaadid, proteesimine
SM: kirurgilised instrumendid, hambakroonid
Tarbekaubad ja elektroonika
AM: Isikupärastatud tooted, väikese partii esemed
SM: nutitelefoni korpused, sülearvuti komponendid
Tööstuslikud masinad ja tööriistad
Arhitektuur ja ehitamine
AM: skaalamudelid, dekoratiivsed elemendid
SM: konstruktsioonikomponendid, fassaadielemendid
Järeldus
Lisa- ja lahutaval tootmisel on mõlemal ainulaadsed tugevused ja nõrkused. Olen silma paista keerukate kujunduste ja kohandamisega. SM pakub täpsust ja materiaalset mitmekülgsust.
Nende erinevuste mõistmine on teadlike tootmisotsuste tegemisel ülioluline. Mõelge meetodi valimisel oma projekti konkreetsetele vajadustele.
Hinnake selliseid tegureid nagu materjal, keerukus, maht ja kulud. See aitab teil valida oma tootmiseesmärkide jaoks parima lähenemisviisi.
