どの製造プロセスが優れているか、層を拡張するか、材料を取り外しますか？添加剤と減算のある製造は、大きな点で異なります。これらの違いを理解することは、適切な方法を選択するための鍵です。
この投稿では、それらの利点、制限、および実際のアプリケーションを調べます。次のプロジェクトのために、これら2つのアプローチを決定する方法を学びます。
添加剤の製造とは何ですか？
Additive Manufacturing（AM）は、通常3Dモデルに基づいて、層ごとに材料層を追加することによりオブジェクトを作成するプロセスです。材料を除去する従来の方法とは異なり、AMは部品をゼロから構築し、複雑なデザインと材料効率を可能にします。
添加剤の短い歴史
AMの概念は、3D印刷技術が最初に導入された1980年代にさかのぼります。初期のイノベーションは、迅速なプロトタイピングを目的としており、製品プロトタイプを作成するためのより速く、より手頃な方法を提供しました。それ以来、AMは航空宇宙、自動車、医療分野など、幅広い産業用途に進化してきました。
添加剤の仕組みの仕組み
添加剤の製造は、CADモデルから始まります。モデルは、ソフトウェアを使用して薄い層にスライスされています。 AMマシンは、最終オブジェクトが形成されるまで、材料、レイヤーごとに追加します。使用される材料は、プラスチックから金属までの範囲です。プロセスに応じて、部品を完了するには、クリーニングや硬化などの後処理が必要になる場合があります。
一般的な添加剤製造技術
いくつかのテクニックはAMの傘下にあり、それぞれが独自の利点を提供します。
3D印刷
3D印刷は、最も認識されているAMメソッドです。プラスチックや金属などの材料を階層化することにより、オブジェクトを構築します。カスタムパーツやプロトタイプに最適であるため、広くアクセスしやすく、小規模なアプリケーションに費用対効果が高くなります。
選択的レーザー焼結（SLS）
SLSは、レーザーを使用して、通常はプラスチックまたは金属を固体部品に焼きます。複雑な形状を備えた耐久性のある機能的なプロトタイプを作成することで知られています。
融合堆積モデリング（FDM）
FDMは、加熱ノズルを介して熱可塑性フィラメントを押し出して動作します。一般的に、低コストのプラスチック部品のプロトタイピングと生産に使用されます。
ステレオリソグラフィ（SLA）
SLAは紫外線を使用して液体樹脂の層を硬化させ、滑らかな仕上げで非常に正確な部品を作成します。複雑なデザインと細かい詳細に適しています。
直接金属レーザー焼結（DMLS）
DMLSは、レーザーを使用して細かい金属粉末を焼くことにより金属部品を構築します。この手法は、航空宇宙のような産業向けに複雑で強力な金属成分を生産するのに理想的です。
追加の添加剤製造技術
一般的に既知の方法に加えて、他のいくつかの高度な手法が利用可能です。
バインダー噴射：結合剤は、粉末層の間に選択的に堆積し、複雑な構造を作成します。
指示されたエネルギー堆積（DED） ：この手法では、焦点を絞った熱エネルギーを使用して、堆積しているときに材料を融合し、既存の部品に特徴を修復または追加するためによく使用されます。
材料の押し出し：材料は、ノズルを介して選択的に押し出されて、一般的に熱可塑性物質で使用されます。
材料噴射：材料の液滴は、多くの場合、フォトポリマーを使用して、正確な部品を作成するために層ごとに堆積します。
シートラミネーション：材料のシートは、金属や複合材料に適した層ごとに結合された層です。
VAT光重合：液体樹脂は、光によって選択的に硬化して固体部分を形成し、プロトタイプと生産の両方に用途があります。
添加剤製造の利点
Additive Manufacturing（AM）は、業界全体で多くの利点を提供します。これらの利点により、現代のプロダクションのゲームチェンジャーになります。
材料の浪費の減少
AMは、最終製品に必要な材料のみを使用します。このアプローチは、従来の方法と比較して廃棄物を大幅に削減します。
複雑な形状と複雑なデザイン
複雑な形を作成することに優れています。従来のテクニックで作成することは不可能な部品を作成できます。
より高速なプロトタイピングと短いリードタイム
迅速なプロトタイピングはAMで現実になります。迅速な反復とより速い製品開発サイクルを可能にします。
| 従来のプロトタイピング | AMプロトタイピング |
| 数週間から数ヶ月 | 数時間から数日 |
| 複数のステップ | 単一プロセス |
| 高いツールコスト | ツールなし |
費用対効果の高い小型バッチ生産
少量の生産に輝いています。高価なカビやツーリングの必要性を排除します。
持続可能性の向上
廃棄物の減少は、持続可能性の向上につながります。 Amは資源とエネルギーを節約します。
原材料の消費量が少ない
輸送のニーズの減少
生産におけるエネルギー使用量の削減
大量のカスタマイズの可能性
個々のニーズに合わせて製品を調整できるようにします。これにより、さまざまな分野で新しい可能性が開きます。
医療インプラント
カスタムジュエリー
パーソナライズされた消費財
添加剤製造の短所
Additive Manufacturing（AM）は多くの利点を提供しますが、制限もあります。これらの欠点を理解することは、その効果的なアプリケーションにとって重要です。
限られた材料オプション
AMは、減算的な方法よりも少ない材料を使用します。この制限は、特定の業界での使用を制限する可能性があります。
より遅い大量生産
AMは小さなバッチで優れていますが、大量生産に遅れます。従来の方法は、多くの場合、大量にそれを上回ります。
| 生産量は | 速度速度です | 伝統的な |
| 小（1-100） | 速い | 遅い |
| ミディアム（100-1000） | 適度 | 速い |
| 大きい（1000+） | 遅い | 非常に速い |
大規模な生産コストが高くなります
大量生産の場合、AMはより高価になる可能性があります。ユニットあたりのコストは、ボリュームとともに大幅に減少しません。
下部の精度と表面仕上げ
AM部品は、機械加工されたものよりも精度が低い場合があります。それらの表面仕上げはしばしば改善が必要です。
厳しい耐性の課題
AMでは、緊密な許容範囲を達成することは困難です。これは、正確な適合を必要とする部品にとって問題がある場合があります。
後処理要件
ほとんどの部品は、印刷後に追加の作業が必要です。これにより、生産プロセスに時間とコストが追加されます。
一般的な後処理ステップ：
サポート構造の削除
表面の滑らか
熱処理
塗装またはコーティング
減算的な製造とは何ですか？
Subtractive Manufacturing（SM）は、固体ブロックから材料を除去することによりオブジェクトを作成します。これは、さまざまな業界で使用される伝統的な方法です。
簡単な歴史
SMは古代にさかのぼります。初期の例には、石の彫刻や木工が含まれます。現代のSMは産業革命とともに進化し、正確な工作機械につながりました。
それがどのように機能するか
SMは、より大きな素材で始まります。その後、機械またはツールは、余分な材料を切り取り、目的の形状を作成します。
一般的なテクニック
CNC加工
コンピューター数値制御（CNC）マシンは、プログラムされた命令を使用して材料を削除します。
レーザー切断
この手法は、高出力レーザーを使用して材料を切断します。それは正確で、さまざまな材料で機能します。
ウォータージェット切断
ウォータージェット切断は、しばしば研磨粒子と混合する高圧水を使用して、材料を切断します。
プラズマ切断
プラズマ切断は、導電性ガスを使用して材料を溶かします。金属を切るのに効果的です。
電気放電加工（EDM）
EDMは電気放電を使用して材料を除去します。ハードメタルや複雑な形状に最適です。
追加の詳細
加工プロセス
EDM原則
EDMは、電極とワークピースの間に制御された電気スパークを作成することで機能します。
レーザー切断パラメーター
パワー：切断の深さを決定します
速度：削減の品質に影響します
フォーカス：精度に影響します
ウォータージェット切断パラメーター
圧力：通常、60,000 PSI以上
研磨流量：切削速度と品質に影響します
ノズルの直径：カット幅と精度に影響します
減算的な製造の利点
Subtractive Manufacturing（SM）は、業界全体で多くの利点を提供します。これらの利点は、現代の生産において重要な方法になります。
幅広い互換性のある材料
SMは、幅広い種類の材料で動作します。
金属（鋼、アルミニウム、チタン）
プラスチック（ABS、PVC、アクリル）
複合材料（炭素繊維、グラスファイバー）
木材
ガラス
石
この汎用性により、SMは多様な製造ニーズを満たすことができます。
高精度と精度
SMは、非常に正確な部品の作成に優れています。しばしば0.001インチという小さな耐性を達成します。
| テクニック | 典型的な寛容 |
| CNCミリング | ±0.0005 ' |
| EDM | ±0.0001 ' |
| レーザー切断 | ±0.003 ' |
優れた表面仕上げ
SMは、優れた表面品質の部品を生成します。これにより、追加の仕上げプロセスが必要になることがよくあります。
より速い大量生産
大量生産のために、SMは添加剤を追い出します：
費用対効果の高い大量生産
SMは、生産量が増加するにつれてより経済的になります。初期セットアップコストは、生産率が高速で相殺されます。
大規模な部品作成
SMは大きなコンポーネントを簡単に処理できます。実質的な部品を必要とする業界に最適です。
航空宇宙（航空機コンポーネント）
自動車（エンジンブロック）
構造（構造要素）
減算的な製造の欠点
Subtractive Manufacturing（SM）は多くの利点を提供しますが、制限もあります。これらの欠点を理解することは、効果的なアプリケーションに不可欠です。
より高い材料廃棄物
SMは材料を削除して部品を作成します。このプロセスは大きな無駄を生み出します：
限られた複雑なジオメトリの作成
SMは複雑なデザインに苦しんでいます：
セットアップ時間が長くなり、ツーリングコストが高くなります
SMには、多くの場合、広範な準備が必要です。
| アスペクト | インパクト |
| ツール選択 | 時間がかかる |
| マシンプログラミング | 専門知識が必要です |
| フィクスチャの作成 | 追加費用 |
設計の柔軟性が低い
SMのデザインを変更するには、コストがかかります。
より高いオペレータースキル要件
SMマシンは熟練したオペレーターを要求します：
材料特性の理解
切断速度と飼料レートに関する知識
複雑な技術図面を解釈する能力
ツールの摩耗と交換コスト
SMツールは時間の経過とともに低下します：
添加剤と減算的製造の
| アスペクト | 添加剤製造 | 規約製造の比較 |
| プロセス | 素材の層を追加してオブジェクトを構築します | 大きな部分から素材を削除して、オブジェクトを作成します |
| 材料廃棄物 | 最小限の廃棄物 | 高い材料廃棄物 |
| 互換性のある材料 | 限られている（主にプラスチックといくつかの金属） | ワイドレンジ（金属、プラスチック、木材、ガラス、石） |
| 複雑 | 非常に複雑で複雑な幾何学を生成できます | 比較的単純な幾何学に適しています |
| 正確さ | 精度が低い（0.100 mmのタイトな許容範囲） | より正確な（0.025 mmのタイトな耐性） |
| 生産量 | 小さなバッチに適しています | 大規模な生産ランに最適です |
| スピード | 大量に遅い | 大量の方が速くなります |
| 料金 | 少量の方が費用対効果が高くなります | 大量の費用対効果が高くなります |
| 設計の柔軟性 | 設計の変更には高い柔軟性 | 設計の変更には柔軟性が低くなります |
| 表面仕上げ | 多くの場合、後処理が必要です | 直接滑らかな仕上げを生成できます |
| オペレータースキル | 熟練したオペレーターが少ない | 高度な熟練したオペレーターが必要です |
| 機器のコスト | 初期機器コストの削減 | より高い初期機器コスト |
| ツーリング | 最小限のツールが必要です | 多くの場合、広範なツールが必要です |
| 持続可能性 | 廃棄物が少ないため、より持続可能 | 材料の廃棄物のために持続可能性が低い |
| 内部機能 | 内部機能を簡単に作成できます | 内部機能を作成するのは困難です |
| サイズの制限 | 通常、小さな部品に限定されています | 大規模な部品を生成できます |
| 後処理 | 多くの場合、複数のステップが必要です | 初期プロセス後のより高い完了レベル |
ハイブリッド製造プロセス
ハイブリッド製造は、添加剤の製造（AM）と減算的製造（SM）を組み合わせています。このアプローチは、両方の方法の強みを活用し、生産に強力な相乗効果を生み出します。
定義と利点
ハイブリッドプロセスは、AMとSMテクニックを統合します。
AMはベース構造を構築します
SMはパーツを洗練して仕上げます
利点は次のとおりです。
設計の柔軟性の向上
材料効率の向上
部品品質の向上
プロセスフローの例：
3Dネットの形状を印刷します
CNC加工 正確な寸法のための
優れた表面仕上げのためにポリッシュ
一般的なアプリケーション
ハイブリッド製造はさまざまな分野で優れています：
| アプリケーションの | 利点 |
| ツーリング | 緊密な許容範囲を備えた複雑なデザイン |
| ジグと備品 | 耐久性のある仕上げのカスタムシェイプ |
| 高耐性部品 | 正確な機能を備えた複雑なジオメトリ |
ハイブリッドプロセスを利用する産業：
添加剤と減算のある製造を選択します
適切な製造方法を選択すると、さまざまな要因に依存します。各プロセスは明確な利点を提供するため、選択をプロジェクトの要件に合わせることが重要です。
製造方法を選択する際に考慮すべき要因
材料要件
材料の選択は重要な役割を果たします。添加剤の製造（AM）は通常、プラスチックといくつかの金属で最適に機能しますが、減算的な製造（SM）は、金属、プラスチック、木材、ガラスなどの幅広い材料を処理できます。マシンが困難な素材や耐久性が高い場合、SMがより良い選択肢です。
一部の複雑さとデザイン
内部空洞や関節を明確にするなど、複雑な形状を備えた複雑なデザインの場合、AMは優れており、高いカスタマイズを可能にします。 SMは、正確ですが、非常に複雑なデザインに苦労する可能性があります。厳しい許容範囲が必要なよりシンプルまたは中間の形状に適しています。
生産量とスケーラビリティ
AMは、迅速なプロトタイピングや小型バッチ生産など、低〜中程度の生産量に最適です。大規模な生産では、特に数千の同一の部品を生産する場合、SMははるかに効率的です。生産量が増えると、SMの費用対効果が明らかになります。
リードタイムと市場までの時間
短いリードタイムを必要とするプロジェクトは、最小限のセットアップとデザインから製品への迅速な移行により、AMから利益を得ています。ただし、より大きな生産走行の場合、SMは、特に金属部品のセットアップが完了すると、より速い製造時間を提供できます。
予算とコストの制約
AMは、特にプロトタイピングの場合、小規模で複雑な部品の方が費用対効果が高くなります。ただし、SMは、より大きな部品や生産量が多いほど経済的になります。 SMのボリュームが増加すると、通常、パーツあたりのコストが減少します。
持続可能性の目標
廃棄物が少なくなり、より持続可能なオプションになります。 SMは、大規模なランの方が速くなりますが、チップまたはスクラップの形で大幅な材料廃棄物を生成します。持続可能性が重要な優先事項である場合、AMの方が適している可能性があります。
添加剤と減算的製造の決定マトリックス
次の決定マトリックスは、適切な方法を選択するのに役立つ要因の迅速な比較を提供します：
| 因子 | 添加剤製造（AM） | 減算造形（SM） |
| 材料範囲 | 限られている（主にプラスチック、いくつかの金属） | ワイド（金属、プラスチック、木材、ガラス） |
| 一部の複雑さ | 複雑で複雑なデザインを処理します | よりシンプルで正確な幾何学に最適です |
| 生産量 | 小型バッチ、プロトタイピングに最適です | 大量生産に効率的です |
| リードタイム | より速いセットアップ、クイックターンアラウンド | セットアップが遅く、大規模なランの方が速い |
| 料金 | 大きな部品や金属の方が高価です | より高い量でより費用対効果が高い |
| 持続可能性 | 無駄が少なく、より持続可能 | 重大な廃棄物、持続可能性が低い |
このマトリックスを使用して、プロジェクトのニーズを各製造方法の強みに合わせます。
添加剤および減算的製造の実際のアプリケーション
添加剤の製造（AM）および減算的製造（SM）は、さまざまな業界で重要な役割を果たしています。彼らのアプリケーションは引き続き拡大し、進化します。
航空宇宙と航空
AM：軽量コンポーネント、複雑な幾何学
SM：高精度のエンジン部品、構造要素
自動車産業
医療および歯科
AM：カスタムインプラント、補綴物
SM：手術器具、歯冠
消費財と電子機器
産業機械と工具
AM：カスタムジグと備品
SM：重機部品、精密ツール
建築と建設
AM：スケールモデル、装飾要素
SM：構造コンポーネント、ファサード要素
結論
添加剤および減算的な製造はそれぞれ独自の長所と短所を持っています。複雑なデザインとカスタマイズに優れています。 SMは、精度と材料の汎用性を提供します。
これらの違いを理解することは、情報に基づいた製造上の決定を下すために重要です。メソッドを選択する際には、プロジェクトの特定のニーズを考慮してください。
材料、複雑さ、量、コストなどの要因を評価します。これは、製造目標に最適なアプローチを選択するのに役立ちます。
