Kuris gamybos procesas yra geresnis - pridedant sluoksnius ar pašalinant medžiagą? Priedinė ir atimama gamyba labai skiriasi. Šių skirtumų supratimas yra raktas į tinkamo metodo pasirinkimą.
Šiame įraše mes ištirsime jų pranašumus, apribojimus ir realaus pasaulio programas. Sužinosite, kaip apsispręsti tarp šių dviejų jūsų kito projekto metodų.
Kas yra priedų gamyba?
Priedinė gamyba (AM) yra procesas, kuris sukuria objektus pridedant medžiagos sluoksnį pagal sluoksnį, paprastai pagrįstą 3D modeliu. Skirtingai nuo tradicinių metodų, kurie pašalina medžiagas, AM konstruoja dalis nuo nulio, leidžiant sudėtingus dizainus ir medžiagų efektyvumą.
Trumpa priedų gamybos istorija
AM koncepcija datuojama devintajame dešimtmetyje, kai pirmą kartą buvo pristatytos 3D spausdinimo technologijos. Ankstyvosios naujovės buvo nukreiptos į greitą prototipų kūrimą, suteikiant greitesnius ir prieinamesnius būdus, kaip sukurti produkto prototipus. Nuo to laiko AM tapo įvairiomis pramonės programomis, įskaitant aviacijos ir kosmoso, automobilių ir medicinos laukus.
Kaip veikia priedų gamyba
Priedinė gamyba prasideda CAD modeliu. Modelis supjaustomas į plonus sluoksnius, naudojant programinę įrangą. Tada AM aparatas prideda medžiagą, sluoksnį pagal sluoksnį, kol bus suformuotas galutinis objektas. Medžiagos yra nuo plastiko iki metalų. Priklausomai nuo proceso, norint užpildyti dalį, gali prireikti apdorojimo, pavyzdžiui, valymo ar kietinimo.
Įprastos priedų gamybos būdai
Keli metodai patenka į AM skėtį, kiekvienas siūlo unikalius pranašumus:
3D spausdinimas
3D spausdinimas yra labiausiai atpažįstamas AM metodas. Jis stato objektus sluoksniuodamas medžiagas, tokias kaip plastikas ar metalas. Idealiai tinka pasirinktinėms dalims ir prototipams, jis yra labai prieinamas ir ekonomiškas mažesnėms programoms.
Selektyvusis lazerio sukepinimas (SLS)
SLS naudoja lazerį, skirtą medžiagai sutepti milteliais, paprastai plastikinėmis ar metalais, į kietas dalis. Jis žinomas dėl patvarių, funkcinių prototipų, turinčių sudėtingas geometrijas, sukuria.
Laisvino nusodinimo modeliavimas (FDM)
FDM veikia išspaudžiant termoplastinius gijas per kaitinamą antgalis. Paprastai jis naudojamas prototipams gaminti ir gaminti nebrangių plastikinių dalių.
Stereolitografija (SLA)
SLA naudoja ultravioletinę lemputę, kad išgydytų skystą dervos sluoksnį sluoksniu, sukurdama labai tikslias dalis su sklandžia apdaila. Tai tinka sudėtingiems dizainams ir puikioms detalėms.
Tiesioginis metalo lazerio sukepinimas (DML)
DML sukuria metalines dalis, sukepindamas smulkių metalų miltelius, naudodamas lazerį. Ši technika idealiai tinka gaminti sudėtingus, stiprius metalo komponentus tokioms pramonės šakoms kaip aviacijos ir kosmoso dalis.
Papildomos priedų gamybos būdai
Be visuotinai žinomų metodų, yra keletas kitų pažangių metodų:
„Binder“ purkštukas : klijavimo agentas selektyviai nusėda tarp miltelių sluoksnių, sukuriant sudėtingas konstrukcijas.
Nukreiptas energijos nusėdimas (DED) : Ši technika naudojama sutelkta šiluminė energija medžiagoms sulieti, nes jos yra deponuojamos, dažnai naudojamos taisyti ar pridėti esamų dalių funkcijų.
Medžiagos išspaudimas : Medžiaga selektyviai išspaudžiama per purkštuką, kad būtų galima pastatyti sluoksnius, paprastai naudojamus su termoplastiku.
Medžiagos purkštukas : Medžiagos lašeliai yra deponuojami sluoksniu, kad būtų sukurtos tikslios dalys, dažnai naudojant fotopolimerus.
Lakšrinio laminavimas : Medžiagos lakštai yra sujungti sluoksniu, tinkami metalams ir kompozitams.
PVM fotopolimerizacija : skysta derva selektyviai kietinama šviesa, kad susidarytų kietos dalys, naudojant tiek prototipų kūrimą, tiek gamybą.
Pridedamos gamybos pranašumai
Priedų gamyba (AM) siūlo daugybę privalumų visose pramonės šakose. Šie pranašumai daro tai žaidimų keitikliu šiuolaikinėje gamyboje.
Sumažinta medžiagų švaistymas
AM naudoja tik medžiagą, reikalingą galutiniam produktui. Šis požiūris žymiai sumažina atliekas, palyginti su tradiciniais metodais.
Sudėtingos geometrijos ir painūs dizainai
AM pasižymi sudėtingomis formomis. Tai gali gaminti dalis, neįmanoma pagaminti naudojant įprastus metodus.
Vidiniai kanalai
Grando struktūros
Organinės formos
Greitesnis prototipų kūrimas ir trumpesnis pristatymo laikas
Greitas prototipų kūrimas tampa realybe su Am. Tai leidžia greitai pakartoti ir greitesnius produktų kūrimo ciklus.
| Tradicinis prototipų kūrimas | AM prototipų kūrimas |
| Savaičių iki mėnesių | Valandos iki dienų |
| Keli žingsniai | Vienas procesas |
| Didelės įrankių išlaidos | Nėra įrankių |
Ekonominė mažų partijų gamyba
AM šviečia gaminant mažus kiekius. Tai pašalina brangių formų ar įrankių poreikį.
Patobulintas tvarumas
Atliekų sumažėjimas reiškia geresnį tvarumą. Aš taupau išteklius ir energiją.
Mažiau žaliavų suvartojimo
Sumažėjantys transportavimo poreikiai
Mažesnis energijos sunaudojimas gamyboje
Masinio pritaikymo potencialas
AM įgalina produktus pritaikyti individualiems poreikiams. Tai atveria naujas galimybes įvairiose srityse:
Priedo gamybos trūkumai
Nors priedų gamyba (AM) siūlo daug privalumų, ji taip pat turi apribojimų. Suprasti šiuos trūkumus yra labai svarbu, kad būtų galima efektyviai pritaikyti.
Ribotos medžiagos galimybės
AM naudoja mažiau medžiagų nei subtraktyvūs metodai. Šis apribojimas gali apriboti jo naudojimą tam tikrose pramonės šakose.
PAGRINDINĖ AM MEDŽIAGOS:
Termoplastika
Kai kurie metalai
Tam tikra keramika
Lėtesnė didelės apimties gamyba
AM pasižymi mažomis partijomis, bet atsilieka nuo masinės gamybos. Tradiciniai metodai dažnai pralenkia jį dideliems tomams.
| Gamybos apimtis | AM greičio | tradicinis greitis |
| Mažas (1-100) | Greitas | Lėtas |
| Vidutinis (100–1000) | Vidutinis | Greitas |
| Didelis (1000+) | Lėtas | Labai greitai |
Didesnės didelio masto gamybos išlaidos
Masinės gamybos AM gali būti brangesnis. Vieneto kaina reikšmingai nesumažėja.
Apatinės dalies tikslumas ir paviršiaus apdaila
AM dalys gali būti mažesnės, nei apdirbtos. Jų paviršiaus apdaila dažnai reikalauja tobulėti.
Griežtai tolerancijos iššūkiai
AM sunku pasiekti griežtus nuokrypius. Tai gali būti problemiška, kai dalims, kurioms reikia tikslios tinkamumo.
Reikalavimai po apdorojimo
Daugeliui AM dalių reikia papildomo darbo po spausdinimo. Tai suteikia laiko ir išlaidų gamybos procesui.
Įprasti papildomo apdorojimo veiksmai:
Kas yra atimama gamyba?
Subtrakcija Gamyba (SM) sukuria objektus pašalindama medžiagą iš tvirto bloko. Tai tradicinis metodas, naudojamas įvairiose pramonės šakose.
Trumpa istorija
SM datuojamas senovės laikais. Ankstyvieji pavyzdžiai yra akmens drožyba ir medienos apdirbimas. Šiuolaikinė SM vystėsi dėl pramonės revoliucijos, dėl kurios atsirado tikslios staklės.
Kaip tai veikia
SM prasideda nuo didesnės medžiagos. Tada mašinos ar įrankiai iškirpkite perteklinę medžiagą, kad sukurtų norimą formą.
Bendri metodai
CNC apdirbimas
Kompiuterio skaitinis valdymo (CNC) mašinos naudoja užprogramuotas instrukcijas, kad pašalintų medžiagą.
Frezavimas: supjaustomos medžiagos, naudodami besisukančius įrankius
Pasukimas: formuoja cilindrines dalis, pasukdamas ruošinį
Gręžimas: sukuria skyles medžiagoje
Lazerio pjaustymas
Ši technika medžiagoms supjaustyti naudoja labai galingą lazerį. Tai tikslu ir veikia įvairias medžiagas.
Vandens pjaustymas
Pjaustant vandens srautus naudojamas aukšto slėgio vanduo, dažnai sumaišytas su abrazyvinėmis dalelėmis, kad supjaustytų medžiagas.
Pjaustymas plazmoje
Pjaustydami plazmą tirpsta medžiaga, naudodama elektriškai laidžias dujas. Tai efektyvu pjaustyti metalą.
Elektros išmetimo apdirbimas (EDM)
EDM medžiagai pašalinti naudoja elektrinius išleidimus. Tai idealiai tinka kietam metalams ir sudėtingoms formoms.
Papildoma informacija
Apdirbimo procesai
Šlifavimas: smulkios paviršiaus apdaila naudoja abrazyvinius ratus
Raming: padidina ir užbaigia skylutes
Nuobodu: padidina skylutes su vieno taško pjovimo įrankiais
EDM principai
EDM veikia sukurdamas kontroliuojamas elektrines kibirastis tarp elektrodo ir ruošinio.
Lazerio pjovimo parametrai
Galia: lemia pjovimo gylį
Greitis: daro įtaką pjaustymo kokybei
Dėmesys: daro įtaką tikslumui
Vandens pjaustymo parametrai
Slėgis: paprastai 60 000 psi ar daugiau
Abrazyvinio srauto greitis: daro įtaką pjovimo greičiui ir kokybei
Purkštuko skersmuo: įtakos pjūvio plotis ir tikslumas
Patogios gamybos pranašumai
Subtrakcijos gamyba (SM) siūlo daugybę privalumų visose pramonės šakose. Šie pranašumai daro tai esminiu šiuolaikinės gamybos metodu.
Platus suderinamų medžiagų asortimentas
SM veikia su daugybe įvairių medžiagų:
Metalai (plienas, aliuminis, titanas)
Plastikai (ABS, PVC, akrilas)
Kompozitai (anglies pluoštas, stiklo pluoštas)
Mediena
Stiklas
Akmuo
Šis universalumas leidžia SM patenkinti įvairius gamybos poreikius.
Didelis tikslumas ir tikslumas
SM išsiskiria kuriant labai tikslias dalis. Tai pasiekia griežtus nuokrypius, dažnai net 0,001 colio.
| Technika | Tipinė tolerancija |
| CNC frezavimas | ± 0,0005 ' |
| EDM | ± 0,0001 ' |
| Lazerio pjaustymas | ± 0,003 ' |
Puiki paviršiaus apdaila
SM gamina dalis, kurių paviršiaus kokybė yra aukščiausia. Tai dažnai pašalina papildomų apdailos procesų poreikį.
Greitesnė didelės apimties gamyba
Didelio tūrio gamybai SM viršutiniai priedai: Papildomi metodai:
Kelių ašių CNC mašinos greitai veikia
Automatizuotas įrankio keitimas sumažina prastovą
Tuo pačiu metu operacijos skirtingose dalyse
Ekonominė didelės apimties gamyba
SM tampa ekonomiškesnis, nes padidėja gamybos apimtis. Pradinės sąrankos išlaidas kompensuoja greitesnės gamybos normos.
Didelio masto dalies kūrimas
SM lengvai tvarko didelius komponentus. Tai idealiai tinka pramonės šakoms, reikalaujančioms didelių dalių:
Aviacijos ir kosmoso (orlaivio komponentai)
Automobiliai (variklio blokai)
Konstrukcija (konstrukciniai elementai)
Patogios gamybos trūkumai
Nors subtraktyvi gamyba (SM) siūlo daug privalumų, ji taip pat turi apribojimų. Norint efektyviai pritaikyti, būtina suprasti šiuos trūkumus.
Aukštesnės medžiagos atliekos
SM pašalina medžiagą, kad sukurtų dalis. Šis procesas sukuria daug atliekų:
Kai kuriais atvejais iki 90% medžiagos gali tapti laužu
Kai kurių medžiagų perdirbimo galimybės gali būti ribotos
Padidėjęs poveikis aplinkai dėl atliekų šalinimo
Ribotas sudėtingas geometrijos kūrimas
SM kovoja su sudėtingais dizainais:
Vidinės ertmės yra sudėtinga gaminti
Tam tikroms formoms gali prireikti kelių sąrankų arba specializuotų įrankių
Kai kurių sudėtingų savybių gali būti neįmanoma
Ilgesni nustatymo laikas ir didesnės įrankių išlaidos
SM dažnai reikia išsamaus pasiruošimo:
| aspekto | poveikis |
| Įrankių pasirinkimas | Laiko reikalavimas |
| Mašinų programavimas | Reikalauja kompetencijos |
| Armatūros kūrimas | Papildomos išlaidos |
Mažiau dizaino lankstumo
Modifikuoti SM gali būti brangios:
Pakeitimams gali prireikti naujų įrankių
Dažnai būtinos perprogramavimo mašinos
Esamos sąrankos gali tapti pasenusios
Aukštesni operatoriaus įgūdžių reikalavimai
SM mašinos reikalauja kvalifikuotų operatorių:
Medžiagos savybių supratimas
Žinios apie mažinimo greitį ir pašarų tarifus
Gebėjimas interpretuoti sudėtingus techninius brėžinius
Įrankių susidėvėjimas ir pakeitimo išlaidos
SM įrankiai laikui bėgant pablogėja:
Reikia reguliariai pakeisti įrankį
Aukštos kokybės įrankiai gali būti brangūs
Nusidėvėję įrankiai gali paveikti dalių kokybę
Priedo ir atimties gamybos palyginimas
| aspekto | Priedų gamyba | Subtractive Gamyba |
| Procesas | Stato objektus pridedant medžiagos sluoksnių | Pašalina medžiagą iš didesnio gabalo, kad būtų sukurtos objektai |
| Medžiagos atliekos | Minimalios atliekos | Aukštos medžiagos atliekos |
| Suderinamos medžiagos | Ribotas (daugiausia plastikai ir kai kurie metalai) | Platus asortimentas (metalai, plastikas, mediena, stiklas, akmuo) |
| Sudėtingumas | Gali gaminti labai sudėtingas ir sudėtingas geometrijas | Geriau tinka palyginti paprastoms geometrijoms |
| Tikslumas | Mažiau tikslūs (net 0,100 mm nuokrypiai) | Tikslesni (net 0,025 mm nuokrypiai) |
| Gamybos apimtis | Tinka mažoms partijoms | Idealiai tinka dideliems gamybos bėgimams |
| Greitis | Lėčiau dideliems tūriams | Greitesnis už didelius kiekius |
| Kaina | Ekonomiškiau mažiems kiekiams | Ekonomiškiau dideliems kiekiams |
| Dizaino lankstumas | Didelis lankstumas dizaino pokyčiams | Mažiau lankstus dizaino pokyčiams |
| Paviršiaus apdaila | Dažnai reikia apdoroti po apdorojimo | Gali tiesiogiai gaminti sklandų apdailą |
| Operatoriaus įgūdžiai | Reikalauja mažiau kvalifikuotų operatorių | Reikalauja aukštos kvalifikacijos operatorių |
| Įrangos kaina | Mažesnės pradinės įrangos išlaidos | Didesnės pradinės įrangos kaina |
| Įrankiai | Reikalingi minimalūs įrankiai | Dažnai reikalingi išsamūs įrankiai |
| Tvarumas | Tvarus dėl mažiau atliekų | Mažiau tvarus dėl materialinių atliekų |
| Vidinės savybės | Gali lengvai sukurti vidines savybes | Sunku sukurti vidines savybes |
| Dydžio apribojimai | Paprastai apsiriboja mažesnėmis dalimis | Gali gaminti didelio masto dalis |
| Post apdorojimas | Dažnai reikia kelių žingsnių | Aukštesnis užbaigimo lygis po pradinio proceso |
Hibridiniai gamybos procesai
Hibridinė gamyba sujungia priedų gamybą (AM) ir subtraktyvią gamybą (SM). Šis požiūris panaudoja abiejų metodų stipriąsias puses, sukuriant galingą gamybos sinergiją.
Apibrėžimas ir nauda
Hibridiniai procesai integruoja AM ir SM metodus:
Privalumai apima:
Proceso srauto pavyzdys:
3D atspausdinkite beveik tinklo formą
CNC apdirbimas tiksliems matmenims
Lenkų viršutinio paviršiaus apdaila
Bendros programos
Hibridinė gamyba puikiai tinka įvairiose srityse:
| taikymo srityje | nauda |
| Įrankiai | Sudėtingi dizainai su griežtais nuokrypiais |
| JIG ir armatūra | Pasirinktinės formos su patvariomis apdaila |
| Aukštos tolerancijos dalys | Sudėtinga geometrija su tiksliomis savybėmis |
Pramonės šakos, naudojančios hibridinius procesus:
Aviacijos ir kosmoso
Automobiliai
Medicinos prietaisai
Individualizuota gamyba
Pasirinkimas tarp priedų ir atimties gamybos
Tinkamo gamybos metodo pasirinkimas priklauso nuo įvairių veiksnių. Kiekvienas procesas suteikia aiškių pranašumų, todėl labai svarbu suderinti savo pasirinkimą su projekto reikalavimais.
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis gamybos metodą
Medžiagos reikalavimai
Medžiagos pasirinkimas vaidina svarbų vaidmenį. Priedinė gamyba (AM) paprastai geriausiai veikia su plastikais ir kai kuriais metalais, tuo tarpu subtraktyvi gamyba (SM) gali valdyti įvairias medžiagas, įskaitant metalus, plastiką, medieną ir stiklą. Jei jums reikia sunkiai pagaminamų medžiagų ar didesnio patvarumo, SM dažnai yra geresnis pasirinkimas.
Dalinių sudėtingumas ir dizainas
Sudėtingiems dizainams, turinčioms sudėtingas geometrijas, tokias kaip vidinės ertmės ar artikuliuojančios jungtys, yra išsiskiriantys, leidžiantys gerai pritaikyti. Nors SM, nors ir tiksli, gali kovoti su ypač sudėtingais dizainais. Tai geriau tinka paprastesnėms ar tarpinėms geometrijoms, kai reikia griežtų nuokrypių.
Gamybos apimtis ir mastelio keitimas
AM yra idealus mažo ir vidutinio gamybos apimčiai, tokioms kaip greitas prototipų kūrimas ar mažų partijų gamyba. Didelio masto gamybai SM yra daug efektyvesnis, ypač gaminant tūkstančius identiškų dalių. Didėjant gamybos apimčiai, tampa aiškus SM ekonominis efektyvumas.
Švino laikas ir laikas iki rinkos
Projektai, kuriems reikalingas trumpas pranašumo laikas, iš AM dėl minimalios sąrankos ir greito perėjimo nuo dizaino prie produkto. Tačiau didesniems gamybos bandymams SM gali pasiūlyti greitesnį gamybos laiką, kai bus baigta sąranka, ypač metalinėms dalims.
Biudžeto ir išlaidų apribojimai
AM yra ekonomiškesnis mažoms, sudėtingoms dalims, ypač kai prototipų kūrimas. Tačiau SM tampa ekonomiškesnis didesnėms dalims ar didelėms gamybos apimtims. Sąrankos išlaidos ir išlaidos vienai daliai paprastai mažėja, nes padidėja SM apimtis.
Tvarumo tikslai
AM sukuria mažiau atliekų, todėl tai yra tvaresnis pasirinkimas. SM, nors ir greitesniems dideliems važiavimams, gamina dideles medžiagas, kaip traškučiai ar iškarpai. Jei tvarumas yra pagrindinis prioritetas, AM gali būti geriau tinkamas.
Priedo ir atimties gamybos sprendimų matrica
Ši sprendimo matrica greitai palygina veiksnius, padedančius pasirinkti tinkamą metodą:
| Faktoriaus | priedų gamybos (AM) | atimtinė gamyba (SM) |
| Medžiagos diapazonas | Ribotas (dažniausiai plastikas, kai kurie metalai) | Platus (metalai, plastikas, mediena, stiklas) |
| Dalinės sudėtingumas | Tvarko sudėtingus, sudėtingus dizainus | Geriausia paprastesnėms, tikslioms geometrijoms |
| Gamybos apimtis | Idealiai tinka mažoms partijoms, prototipų kūrimui | Efektyvus masinei gamybai |
| Švino laikas | Greitesnė sąranka, greitas posūkis | Lėtesnė sąranka, greitesnė dideliems bėgimams |
| Kaina | Brangiau didelėms dalims ar metalams | Ekonomiškiau esant didesnėms apimtims |
| Tvarumas | Mažiau atliekų, tvaresnis | Reikšmingos atliekos, mažiau tvarios |
Naudokite šią matricą, kad suderintumėte savo projekto poreikius su kiekvieno gamybos metodo stipriosiomis pusėmis.
Realaus pasaulio pritaikymo ir atimties gamybos programos
Priedinė gamyba (AM) ir subtraktyvi gamyba (SM) vaidina lemiamą vaidmenį įvairiose pramonės šakose. Jų programos toliau plečiasi ir vystosi.
Aviacijos ir kosmoso ir aviacijos
AM: lengvos komponentai, sudėtingos geometrijos
SM: Didelio tikslumo variklio dalys, konstrukciniai elementai
Automobilių pramonė
AM: greitas prototipų kūrimas, pasirinktinės dalys
SM: Variklio blokai, transmisijos komponentai
Medicinos ir dantų
AM: pasirinktiniai implantai, protezavimas
SM: chirurginiai instrumentai, dantų vainikėliai
Vartojimo prekės ir elektronika
AM: suasmeninti produktai, mažų partijų elementai
SM: išmaniųjų telefonų korpusai, nešiojamojo kompiuterio komponentai
Pramoninės mašinos ir įrankiai
Architektūra ir statyba
AM: Mastelio modeliai, dekoratyviniai elementai
SM: konstrukciniai komponentai, fasado elementai
Išvada
Priedinė ir atimama gamyba turi unikalias stipriąsias ir silpnąsias puses. AM pasižymi sudėtingais dizainais ir pritaikymu. SM siūlo tikslumą ir materialų universalumą.
Šių skirtumų supratimas yra labai svarbus priimant pagrįstus gamybos sprendimus. Rinkdamiesi metodą, apsvarstykite konkrečius projekto poreikius.
Įvertinkite tokius veiksnius kaip medžiaga, sudėtingumas, apimtis ir kaina. Tai padės pasirinkti geriausią savo gamybos tikslų metodą.
