Kurš ražošanas process ir labāks - pievienošanas slāņi vai materiāla noņemšana? Piedevu un atņemšanas ražošana ievērojamā veidā atšķiras. Izpratne par šīm atšķirībām ir atslēga, lai izvēlētos pareizo metodi.
Šajā amatā mēs izpētīsim viņu priekšrocības, ierobežojumus un reālās pasaules lietojumprogrammas. Jūs uzzināsit, kā izlemt starp šīm divām pieejām nākamajam projektam.
Kas ir piedevu ražošana?
Piedevu ražošana (AM) ir process, kas rada objektus, pievienojot materiāla slāni pa slāni, parasti balstoties uz 3D modeli. Atšķirībā no tradicionālajām metodēm, kas noņem materiālu, AM konstruē detaļas no nulles, ļaujot izveidot sarežģītu dizainu un materiāla efektivitāti.
Īsa piedevu ražošanas vēsture
AM jēdziens datēts ar 1980. gadiem, kad pirmo reizi tika ieviestas 3D drukas tehnoloģijas. Agrīnās inovācijas bija vērstas uz ātru prototipu veidošanu, nodrošinot ātrākus, pieejamākus veidus, kā radīt produktu prototipus. Kopš tā laika AM ir pārtapis par plašu rūpniecisko lietojumu klāstu, ieskaitot kosmisko, automobiļu un medicīnas laukus.
Kā darbojas piedevu ražošana
Piedevu ražošana sākas ar CAD modeli. Modelis tiek sagriezts plānos slāņos, izmantojot programmatūru. Pēc tam AM mašīna pievieno materiālu, slāni pa slāni, līdz izveidojas galīgais objekts. Izmantotie materiāli svārstās no plastmasas līdz metāliem. Atkarībā no procesa, lai pabeigtu daļu, var būt nepieciešama pēcapstrāde, piemēram, tīrīšana vai sacietēšana.
Parastās piedevu ražošanas metodes
Vairāki paņēmieni ietilpst AM jumta, katrs piedāvā unikālas priekšrocības:
3D drukāšana
3D drukāšana ir visatzītākā AM metode. Tas veido priekšmetus, slāņojot materiālus, piemēram, plastmasu vai metālu. Ideāli piemērots pielāgotām detaļām un prototipiem, tas ir plaši pieejams un rentabls mazākām lietojumprogrammām.
Selektīva lāzera saķepināšana (SLS)
SLS cietās daļās izmanto lāzeru, lai saķepinātu pulveri, parasti plastmasu vai metālu. Tas ir pazīstams ar izturīgu, funkcionālu prototipu radīšanu ar sarežģītām ģeometrijām.
Saskaņota nogulsnēšanās modelēšana (FDM)
FDM darbojas, ekstrudējot termoplastiskos pavedienus caur apsildāmu sprauslu. To parasti izmanto lētu plastmasas detaļu prototipēšanai un ražošanai.
Stereolitogrāfija (SLA)
SLA izmanto ultravioleto gaismu, lai izārstētu šķidruma sveķu slāni pa slāni, izveidojot ļoti precīzas detaļas ar gludu apdari. Tas ir piemērots sarežģītām dizainparaugiem un smalkām detaļām.
Tiešā metāla lāzera saķepināšana (DMLS)
DMLS veido metāla daļas, saķepinot smalkos metāla pulverus, izmantojot lāzeru. Šis paņēmiens ir ideāli piemērots sarežģītu, spēcīgu metāla komponentu ražošanai tādās nozarēs kā kosmiskā.
Papildu piedevu ražošanas paņēmieni
Papildus plaši pazīstamajām metodēm ir pieejamas vairākas citas uzlabotas metodes:
Binder strūkla : savienojošais līdzeklis selektīvi nogulsnējas starp pulvera slāņiem, veidojot sarežģītas struktūras.
Virzīta enerģijas nogulsnēšanās (DED) : Šajā paņēmienā materiālu sakausēšanai tiek izmantota fokusēta siltumenerģija, jo tie ir nogulsnēti, ko bieži izmanto esošajām detaļām labošanai vai pievienošanai funkcijas.
Materiāla ekstrūzija : materiāls tiek selektīvi izspiests caur sprauslu, lai veidotu slāņus, ko parasti izmanto ar termoplastiku.
Materiāla strūkla : Materiāla pilieni tiek nogulsnēti slānī pa slāni, lai izveidotu precīzas detaļas, bieži izmantojot fotopolimērus.
Loksnes laminēšana : Materiāla loksnes ir savienotas ar slāni, piemērotas metāliem un kompozītiem.
VAT fotopolimerizācija : šķidruma sveķus selektīvi izārstē gaisma, veidojot cietas detaļas, izmantojot gan prototipēšanu, gan ražošanu.
Piedevu ražošanas priekšrocības
Piedevu ražošana (AM) piedāvā daudzas priekšrocības visās nozarēs. Šīs priekšrocības padara to par spēles mainītāju mūsdienu ražošanā.
Samazināta materiāla izšķērdēšana
AM izmanto tikai materiālu, kas nepieciešams galaproduktam. Šī pieeja ievērojami samazina atkritumus, salīdzinot ar tradicionālajām metodēm.
Sarežģītas ģeometrijas un sarežģīti dizainparaugi
Esmu izcils, veidojot sarežģītas formas. Tas var radīt daļas, kuras nav iespējams izgatavot, izmantojot parastās paņēmienus.
Iekšējie kanāli
Režģa struktūras
Organiskās formas
Ātrāka prototipēšana un īsāks svina laiks
Ātra prototipēšana kļūst par realitāti ar AM. Tas ļauj ātri atkārtot un ātrākus produktu attīstības ciklus.
| Tradicionālā prototipēšana | AM prototipēšana |
| No nedēļām līdz mēnešiem | Stundas līdz dienām |
| Vairākas darbības | Viens process |
| Augstas instrumentu izmaksas | Nav instrumentu |
Rentabla mazas partijas ražošana
AM spīd nelielu daudzumu ražošanā. Tas novērš nepieciešamību pēc dārgām veidnēm vai instrumentiem.
Uzlabota ilgtspējība
Atkritumu samazināšana nozīmē uzlabotu ilgtspējību. Es saglabā resursus un enerģiju.
Masas pielāgošanas potenciāls
AM ļauj pielāgot produktus individuālām vajadzībām. Tas atver jaunas iespējas dažādās jomās:
Piedevu ražošanas trūkumi
Kamēr piedevu ražošana (AM) piedāvā daudz priekšrocību, tai ir arī ierobežojumi. Izpratne par šiem trūkumiem ir būtiska to efektīvai piemērošanai.
Ierobežotas materiālu iespējas
AM izmanto mazāk materiālu nekā atņemšanas metodes. Šis ierobežojums var ierobežot tā izmantošanu noteiktās nozarēs.
Parastie AM materiāli:
Termoplastika
Daži metāli
Noteikta keramika
Lēnāka liela apjoma produkcija
Am izceļas mazās partijās, bet masveida ražošanā atpaliek. Tradicionālās metodes bieži to pārspēj lieliem apjomiem.
| Ražošanas apjoms | AM ātrums | tradicionālais ātrums |
| Mazs (1-100) | Ātri | Palēnināt |
| Vidējs (100-1000) | Mērens | Ātri |
| Liels (1000+) | Palēnināt | Ļoti ātri |
Augstākas liela mēroga ražošanas izmaksas
Masveida ražošanai AM var būt dārgāks. Vienības izmaksas ar tilpumu ievērojami nesamazinās.
Apakšējās daļas precizitāte un virsmas apdare
AM detaļām var būt zemāka precizitāte nekā apstrādātām. Viņu virsmas apdare bieži prasa uzlabojumus.
Stingras tolerances izaicinājumi
Ar AM ir grūti sasniegt stingras pielaides. Tas var būt problemātiski detaļām, kurām nepieciešama precīza piemērošana.
Pēcapstrādes prasības
Lielākajai daļai AM detaļu ir nepieciešams papildu darbs pēc drukāšanas. Tas palielina laiku un izmaksas ražošanas procesam.
Parastās pēcapstrādes darbības:
Kas ir subtraktīvā ražošana?
Atņemošā ražošana (SM) rada objektus, noņemot materiālu no cieta bloka. Tā ir tradicionāla metode, ko izmanto dažādās nozarēs.
Īsa vēsture
SM datēts ar seniem laikiem. Agrīnie piemēri ir akmens griešana un kokapstrāde. Mūsdienu SM attīstījās ar rūpniecisko revolūciju, kas noved pie precīziem darbgaldiem.
Kā tas darbojas
SM sākas ar lielāku materiāla gabalu. Mašīnas vai instrumenti pēc tam nogrieziet lieko materiālu, lai izveidotu vēlamo formu.
Parastās metodes
CNC apstrāde
Datoru skaitliskās vadības (CNC) mašīnas izmanto programmētas instrukcijas, lai noņemtu materiālu.
Frēzēšana: sagriež materiāls, izmantojot rotējošus rīkus
Pagrieziens: veido cilindriskas daļas, pagriežot sagatavi
Urbšana: Izveido caurumus materiālā
Lāzera griešana
Šajā paņēmienā materiālu sagriešanai tiek izmantots lieljaudas lāzers. Tas ir precīzi un darbojas ar dažādiem materiāliem.
Ūdensjeta griešana
Ūdensjetas griešana materiālu sagriešanai izmanto augsta spiediena ūdeni, ko bieži sajauc ar abrazīvām daļiņām.
Griešana plazmā
Plazmas griešana izkausē materiālu, izmantojot elektriski vadošu gāzi. Tas ir efektīvs metāla griešanai.
Elektriskās izlādes apstrāde (EDM)
EDM materiāla noņemšanai izmanto elektriskās izlādes. Tas ir ideāli piemērots cietajiem metāliem un sarežģītām formām.
Papildu informācija
Apstrādes procesi
Slīpēšana: izmanto abrazīvus riteņus smalkai virsmas apdarei
REAMING: paplašina un apdara caurumus
Garībās: palielina caurumus ar viena punkta griešanas rīkiem
EDM principi
EDM darbojas, izveidojot kontrolētas elektriskās dzirksteles starp elektrodu un sagatavi.
Lāzera griešanas parametri
Jauda: nosaka griešanas dziļumu
Ātrums: ietekmē griezuma kvalitāti
Fokuss: ietekmē precizitāti
Ūdensjeta griešanas parametri
Spiediens: parasti 60 000 psi vai augstāks
Abrazīvs plūsmas ātrums: ietekmē griešanas ātrumu un kvalitāti
Sprauslas diametrs: ietekmē samazinātu platumu un precizitāti
Subtraktīvās ražošanas priekšrocības
Subtractīvā ražošana (SM) piedāvā daudzas priekšrocības visās nozarēs. Šīs priekšrocības padara to par būtisku metodi mūsdienu ražošanā.
Plašs saderīgu materiālu klāsts
SM darbojas ar plašu materiālu klāstu:
Metāli (tērauds, alumīnijs, titāns)
Plastmasa (ABS, PVC, akrils)
Kompozīti (oglekļa šķiedra, stiklplasta)
Malka
Stikls
Akmens
Šī daudzpusība ļauj SM apmierināt dažādas ražošanas vajadzības.
Augsta precizitāte un precizitāte
SM izceļas ar ļoti precīzu detaļu izveidi. Tas sasniedz stingras pielaides, bieži vien mazas kā 0,001 collas.
| Tehnika | Tipiska tolerance |
| CNC frēzēšana | ± 0,0005 ' |
| EDM | ± 0,0001 ' |
| Lāzera griešana | ± 0,003 ' |
Lieliska virsmas apdare
SM ražo detaļas ar augstāku virsmas kvalitāti. Tas bieži novērš nepieciešamību pēc papildu apdares procesiem.
Ātrāka liela apjoma ražošana
Liela apjoma ražošanai SM pārsniedz piedevu metodes:
Vairāku asu CNC mašīnas darbojas ātri
Automatizēta rīka maiņa samazina dīkstāvi
Vienlaicīgas darbības dažādās daļās
Rentabla liela apjoma ražošana
SM kļūst ekonomiskāks, palielinoties ražošanas apjomam. Sākotnējās iestatīšanas izmaksas kompensē ātrākas ražošanas likmes.
Liela mēroga daļas radīšana
SM viegli apstrādā lielus komponentus. Tas ir ideāli piemērots nozarēm, kurām ir vajadzīgas ievērojamas daļas:
Aerospace (gaisa kuģu komponenti)
Automotive (motora bloki)
Būvniecība (konstrukcijas elementi)
Atņemšanas ražošanas trūkumi
Kamēr atņemšanas ražošana (SM) piedāvā daudz priekšrocību, tai ir arī ierobežojumi. Efektīvai pielietošanai ir svarīgi izprast šos trūkumus.
Augstāka materiāla atkritumi
SM noņem materiālu, lai izveidotu detaļas. Šis process rada ievērojamus atkritumus:
Dažos gadījumos līdz 90% materiālu var kļūt par lūžņiem
Atsevišķiem materiāliem var būt ierobežotas pārstrādes iespējas
Palielināta ietekme uz vidi atkritumu apglabāšanas dēļ
Ierobežota sarežģīta ģeometrijas radīšana
SM cīnās ar sarežģītiem dizainparaugiem:
Iekšējie dobumi ir izaicinoši ražot
Dažām formām var būt nepieciešami vairāki iestatījumi vai specializēti rīki
Dažas sarežģītas funkcijas varētu būt neiespējamas mašīnas
Ilgāks iestatīšanas laiks un augstākas instrumentu izmaksas
SM bieži prasa plašu sagatavošanos:
| aspekta | ietekme |
| Instrumentu izvēle | Laikietilpīgs |
| Mašīnu programmēšana | Nepieciešama kompetence |
| Armatūras radīšana | Papildu izmaksas |
Mazāka dizaina elastība
Dizainu modificēšana SM var būt dārga:
Izmaiņām var būt nepieciešams jauns instruments
Bieži vien ir nepieciešamas pārprogrammēšanas mašīnas
Esošie iestatījumi var kļūt novecojuši
Augstākas operatora prasmju prasības
SM mašīnas pieprasa kvalificētus operatorus:
Izpratne par materiālo īpašībām
Zināšanas par samazināšanas ātrumu un barības ātrumu
Spēja interpretēt sarežģītus tehniskos rasējumus
Instrumentu nodiluma un nomaiņas izmaksas
SM rīki laika gaitā pasliktinās:
Nepieciešama regulāra instrumentu nomaiņa
Augstas kvalitātes rīki var būt dārgi
Nolietoti rīki var ietekmēt daļu kvalitāti
Papildu salīdzinājums salīdzinājumā ar subtraktīvo ražošanas
| aspektu Papildu | ražošanas atņemšanas | ražošana |
| Apstrādāt | Būvē objektus, pievienojot materiāla slāņus | Noņem materiālu no lielāka gabala, lai izveidotu objektus |
| Materiālo atkritumu atkritumi | Minimāls atkritums | Liela materiāla atkritumi |
| Savietojamie materiāli | Ierobežots (galvenokārt plastmasa un daži metāli) | Plašs diapazons (metāli, plastmasa, koks, stikls, akmens) |
| Sarežģītība | Var radīt ļoti sarežģītas un sarežģītas ģeometrijas | Labāk piemēroti salīdzinoši vienkāršām ģeometrijām |
| Precizitāte | Mazāk precīzi (pielaides tikpat stingri kā 0,100 mm) | Precīzāks (pielaides tikpat stingri kā 0,025 mm) |
| Ražošanas apjoms | Piemērots mazām partijām | Ideāli piemērots lieliem ražošanas braucieniem |
| Ātrums | Lēnāk lieliem apjomiem | Ātrāk lieliem apjomiem |
| Maksāt | Rentablāks maziem daudzumiem | Rentablāks lieliem daudzumiem |
| Projektēšanas elastība | Augsta elastība dizaina izmaiņām | Mazāk elastīgs dizaina izmaiņām |
| Virsmas apdare | Bieži prasa pēcapstrādi | Var tieši radīt gludu apdari |
| Operatora prasme | Nepieciešami mazāk kvalificēti operatori | Nepieciešami augsti kvalificēti operatori |
| Iekārtas izmaksas | Zemākas sākotnējās aprīkojuma izmaksas | Augstākas sākotnējās aprīkojuma izmaksas |
| Instrumentus | Nepieciešams minimāls instruments | Bieži bija nepieciešami plaši instrumenti |
| Ilgtspējība | Ilgtspējīgāks mazāk atkritumu dēļ | Mazāk ilgtspējīgs materiālu atkritumu dēļ |
| Iekšējās funkcijas | Var viegli izveidot iekšējās funkcijas | Grūti izveidot iekšējās funkcijas |
| Lieluma ierobežojumi | Parasti ierobežots ar mazākām detaļām | Var ražot liela mēroga detaļas |
| Pēcapstrāde | Bieži prasa vairākas darbības | Augstāks pabeigšanas līmenis pēc sākotnējā procesa |
Hibrīdu ražošanas procesi
Hibrīdu ražošana apvieno piedevu ražošanu (AM) un atņemšanas ražošanu (SM). Šī pieeja izmanto abu metožu stiprās puses, radot spēcīgu sinerģiju ražošanā.
Definīcija un priekšrocības
Hibrīdi procesi integrē AM un SM paņēmienus:
Ieguvumi ir:
Procesa plūsmas piemērs:
3D izdrukājiet gandrīz tīkla formu
CNC apstrāde precīzām izmēriem
Polish par augstāku virsmas apdari
Bieži sastopamas lietojumprogrammas
Hibrīda ražošana izceļas dažādās jomās:
| lietojumprogrammas | ieguvums |
| Instrumentus | Sarežģīti dizainparaugi ar stingrām pielaides |
| Finieres un armatūra | Pielāgotas formas ar izturīgu apdari |
| Augstas tolerances daļas | Sarežģītas ģeometrijas ar precīzām īpašībām |
Nozares, kas izmanto hibrīdu procesus:
Avi kosmosa
Autobūves
Medicīniskās ierīces
Pielāgota ražošana
Izvēloties starp piedevu un atņemšanu ražošanu
Pareizās ražošanas metodes izvēle ir atkarīga no dažādiem faktoriem. Katrs process piedāvā atšķirīgas priekšrocības, tāpēc ir svarīgi saskaņot jūsu izvēli ar projekta prasībām.
Faktori, kas jāņem vērā, izvēloties ražošanas metodi
Materiālo prasības
Materiāla izvēlei ir nozīmīga loma. Piedevu ražošana (AM) parasti vislabāk darbojas ar plastmasu un dažiem metāliem, turpretī atņemšanas ražošana (SM) var rīkoties ar plašu materiālu klāstu, ieskaitot metālus, plastmasu, koku un stiklu. Ja jums ir nepieciešami grūti mašīnas vai augstāka izturība, SM bieži ir labāks risinājums.
Daļēji sarežģītība un dizains
Sarežģītiem dizainparaugiem ar sarežģītām ģeometrijām, piemēram, iekšējiem dobumiem vai artikulējošām locītavām, izceļas, ļaujot veikt augstu pielāgošanu. SM, kaut arī precīzi, var cīnīties ar ārkārtīgi sarežģītiem dizainparaugiem. Tas ir labāk piemērots vienkāršākām vai vidējām ģeometrijām, kur ir vajadzīgas stingras pielaides.
Ražošanas tilpums un mērogojamība
AM ir ideāli piemērots zemiem un vidējiem ražošanas apjomiem, piemēram, ātra prototipēšana vai mazas partijas ražošana. Liela mēroga ražošanai SM ir daudz efektīvāks, it īpaši, ražojot tūkstošiem identisku daļu. Palielinoties ražošanas apjomam, SM rentabilitāte kļūst skaidra.
Veiktspējas laiks un laiks
Projekti, kas prasa īsu sagatavošanās laiku, no AM, jo ir minimāla iestatīšana un ātra pāreja no dizaina uz produktu. Tomēr lielākiem ražošanas braucieniem SM var piedāvāt ātrāku ražošanas laiku, kad iestatīšana ir pabeigta, īpaši metāla detaļām.
Budžeta un izmaksu ierobežojumi
AM ir rentablāks mazām, sarežģītām detaļām, it īpaši prototipējot. Tomēr SM kļūst ekonomiskāks lielākām detaļām vai lieliem ražošanas apjomiem. Iestatīšanas izmaksas un izmaksas par daļu parasti samazinās, palielinoties SM apjomam.
Ilgtspējības mērķi
AM ģenerē mazāk atkritumu, padarot to par ilgtspējīgāku iespēju. SM, kaut arī ātrāk par lieliem braucieniem, rada ievērojamus materiālus atkritumus mikroshēmu vai atgriezumu veidā. Ja ilgtspējība ir galvenā prioritāte, tā varētu būt labāka.
Lēmumu matrica piedevai un atņemošai ražošanai
Šī lēmumu matrica nodrošina ātru faktoru salīdzinājumu, kas palīdz jums izvēlēties pareizo metodi:
| faktoru | piedevu ražošanas (AM) | atņemšanas ražošana (SM) |
| Materiālu diapazons | Ierobežots (galvenokārt plastmasa, daži metāli) | Plats (metāli, plastmasa, koks, stikls) |
| Daļēji sarežģītība | Apstrādā sarežģītus, sarežģītus dizainus | Vislabāk vienkāršākai, precīzai ģeometrijai |
| Ražošanas apjoms | Ideāli piemērots mazas partijas, prototipēšanas veidošanai | Efektīva masveida ražošanai |
| Sagatavošanās laiks | Ātrāka iestatīšana, ātrs pavērsiens | Lēnāks iestatījums, ātrāks lieliem braucieniem |
| Maksāt | Dārgāks lielām daļām vai metāliem | Rentablāks attiecībā uz augstākiem apjomiem |
| Ilgtspējība | Mazāk atkritumu, ilgtspējīgāks | Nozīmīgi atkritumi, mazāk ilgtspējīgi |
Izmantojiet šo matricu, lai saskaņotu sava projekta vajadzības ar katras ražošanas metodes stiprajām pusēm.
Addives un subtraktīvās ražošanas reālās pasaules lietojumprogrammas
Piedevu ražošanai (AM) un atņemšanas ražošanas (SM) ir izšķiroša loma dažādās nozarēs. Viņu pieteikumi turpina paplašināties un attīstīties.
Aviācijas un aviācija
AM: vieglas sastāvdaļas, sarežģītas ģeometrijas
SM: augstas precizitātes motora detaļas, konstrukcijas elementi
Automobiļu rūpniecība
AM: ātra prototipēšana, pielāgotas detaļas
SM: motora bloki, transmisijas komponenti
Medicīnas un zobu
AM: pielāgoti implanti, protezēšana
SM: ķirurģiski instrumenti, zobu vainagi
Patēriņa preces un elektronika
AM: personalizēti produkti, mazas partijas preces
SM: viedtālruņu apvalki, klēpjdatoru komponenti
Rūpnieciskā tehnika un instrumenti
Arhitektūra un būvniecība
AM: mēroga modeļi, dekoratīvie elementi
SM: strukturālie komponenti, fasādes elementi
Secinājums
Piedevas un atņemšanas ražošanai katram ir unikālas stiprās un vājās puses. Am ir izcils sarežģītos dizainos un pielāgošanā. SM piedāvā precizitāti un materiālo daudzpusību.
Izpratne par šīm atšķirībām ir būtiska, lai pieņemtu apzinātus ražošanas lēmumus. Izvēloties metodi, apsveriet sava projekta īpašās vajadzības.
Novērtējiet tādus faktorus kā materiāls, sarežģītība, apjoms un izmaksas. Tas palīdzēs jums izvēlēties labāko pieeju ražošanas mērķiem.
