Proses pembuatan mana yang lebih baik -menambah lapisan atau mengeluarkan bahan? Pembuatan aditif dan subtractive berbeza dengan cara yang penting. Memahami perbezaan ini adalah kunci untuk memilih kaedah yang betul.
Dalam jawatan ini, kami akan meneroka kelebihan, batasan, dan aplikasi dunia sebenar. Anda akan belajar bagaimana untuk membuat keputusan antara kedua -dua pendekatan ini untuk projek anda yang seterusnya.
Apakah pembuatan bahan tambahan?
Pembuatan Aditif (AM) adalah proses yang mencipta objek dengan menambahkan lapisan bahan mengikut lapisan, biasanya berdasarkan model 3D. Tidak seperti kaedah tradisional, yang menghilangkan bahan, AM membina bahagian dari awal, membolehkan reka bentuk rumit dan kecekapan bahan.
Sejarah ringkas pembuatan bahan tambahan
Konsep AM bermula pada tahun 1980 -an, apabila teknologi percetakan 3D mula diperkenalkan. Inovasi awal bertujuan untuk prototaip pesat, menyediakan cara yang lebih cepat dan lebih murah untuk membuat prototaip produk. Sejak itu, AM telah berkembang menjadi pelbagai aplikasi perindustrian, termasuk bidang aeroangkasa, automotif, dan perubatan.
Bagaimana pembuatan bahan tambahan berfungsi
Pembuatan tambahan bermula dengan model CAD. Model ini dihiris ke dalam lapisan nipis menggunakan perisian. Mesin AM kemudian menambah bahan, lapisan mengikut lapisan, sehingga objek akhir dibentuk. Bahan yang digunakan berkisar dari plastik ke logam. Bergantung pada proses, ia mungkin memerlukan pemprosesan selepas pembersihan atau pengawetan, untuk menyelesaikan bahagian.
Teknik pembuatan bahan tambahan biasa
Beberapa teknik berada di bawah payung AM, masing -masing menawarkan kelebihan yang unik:
Percetakan 3D
Percetakan 3D adalah kaedah AM yang paling diiktiraf. Ia membina objek dengan melapisi bahan seperti plastik atau logam. Sesuai untuk bahagian dan prototaip tersuai, ia boleh diakses secara meluas dan kos efektif untuk aplikasi yang lebih kecil.
Sintering Laser Selektif (SLS)
SLS menggunakan laser ke bahan bubuk sinter, biasanya plastik atau logam, ke bahagian pepejal. Ia dikenali untuk mewujudkan prototaip yang tahan lama dan berfungsi dengan geometri kompleks.
Pemodelan pemendapan bersatu (FDM)
FDM berfungsi dengan extruding filamen termoplastik melalui muncung yang dipanaskan. Ia biasanya digunakan untuk prototaip dan menghasilkan bahagian plastik kos rendah.
Stereolithography (SLA)
SLA menggunakan cahaya ultraviolet untuk menyembuhkan lapisan resin cecair dengan lapisan, mewujudkan bahagian yang sangat tepat dengan kemasan yang lancar. Ia sesuai untuk reka bentuk yang rumit dan butiran halus.
Sintering laser logam langsung (DMLS)
DMLS membina bahagian logam dengan sintering serbuk logam halus menggunakan laser. Teknik ini sesuai untuk menghasilkan komponen logam yang kompleks dan kuat untuk industri seperti aeroangkasa.
Teknik pembuatan tambahan tambahan
Sebagai tambahan kepada kaedah yang biasa diketahui, beberapa teknik canggih lain boleh didapati:
Binder jet : Ejen ikatan secara selektif deposit antara lapisan serbuk, mewujudkan struktur kompleks.
Pemendapan Tenaga yang Diarahkan (DED) : Teknik ini menggunakan tenaga terma yang difokuskan untuk bahan fius kerana ia didepositkan, sering digunakan untuk membaiki atau menambahkan ciri -ciri ke bahagian yang ada.
Penyemperitan bahan : Bahan secara selektif disemperit melalui muncung untuk membina lapisan, yang biasa digunakan dengan termoplastik.
Bahan jeting : Titisan bahan disimpan lapisan oleh lapisan untuk membuat bahagian yang tepat, sering menggunakan photopolymers.
Laminasi lembaran : Lembaran bahan adalah lapisan terikat dengan lapisan, sesuai untuk logam dan komposit.
Fotopolimerisasi VAT : Resin cecair secara selektif disembuhkan oleh cahaya untuk membentuk bahagian pepejal, dengan aplikasi dalam kedua -dua prototaip dan pengeluaran.
Kelebihan Pembuatan Aditif
Pembuatan Additive (AM) menawarkan banyak faedah di seluruh industri. Kelebihan ini menjadikannya penukar permainan dalam pengeluaran moden.
Pembaziran bahan yang dikurangkan
AM hanya menggunakan bahan yang diperlukan untuk produk akhir. Pendekatan ini dengan ketara mengurangkan sisa berbanding dengan kaedah tradisional.
Geometri kompleks dan reka bentuk yang rumit
AM cemerlang dalam mewujudkan bentuk yang kompleks. Ia boleh menghasilkan bahagian yang mustahil untuk dibuat dengan teknik konvensional.
Saluran dalaman
Struktur kekisi
Bentuk organik
Prototaip yang lebih cepat dan masa memimpin yang lebih pendek
Prototaip pesat menjadi realiti dengan AM. Ia membolehkan lelaran cepat dan kitaran pembangunan produk yang lebih cepat.
| prototaip tradisional | Prototaip |
| Minggu hingga bulan | Jam hingga hari |
| Pelbagai langkah | Proses tunggal |
| Kos perkakas yang tinggi | Tiada perkakas |
Pengeluaran kelompok kecil kos efektif
AM bersinar dalam menghasilkan kuantiti yang kecil. Ia menghapuskan keperluan untuk acuan atau perkakas mahal.
Kemampanan yang lebih baik
Pengurangan sisa diterjemahkan kepada kemampanan yang lebih baik. AM memelihara sumber dan tenaga.
Kurang penggunaan bahan mentah
Mengurangkan keperluan pengangkutan
Penggunaan tenaga yang lebih rendah dalam pengeluaran
Potensi untuk penyesuaian massa
Saya membolehkan produk menyesuaikan keperluan individu. Ini membuka kemungkinan baru dalam pelbagai bidang:
Kekurangan pembuatan bahan tambahan
Walaupun Pembuatan Additive (AM) menawarkan banyak faedah, ia juga mempunyai batasan. Memahami kelemahan ini adalah penting untuk aplikasi yang berkesan.
Pilihan bahan terhad
AM menggunakan bahan yang lebih sedikit daripada kaedah subtractive. Sekatan ini boleh mengehadkan penggunaannya dalam industri tertentu.
Bahan AM Biasa:
Thermoplastics
Beberapa logam
Seramik tertentu
Pengeluaran kelantangan besar yang lebih perlahan
AM cemerlang dalam kelompok kecil tetapi ketinggalan dalam pengeluaran besar -besaran. Kaedah tradisional sering mengatasinya untuk jumlah yang besar.
| Kelantangan Pengeluaran | AM Kelajuan | Kelajuan Tradisional |
| Kecil (1-100) | Cepat | Perlahan |
| Sederhana (100-1000) | Sederhana | Cepat |
| Besar (1000+) | Perlahan | Sangat pantas |
Kos pengeluaran berskala besar yang lebih tinggi
Untuk pengeluaran besar -besaran, AM boleh lebih mahal. Kos per unit tidak berkurangan dengan ketara dengan jumlah.
Ketepatan bahagian bawah dan kemasan permukaan
Bahagian AM mungkin mempunyai ketepatan yang lebih rendah daripada yang dimesin. Kemasan permukaan mereka sering memerlukan peningkatan.
Cabaran toleransi yang ketat
Mencapai toleransi yang ketat adalah sukar dengan AM. Ini boleh menjadi masalah untuk bahagian yang memerlukan sesuai.
Keperluan pemprosesan pasca
Kebanyakan bahagian AM memerlukan kerja tambahan selepas mencetak. Ini menambah masa dan kos untuk proses pengeluaran.
Langkah-langkah pemprosesan yang biasa:
Apakah pembuatan subtractive?
Pembuatan subtractive (SM) mencipta objek dengan mengeluarkan bahan dari blok pepejal. Ini kaedah tradisional yang digunakan dalam pelbagai industri.
Sejarah ringkas
SM bermula pada zaman purba. Contoh awal termasuk ukiran batu dan kerja kayu. SM moden berkembang dengan Revolusi Perindustrian, yang membawa kepada alat mesin yang tepat.
Bagaimana ia berfungsi
SM bermula dengan bahan yang lebih besar. Mesin atau alat kemudian memotong bahan yang berlebihan untuk mencipta bentuk yang dikehendaki.
Teknik biasa
Pemesinan CNC
Mesin Kawalan Berangka Komputer (CNC) menggunakan arahan yang diprogramkan untuk mengeluarkan bahan.
Pengilangan: Potongan Bahan Menggunakan Alat Berputar
Beralih: Bentuk bahagian silinder dengan memutar bahan kerja
Penggerudian: Membuat lubang di bahan
Pemotongan laser
Teknik ini menggunakan laser berkuasa tinggi untuk memotong bahan. Ia tepat dan berfungsi pada pelbagai bahan.
Pemotongan airjet
Pemotongan Waterjet menggunakan air tekanan tinggi, sering dicampur dengan zarah-zarah yang kasar, untuk memotong bahan.
Pemotongan plasma
Pemotongan plasma mencairkan bahan menggunakan gas konduktif elektrik. Ia berkesan untuk memotong logam.
Pemesinan pelepasan elektrik (EDM)
EDM menggunakan pelepasan elektrik untuk mengeluarkan bahan. Ia sesuai untuk logam keras dan bentuk kompleks.
Perincian tambahan
Proses pemesinan
Pengisaran: Menggunakan roda kasar untuk kemasan permukaan halus
Reaming: membesarkan dan menyelesaikan lubang
Membosankan: Membesarkan lubang dengan alat pemotongan tunggal
Prinsip EDM
EDM berfungsi dengan mencipta percikan elektrik terkawal antara elektrod dan bahan kerja.
Parameter pemotongan laser
Kuasa: Menentukan kedalaman pemotongan
Kelajuan: Mempengaruhi Kualiti Potongan
Fokus: mempengaruhi ketepatan
Parameter pemotongan airjet
Tekanan: biasanya 60,000 psi atau lebih tinggi
Kadar aliran kasar: Mempengaruhi kelajuan dan kualiti pemotongan
Diameter muncung: Pengaruh lebar dan ketepatan pemotongan
Kelebihan Pembuatan Subtractive
Pembuatan Subtractive (SM) menawarkan banyak manfaat di seluruh industri. Kelebihan ini menjadikannya kaedah penting dalam pengeluaran moden.
Pelbagai bahan yang serasi
SM berfungsi dengan pelbagai bahan:
Logam (keluli, aluminium, titanium)
Plastik (ABS, PVC, Akrilik)
Komposit (serat karbon, gentian kaca)
Kayu
Kaca
Batu
Fleksibiliti ini membolehkan SM memenuhi keperluan pembuatan yang pelbagai.
Ketepatan dan ketepatan yang tinggi
SM cemerlang dalam mewujudkan bahagian yang sangat tepat. Ia mencapai toleransi yang ketat, selalunya sekecil 0.001 inci.
| Teknik | toleransi tipikal |
| CNC Milling | ± 0.0005 ' |
| EDM | ± 0.0001 ' |
| Pemotongan laser | ± 0.003 ' |
Kemasan permukaan yang sangat baik
SM menghasilkan bahagian dengan kualiti permukaan yang unggul. Ini sering menghapuskan keperluan untuk proses penamat tambahan.
Pengeluaran besar-besaran besar
Untuk pengeluaran volum tinggi, SM melampaui kaedah tambahan:
Mesin CNC pelbagai paksi berfungsi dengan cepat
Alat automatik berubah mengurangkan masa
Operasi serentak di bahagian yang berbeza
Pengeluaran volum tinggi kos efektif
SM menjadi lebih ekonomik apabila peningkatan jumlah pengeluaran. Kos persediaan awal diimbangi oleh kadar pengeluaran yang lebih cepat.
Penciptaan sebahagian besar
SM mudah mengendalikan komponen besar. Ia sesuai untuk industri yang memerlukan bahagian yang besar:
Kekurangan pembuatan subtraksi
Walaupun pembuatan subtractive (SM) menawarkan banyak faedah, ia juga mempunyai batasan. Memahami kelemahan ini adalah penting untuk aplikasi yang berkesan.
Sisa bahan yang lebih tinggi
SM membuang bahan untuk membuat bahagian. Proses ini menjana sisa yang ketara:
Sehingga 90% bahan boleh menjadi sekerap dalam beberapa kes
Pilihan kitar semula mungkin terhad untuk bahan tertentu
Peningkatan kesan alam sekitar disebabkan oleh pelupusan sisa
Penciptaan geometri kompleks terhad
SM berjuang dengan reka bentuk yang rumit:
Rongga dalaman mencabar untuk menghasilkan
Bentuk tertentu mungkin memerlukan pelbagai persediaan atau alat khusus
Beberapa ciri kompleks mungkin mustahil untuk mesin
Masa set-up yang lebih lama dan kos perkakas yang lebih tinggi
SM sering memerlukan penyediaan yang luas:
| aspek | kesan |
| Pemilihan Alat | Memakan masa |
| Pengaturcaraan mesin | Memerlukan kepakaran |
| Penciptaan perlawanan | Kos tambahan |
Kurang fleksibiliti reka bentuk
Mengubah reka bentuk di SM boleh mahal:
Perubahan mungkin memerlukan perkakas baru
Mesin pemrograman semula sering diperlukan
Penyediaan sedia ada mungkin menjadi usang
Keperluan kemahiran pengendali yang lebih tinggi
Mesin SM menuntut pengendali mahir:
Kos pakaian dan penggantian alat
Alat SM merendahkan dari masa ke masa:
Penggantian alat biasa diperlukan
Alat berkualiti tinggi boleh mahal
Alat yang usang dapat mempengaruhi kualiti bahagian
Perbandingan Aditif vs.
| Aspek Pembuatan Pembuatan | Pembuatan Pembuatan | Pembuatan Subtractive Pembuatan |
| Proses | Membina objek dengan menambahkan lapisan bahan | Membuang bahan dari sekeping yang lebih besar untuk membuat objek |
| Sisa bahan | Sisa minimum | Sisa bahan yang tinggi |
| Bahan yang serasi | Terhad (terutamanya plastik dan beberapa logam) | Julat lebar (logam, plastik, kayu, kaca, batu) |
| Kerumitan | Boleh menghasilkan geometri yang sangat kompleks dan rumit | Lebih sesuai untuk geometri yang agak mudah |
| Ketepatan | Kurang tepat (toleransi yang ketat sebanyak 0.100 mm) | Lebih tepat (toleransi yang ketat sebanyak 0.025 mm) |
| Jumlah pengeluaran | Sesuai untuk kelompok kecil | Sesuai untuk pengeluaran besar |
| Kelajuan | Lebih perlahan untuk jumlah besar | Lebih cepat untuk jumlah besar |
| Kos | Lebih kos efektif untuk kuantiti yang kecil | Lebih kos efektif untuk kuantiti yang banyak |
| Fleksibiliti reka bentuk | Fleksibiliti yang tinggi untuk perubahan reka bentuk | Kurang fleksibel untuk perubahan reka bentuk |
| Kemasan permukaan | Selalunya memerlukan pemprosesan pasca | Dapat menghasilkan kemasan lancar secara langsung |
| Kemahiran pengendali | Memerlukan pengendali kurang mahir | Memerlukan pengendali yang sangat mahir |
| Kos peralatan | Kos peralatan awal yang lebih rendah | Kos peralatan awal yang lebih tinggi |
| Perkakas | Peralatan minimum diperlukan | Perkakas yang luas sering diperlukan |
| Kemampanan | Lebih mampan kerana kurang sisa | Kurang mampan disebabkan oleh sisa bahan |
| Ciri dalaman | Boleh mencipta ciri dalaman dengan mudah | Sukar untuk mencipta ciri dalaman |
| Batasan saiz | Umumnya terhad kepada bahagian yang lebih kecil | Boleh menghasilkan bahagian berskala besar |
| Pasca pemprosesan | Sering memerlukan pelbagai langkah | Tahap penyelesaian yang lebih tinggi selepas proses awal |
Proses pembuatan hibrid
Pembuatan hibrid menggabungkan pembuatan tambahan (AM) dan pembuatan subtractive (SM). Pendekatan ini memanfaatkan kekuatan kedua -dua kaedah, mewujudkan sinergi yang kuat dalam pengeluaran.
Definisi dan faedah
Proses hibrid mengintegrasikan teknik AM dan SM:
Faedah termasuk:
Peningkatan fleksibiliti reka bentuk
Kecekapan bahan yang lebih baik
Kualiti bahagian yang dipertingkatkan
Contoh Aliran Proses:
3d Cetak bentuk berhampiran
Pemesinan CNC untuk dimensi yang tepat
Menggilap untuk kemasan permukaan unggul
Aplikasi biasa
Pembuatan Hibrid Excels dalam pelbagai bidang:
| Aplikasi | Manfaat |
| Perkakas | Reka bentuk kompleks dengan toleransi yang ketat |
| Jig dan lekapan | Bentuk tersuai dengan kemasan tahan lama |
| Bahagian toleransi tinggi | Geometri yang rumit dengan ciri -ciri yang tepat |
Industri menggunakan proses hibrid:
Aeroangkasa
Automotif
Peranti perubatan
Pembuatan tersuai
Memilih antara pembuatan aditif dan subtractive
Memilih kaedah pembuatan yang betul bergantung kepada pelbagai faktor. Setiap proses menawarkan kelebihan yang berbeza, jadi penting untuk menyelaraskan pilihan anda dengan keperluan projek.
Faktor yang perlu dipertimbangkan semasa memilih kaedah pembuatan
Keperluan bahan
Pilihan bahan memainkan peranan penting. Pembuatan tambahan (AM) biasanya berfungsi dengan baik dengan plastik dan beberapa logam, manakala pembuatan subtractive (SM) boleh mengendalikan pelbagai bahan, termasuk logam, plastik, kayu, dan kaca. Jika anda memerlukan bahan-bahan yang sukar untuk mesin atau ketahanan yang lebih tinggi, SM sering menjadi pilihan yang lebih baik.
Kerumitan dan reka bentuk bahagian
Untuk reka bentuk yang rumit dengan geometri kompleks -seperti rongga dalaman atau mengartikulasikan sendi -AM cemerlang, yang membolehkan penyesuaian yang tinggi. SM, sementara tepat, mungkin berjuang dengan reka bentuk yang sangat kompleks. Ia lebih sesuai untuk geometri yang lebih mudah atau pertengahan di mana toleransi yang ketat diperlukan.
Jumlah pengeluaran dan skalabiliti
AM sangat sesuai untuk jumlah pengeluaran rendah hingga sederhana, seperti prototaip pesat atau pengeluaran batch kecil. Untuk pengeluaran berskala besar, SM jauh lebih cekap, terutamanya apabila menghasilkan ribuan bahagian yang sama. Apabila jumlah pengeluaran meningkat, keberkesanan kos SM menjadi jelas.
Memimpin masa dan masa ke pasaran
Projek yang memerlukan manfaat masa yang singkat dari AM kerana persediaan minimum dan peralihan cepat dari reka bentuk ke produk. Walau bagaimanapun, bagi pengeluaran yang lebih besar, SM boleh menawarkan masa pembuatan yang lebih cepat sebaik sahaja persediaan selesai, terutamanya untuk bahagian logam.
Kekangan belanjawan dan kos
AM lebih kos efektif untuk bahagian kecil dan kompleks, terutamanya apabila prototaip. Walau bagaimanapun, SM menjadi lebih ekonomik untuk bahagian yang lebih besar atau jumlah pengeluaran yang tinggi. Kos persediaan dan kos setiap bahagian biasanya berkurangan apabila peningkatan jumlah SM.
Matlamat kelestarian
Saya menjana sisa kurang, menjadikannya pilihan yang lebih mampan. SM, sementara lebih cepat untuk berjalan besar, menghasilkan sisa bahan yang ketara dalam bentuk cip atau sisa. Sekiranya kemampanan adalah keutamaan utama, mungkin lebih baik.
Matriks Keputusan untuk Pembuatan Tambahan vs Subtractive
Matriks keputusan berikut memberikan perbandingan cepat faktor untuk membantu anda memilih kaedah yang betul:
| faktor | pembuatan bahan tambahan (AM) | pembuatan subtractive (SM) |
| Julat bahan | Terhad (kebanyakan plastik, beberapa logam) | Lebar (logam, plastik, kayu, kaca) |
| Kerumitan bahagian | Mengendalikan reka bentuk yang rumit dan rumit | Terbaik untuk geometri yang lebih mudah dan tepat |
| Jumlah pengeluaran | Sesuai untuk batch kecil, prototaip | Cekap untuk pengeluaran besar -besaran |
| Masa utama | Persediaan lebih cepat, pemulihan cepat | Persediaan yang lebih perlahan, lebih cepat untuk berjalan besar |
| Kos | Lebih mahal untuk bahagian atau logam besar | Lebih kos efektif pada jumlah yang lebih tinggi |
| Kemampanan | Kurang sisa, lebih lestari | Sisa yang ketara, kurang mampan |
Gunakan matriks ini untuk menyelaraskan keperluan projek anda dengan kekuatan setiap kaedah pembuatan.
Aplikasi dunia sebenar pembuatan bahan tambahan dan subtractive
Pembuatan tambahan (AM) dan pembuatan subtractive (SM) memainkan peranan penting di pelbagai industri. Aplikasi mereka terus berkembang dan berkembang.
Aeroangkasa dan Penerbangan
AM: Komponen ringan, geometri kompleks
SM: Bahagian enjin ketepatan tinggi, elemen struktur
Industri automotif
AM: Prototaip pesat, bahagian tersuai
SM: Blok enjin, komponen penghantaran
Perubatan dan pergigian
AM: implan adat, prostetik
SM: Instrumen Pembedahan, Mahkota Pergigian
Barang dan elektronik pengguna
AM: Produk yang diperibadikan, barang kecil-batch
SM: Casing telefon pintar, komponen komputer riba
Jentera dan perkakas perindustrian
Senibina dan Pembinaan
AM: Model skala, elemen hiasan
SM: Komponen Struktural, Elemen Fasad
Kesimpulan
Pembuatan tambahan dan subtractive masing -masing mempunyai kekuatan dan kelemahan yang unik. AM cemerlang dalam reka bentuk dan penyesuaian yang kompleks. SM menawarkan ketepatan dan kepelbagaian material.
Memahami perbezaan ini adalah penting untuk membuat keputusan pembuatan yang dimaklumkan. Pertimbangkan keperluan khusus projek anda apabila memilih kaedah.
Menilai faktor seperti bahan, kerumitan, kelantangan, dan kos. Ini akan membantu anda memilih pendekatan terbaik untuk matlamat pembuatan anda.
