Који је процес производње боље додавање слојева или уклањања материјала? Адитивна и подвлачна производња разликују се на значајне начине. Разумевање ових разлика кључно је одабир праве методе.
У овом посту ћемо истражити њихове предности, ограничења и апликације у стварном свету. Научићете како да одлучите између ова два приступа вашем следећем пројекту.
Шта је производња адитива?
Производња адитива (АМ) је процес који ствара објекте додавањем материјала од стране слоја, обично се заснива на 3Д моделу. За разлику од традиционалних метода, који уклањају материјал, конструише делове од нуле, омогућавајући замршени дизајн и ефикасност материјала.
Кратка историја производње додатака
Концепт АМ датира се на 1980-их, када су прво представљене 3Д технологије штампања. Ране иновације биле су усмерене на брзе прототипирање, пружајући брже, приступачније начине стварања прототипова производа. Од тада је еволуирао у широк спектар индустријских апликација, укључујући ваздухопловство, аутомобилске и медицинске поља.
Како ради додатна производња
Производња адитива започиње ЦАД моделом. Модел се нарезује у танке слојеве користећи софтвер. АМ машина затим додаје материјал, слој слојем, све док се не формира коначни предмет. Материјали који се користе распони од пластике до метала. У зависности од процеса, може захтијевати накнадну обраду, попут чишћења или очвршћивања, да бисте довршили део.
Уобичајене технике производње додатака
Неколико техника пада под кишобран од АМ, свака нуде јединствене предности:
3Д штампање
3Д штампање је најпознатија метода АМ. Изграђује предмете слојевим материјалима попут пластике или метала. Идеално за прилагођене делове и прототипове, то је широко доступно и исплатив за мање апликације.
Селективни ласерски синтеровање (СЛС)
СЛС користи ласер за синтеронски прах, обично пластично или метал, у чврсте делове. Познато је по стварању трајних, функционалних прототипа са сложеним геометријама.
Моделирање усобљеног таложења (ФДМ)
ФДМ делује екструдирањем термопластичних филамената кроз гријану млазницу. Обично се користи за прототипирање и производњу пластичних делова са ниским трошковима.
Стереолитографија (СЛА)
СЛА користи ултраљубичасто светло за излечење слоја течног смола по слоју, стварајући високо прецизне делове са глатким завршавама. Погодно је за замршене дизајне и фине детаље.
Директно метално ласерско синтеровање (ДМЛС)
ДМЛ-ови граде металне делове синтерирањем финих металних прах помоћу ласера. Ова техника је идеална за производњу комплекса, јаких металних компоненти за индустрије попут ваздухопловства.
Додатне технике производње додатака
Поред уобичајених метода, доступно је неколико других напредних техника:
Погрешно засељење : лепљење агенса селективно депозити између слојева праха, стварајући сложене структуре.
Усмерена полагања енергије (Дед) : Ова техника користи фокусирану топлотну енергију на материјале за осигураче јер се депонују, често се користе за поправку или додавање функција постојећим деловима.
Екструзија материјала : Материјал се селективно екструдира кроз млазницу за изградњу слојева, обично се користи са термопластиком.
МАТЕРИЈАЛНОСТ : Капљице материјала се полажу слој слојем да би се створиле прецизне делове, често користећи фотополимернери.
Ламинирање лима : Листови материјала су слој слој по слоју, погодним за метале и композити.
Фотополимеризација ПДВ-а : течна смола селективно је очврснута светлошћу за формирање чврстих делова, са апликацијама у прототипирању и производњи.
Предности производње додатака
Производња адитива (АМ) нуди бројне користи широм индустрије. Ове предности то чине измењивач игара у модерној производњи.
Смањено трошење материјала
Користим само материјал потребан за коначни производ. Овај приступ значајно смањује отпад у поређењу са традиционалним методама.
Сложене геометрије и замршени дизајн
Изузетно је у стварању сложених облика. Може да произведе делове који су немогућим да направе конвенционалне технике.
Унутрашњи канали
Решетке структуре
Органски обрасци
Бржи прототипирање и краће време вођења
Брзо прототипирање постаје стварност са АМ-ом. Омогућује брзе итерације и бржи циклуси за развој производа.
| Традиционални прототипијски | прототипирање |
| Недеље до месеци | Сатима до дана |
| Више корака | Јединствени поступак |
| Високи трошкови алата | Нема алата |
Исплатива мала серијанска производња
Сјајан у производњи малих количина. Елиминише потребу за скупим калупама или алатом.
Побољшана одрживост
Смањење отпада значи побољшану одрживост. Амбуланше ресурсе и енергију.
Потенцијал за масовно прилагођавање
АМ омогућава кројење производа појединим потребама. Ово отвара нове могућности у разним областима:
Недостаци производње додатака
Док додатна производња (АМ) нуди много користи, такође има ограничења. Разумевање ових недостатака је пресудно за његову ефикасну примену.
Ограничена опција материјала
АМ користи мање материјала него подправни методи. Ово ограничење може ограничити његову употребу у одређеним индустријама.
Спорији велику производњу запремине
Улазим у мале серије, али заостаје у масовној производњи. Традиционалне методе је често надмашена за велике количине.
| Запремина производње | Ам брзине | традиционалне брзине |
| Мали (1-100) | Брз | Спор |
| Медиум (100-1000) | Умерен | Брз |
| Велики (1000+) | Спор | Врло брзо |
Већи велики трошкови производње
За масовну производњу, могу бити скупља. Трошак по јединици се не смањује значајно са запремином.
Тачност нижег дела и површинска завршна обрада
АМ делови могу имати нижу прецизност од обрађених. Њихова површинска завршница често захтева побољшање.
Уска изазови толеранције
Постизање уских толеранција је тешко са АМ-ом. Ово може бити проблематично за делове који су вам потребни прецизни подаци.
Захтеви за накнадну обраду
Већином делова потребан је додатни рад након штампања. Ово додаје време и трошкове производном процесу.
Уобичајени кораци пост-обраде:
Шта је подцктива производња?
Субтрактивна производња (СМ) ствара објекте уклањањем материјала из чврстог блока. То је традиционална метода која се користи у разним индустријама.
Кратка историја
СМ датира да се вратим у давно време. Рани примери укључују камен за резбарење и обраду дрвета. Савремени СМ развио се са индустријском револуцијом, што доводи до прецизних алата за машине.
Како то функционише
СМ почиње са већим комадом материјала. Машине или алати затим одсеку вишак материјала да би створили жељени облик.
Уобичајене технике
ЦНЦ обрада
Компјутерска нумеричка контрола (ЦНЦ) машине користе програмиране упутства за уклањање материјала.
Глодање: Смањите материјал користећи ротирајуће алате
Окретање: обликује цилиндричне делове ротирањем радника
Бушење: Ствара рупе у материјалу
Ласерско сечење
Ова техника користи ласер са високим напајањем за смањење материјала. То је прецизно и ради на разним материјалима.
Резање воде
Резање водејет користи воду високог притиска, често се меша са абразивним честицама, да се смањи материјали.
Резање плазме
Сечење плазме се топи материјал користећи електрично проводљиви гас. Ефикасно је за резање метала.
Електрична обрада пражњења (ЕДМ)
ЕДМ користи електричне пражњење да би се уклонио материјал. Идеалан је за тврде метале и сложене облике.
Додатни детаљи
Процеси обраде
Брушење: користи абразивне точкове за фине површинске завршне обраде
Односи: Увећавање и завршава рупе
Досадно: повећава рупе са алаткама за сечење једним тачкама
ЕДМ принципи
ЕДМ делује стварајући контролисане електричне искре између електроде и радног дела.
Ласерски параметри за сечење
Параметри за сечење воде
Притисак: обично 60.000 пси или више
Абразивни проток: утиче на брзину и квалитет сечења
Пречник млазнице: утиче на ширину и прецизност
Предности подправне производње
Субтрактивна производња (СМ) нуди бројне користи широм индустрије. Ове предности то чине пресудном методом у модерној производњи.
Широк спектар компатибилних материјала
СМ сарађује са великим разноликошћу материјала:
Метали (челик, алуминијум, титанијум)
Пластика (АБС, ПВЦ, акрил)
Композити (угљеничка влакна, фиберглас)
Дрва
Стакло
Камен
Ова свестраност омогућава СМ да испуни различите производне потребе.
Висока тачност и прецизност
СМ се одликује у стварању високо прецизних делова. То постиже уска толеранције, често мале као 0,001 инча.
| Техника | типична толеранција |
| ЦНЦ глодање | ± 0.0005 ' |
| ЕДМ | ± 0.0001 ' |
| Ласерско сечење | ± 0,003 ' |
Одлична површинска завршава
СМ производи делове са врхунским квалитетом површине. То често елиминише потребу за додатним завршним процесима.
Бржа производња велике количине
За производњу високог обима, СМ надмашене методе адитиве:
МУЛТИ-АКСИС ЦНЦ машине брзо раде
Аутоматизована промена алата смањује време застоја
Истовремене операције на различитим деловима
Економична производња високог обима
СМ постаје економичнији јер се повећава јачина производње. Почетни трошкови подешавања надокнађују се бржим брзинама производње.
Стварање великих дијела
СМ лако рукује велике компоненте. Идеалан је за индустрије која захтевају значајне делове:
Аероспаце (компоненте авиона)
Аутомобилски (блокови мотора)
Изградња (структурни елементи)
Недостаци подправне производње
Док субтрактивна производња (СМ) нуди много користи, такође има ограничења. Разумевање ових недостатака је неопходно за ефикасну примену.
Виши материјални отпад
СМ уклања материјал за креирање делова. Овај процес ствара значајан отпад:
До 90% материјала може у неким случајевима постати отпад
Опције рециклирања могу бити ограничене за одређене материјале
Повећани утицај на животну средину због одлагања отпада
Ограничена стваралаштво геометрије
СМ борбу са замршеним дизајном:
Унутрашње шупљине изазовне за производњу
Одређени облици могу захтевати вишеструке подешавања или специјализоване алате
Неке сложене карактеристике могу бити немогуће да се машине машином
Дуже време постављене и веће трошкове алата
СМ често захтева опсежну припрему:
| аспект | утицаја |
| Избор алата | Дуготрајан |
| Машинско програмирање | Захтева стручност |
| Стварање учвршћења | Додатни трошак |
Мање флексибилности дизајна
Измена дизајна у СМ могу бити скупи:
Промјене могу захтевати нови алат
Машине за репрограмирање су често потребне
Постојеће подешавање могу постати застарели
Виши захтеви вештина оператера
СМ машине захтевају квалификоване оператере:
Разумевање материјалних својстава
Познавање брзина сечења и стопе хране
Способност тумачења сложених техничких цртежа
Трошкови тражења алата и трошкови замене
СМ Алати деградирају временом:
Редовна замена алата је неопходна
Висококвалитетни алати могу бити скупи
Истрошени алати могу утицати на квалитет дела
Поређење адитивног према подвлачном производном
| аспекту | агентастичне | производне производње |
| Процес | Гради предмете додавањем слојева материјала | Уклања материјал из већег дела за креирање предмета |
| Материјални отпад | Минималан отпад | Високо материјални отпад |
| Компатибилни материјали | Ограничена (углавном пластика и неки метали) | Широк распон (метали, пластика, дрво, стакло, камен) |
| Сложеност | Може произвести веома сложене и замршене геометрије | Боље погодан за релативно једноставне геометрије |
| Тачност | Мање тачне (толеранције утегнуте као 0,100 мм) | Тачније (толеранције утегнуте као 0,025 мм) |
| Јачина производње | Погодно за мале серије | Идеално за велике производне трке |
| Брзина | Спорији за велике количине | Брже за велике количине |
| Трошак | Економичније за мале количине | Економичније за велике количине |
| Флексибилност дизајна | Висока флексибилност за промене дизајна | Мање флексибилан за промене дизајна |
| Површинска завршна обрада | Често захтева пост-обраду | Може директно да произведе глатке завршне обраде |
| Вештина оператера | Захтева мање квалификованих оператера | Потребни су високо квалификовани оператори |
| Трошак опреме | Нижа почетна цена опреме | Већа иницијална опрема |
| Алат за алате | Потребно је минимално алат | Потребна је опсежна алата |
| Одрживост | Одрживији због мањег отпада | Мање одрживо због материјалног отпада |
| Интерне карактеристике | Лако могу да креирају унутрашње функције | Тешко креирати интерне карактеристике |
| Ограничења величине | Опћенито ограничено на мање делове | Може да произведе велике делове |
| Пост-обрада | Често захтева више корака | Виши ниво завршетка након почетног процеса |
Хибридни производни процеси
Хибридна производња комбинује производњу адитива (АМ) и подвлачну производњу (СМ). Овај приступ утиче на снагу обе методе, стварајући снажну синергију у производњи.
Дефиниција и користи
Хибридни процеси интегришу АМ и СМ технике:
Предности укључују:
Пример протока процеса:
3Д Штампајте облик скоро нето
ЦНЦ обрада за прецизне димензије
Пољски за врхунску површину
Уобичајене апликације
ХИБРИДА ПРОИЗВОДЊА ИЗВРШЕЊА У РАЗЛИЧИТИМ ПОДРУЧЈИМА:
| за пријаву | Корист |
| Алат за алате | Сложени дизајн са уским толеранцијама |
| Јигс и чвор | Прилагођени облици са издржљивим фиништима |
| Делови са високим толеранцијама | Замршене геометрије са прецизним карактеристикама |
Индустрије који користе хибридне процесе:
Ваздухопловство
Аутомотиве
Медицински уређаји
Прилагођена производња
Избор између адитивне и подвлачне производње
Одабир праве методе производње зависи од различитих фактора. Сваки процес нуди различите предности, тако да је пресудно ускладити ваш избор са захтевима пројекта.
Фактори за разматрање при избору методе производње
Материјални захтеви
Избор материјала игра значајну улогу. Производња адитива (АМ) обично најбоље функционира са пластиком и неким металима, док подвргава производња (СМ) може да поднесе широк спектар материјала, укључујући метале, пластику, дрво и стакло. Ако вам требају чврсти материјали или већа издржљивост, СМ је често боља опција.
Сложеност и дизајн дела
За замршени дизајн са сложеним геометријама - као што су унутрашње шупљине или артикулирајуће зглобове - АМ, омогућавајући високу прилагођавање. СМ, док прецизан, може се борити са изузетно сложеним дизајном. Боље је погодан за једноставније или средње геометрије у којима су неопходне уске толеранције.
Јачина производње и скалабилност
АМ је идеалан за ниске количине средње производње, као што је брза прототипизација или производњу мале серије. За велику продукцију, СМ је много ефикаснији, посебно када се производи хиљаде идентичних делова. Како се повећава количина производње, економичност СМ-а постаје јасна.
Вријеме воде и временски на тржиште
Пројекти који захтевају краткотрајно вријеме воде од АМ због минималног подешавања и брзе транзиције из дизајна до производа. За веће производне траке, међутим, СМ може понудити брже производне времене након што је подешавање завршено, посебно за металне делове.
Буџет и ограничења трошкова
АМ је исплативија за мале, сложене делове, посебно када прототипирање. Међутим, СМ постаје економичнији за веће делове или високе количине производње. Трошкови подешавања и трошкови по делу који се обично смањују како се јачина повећава у СМ.
Циљеви одрживости
АМ ствара мање отпада, што га чини одрживијом опцијом. СМ, док брже за велике трке производи значајан материјални отпад у облику чипова или остатака. Ако је одрживост кључни приоритет, могло би бити боља прикладна.
Матрица одлуке за адитивну вс подрацтиву производњу
Следећа реалне матрице пружа брзу поређење фактора који ће вам помоћи да одаберете праву методу:
| факторски | додатак (АМ) | подвлачна производња (СМ) |
| Опсег материјала | Ограничена (углавном пластика, неки метали) | Широки (метали, пластика, дрво, стакло) |
| Сложеност дела | Рукује комплексом, замршени дизајн | Најбоље за једноставније, прецизне геометрије |
| Јачина производње | Идеално за малу серију, прототипирање | Ефикасан за масовну производњу |
| Временско време | Бржи подешавање, брз преокрет | Спори за подешавање, брже за велике трке |
| Трошак | Скупље за велике делове или метале | Економичније на вишем количинама |
| Одрживост | Мање отпада, одрживији | Значајан отпад, мање одржив |
Користите ову матрицу да бисте поравнали потребе вашег пројекта са предности сваке методе производње.
Реал-светски примене адитивне и подвлачне производње
Адитивна производња (АМ) и подвлачна производња (СМ) играју пресудне улоге у различитим индустријама. Њихове апликације и даље се шире и развијају.
Ваздухопловство и ваздухопловство
АМ: Лагане компоненте, сложене геометрије
СМ: Дијелови мотора са високим прецизним моторима, структурни елементи
Аутомобилска индустрија
АМ: Брзо прототипирање, прилагођени делови
СМ: блокови мотора, компоненте преноса
Медицински и зубни
АМ: Прилагођени имплантати, протетика
СМ: Хируршки инструменти, зубне крунице
Роба широке потрошње и електроника
АМ: Персонализовани производи, мале шарже
СМ: Часници паметних телефона, компоненте за лаптоп
Индустријске машине и алата
Архитектура и грађевинарство
АМ: Модели скала, Декоративни елементи
СМ: Структурне компоненте, фасадни елементи
Закључак
Адитивна и подвлачна производња Свака имају јединствене снаге и слабости. Изузетно је у сложеним дизајну и прилагођавању. СМ нуди прецизност и свестраност материјала.
Разумевање ових разлика је пресудно за доношење информисаних доношења производних одлука. Размислите о специфичним потребама вашег пројекта приликом одабира методе.
Процијените факторе попут материјала, сложености, запремине и трошкове. Ово ће вам помоћи да одаберете најбољи приступ за своје производне циљеве.
