Vilken tillverkningsprocess är bättre - att lägga till lager eller ta bort material? Tillsats och subtraktiv tillverkning skiljer sig åt på betydande sätt. Att förstå dessa skillnader är nyckeln till att välja rätt metod.
I det här inlägget kommer vi att utforska deras fördelar, begränsningar och verkliga applikationer. Du lär dig hur du bestämmer dig mellan dessa två tillvägagångssätt för ditt nästa projekt.
Vad är tillsatsstillverkning?
Additive Manufacturing (AM) är en process som skapar objekt genom att lägga till materialskikt för lager, vanligtvis baserat på en 3D -modell. Till skillnad från traditionella metoder, som tar bort material, konstruerar AM delar från grunden, vilket möjliggör intrikata mönster och materialeffektivitet.
Kort historia om tillsatsstillverkning
Begreppet AM går tillbaka till 1980 -talet, då 3D -tryckteknologier först introducerades. Tidiga innovationer syftade till snabb prototypning, vilket gav snabbare och mer prisvärda sätt att skapa produktprototyper. Sedan dess har AM utvecklats till ett brett utbud av industriella tillämpningar, inklusive flyg-, fordons- och medicinska områden.
Hur tillsatsstillverkning fungerar
Tillsatsstillverkning börjar med en CAD -modell. Modellen skivas i tunna lager med programvara. AM -maskinen lägger sedan till material, lager för lager, tills det slutliga objektet bildas. Material som används sträcker sig från plast till metaller. Beroende på processen kan det kräva efterbehandling, såsom rengöring eller härdning, för att slutföra delen.
Vanliga tillsatsstillverkningstekniker
Flera tekniker faller under paraplyen i AM, var och en erbjuder unika fördelar:
3D -tryckning
3D -utskrift är den mest erkända AM -metoden. Den bygger föremål genom att skiktar material som plast eller metall. Idealisk för anpassade delar och prototyper är det allmänt tillgängligt och kostnadseffektivt för mindre applikationer.
Selektiv lasersintring (SLS)
SLS använder en laser för att sintra pulveriserat material, vanligtvis plast eller metall, i fasta delar. Det är känt för att skapa hållbara, funktionella prototyper med komplexa geometrier.
Smält deponeringsmodellering (FDM)
FDM fungerar genom att extrudera termoplastiska filament genom ett uppvärmt munstycke. Det används vanligtvis för prototyper och producerar billiga plastdelar.
Stereolitografi (SLA)
SLA använder ultraviolett ljus för att bota flytande hartskikt för lager, vilket skapar mycket exakta delar med släta ytbehandlingar. Det är lämpligt för intrikata mönster och fina detaljer.
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
DMLS bygger metalldelar genom att sintra fina metallpulver med en laser. Denna teknik är idealisk för att producera komplexa, starka metallkomponenter för industrier som flyg- och rymd.
Ytterligare tillsatsstillverkningstekniker
Förutom de allmänt kända metoderna finns flera andra avancerade tekniker tillgängliga:
Bindemedelsstrålning : Ett bindningsmedel selektivt avsätter selektivt mellan pulverlager, vilket skapar komplexa strukturer.
Riktad energiavsättning (DED) : Denna teknik använder fokuserad termisk energi för att smälta material när de deponeras, ofta används för att reparera eller lägga till funktioner i befintliga delar.
Material extrudering : Material extruderas selektivt genom ett munstycke för att bygga lager, vanligtvis används med termoplast.
Materialstrålning : Droppar av material avsätts skikt för lager för att skapa exakta delar, ofta med fotopolymerer.
Arkslaminering : Materialark är bundet lager för lager, lämpliga för metaller och kompositer.
Moms fotopolymerisation : Flytande harts botas selektivt av ljus för att bilda fasta delar, med tillämpningar i både prototypning och produktion.
Fördelar med tillsatsstillverkning
Additive Manufacturing (AM) erbjuder många fördelar inom branscher. Dessa fördelar gör det till en spelväxlare i modern produktion.
Minskat materialavfall
AM använder endast materialet som behövs för slutprodukten. Detta tillvägagångssätt minskar avsevärt avfallet jämfört med traditionella metoder.
Komplexa geometrier och komplicerade mönster
Jag utmärker sig för att skapa komplexa former. Det kan producera delar omöjliga att göra med konventionella tekniker.
Interna kanaler
Gitterstrukturer
Organiska former
Snabbare prototyper och kortare ledtider
Snabb prototypning blir verklighet med AM. Det tillåter snabba iterationer och snabbare produktutvecklingscykler.
| Traditionell prototyping | är prototyper |
| Veckor till månader | Timmar till dagar |
| Flera steg | Enstaka process |
| Höga verktygskostnader | Inget verktyg |
Kostnadseffektiv liten satsproduktion
Jag lyser i att producera små mängder. Det eliminerar behovet av dyra formar eller verktyg.
Förbättrad hållbarhet
Minskningen av avfallet innebär förbättrad hållbarhet. Am bevarar resurser och energi.
Potential för massanpassning
Jag gör det möjligt att skräddarsy produkter efter individuella behov. Detta öppnar nya möjligheter inom olika områden:
Nackdelar med tillsatsstillverkning
Medan additiv tillverkning (AM) erbjuder många fördelar har den också begränsningar. Att förstå dessa nackdelar är avgörande för dess effektiva tillämpning.
Begränsade materialalternativ
AM använder färre material än subtraktiva metoder. Denna begränsning kan begränsa användningen i vissa branscher.
Vanliga AM -material:
Termoplast
Vissa metaller
Viss keramik
Långsammare stor volymproduktion
Jag utmärker sig i små partier men fördröjer i massproduktionen. Traditionella metoder överträffar ofta det för stora volymer.
| Produktionsvolym | am hastighet | traditionell hastighet |
| Liten (1-100) | Snabb | Långsam |
| Medium (100-1000) | Måttlig | Snabb |
| Stor (1000+) | Långsam | Mycket snabb |
Högre storskaliga produktionskostnader
För massproduktion kan AM vara dyrare. Kostnaden per enhet minskar inte väsentligt med volym.
Lägre delnoggrannhet och ytfinish
AM -delar kan ha lägre precision än bearbetade. Deras ytfinish kräver ofta förbättring.
Täta toleransutmaningar
Att uppnå snäva toleranser är svårt med AM. Detta kan vara problematiskt för delar som behöver exakta passningar.
Krav efterbehandling
De flesta AM -delar behöver ytterligare arbete efter utskrift. Detta lägger till tid och kostnad till produktionsprocessen.
Vanliga steg efterbehandling:
Ta bort stödstrukturer
Ytutjämning
Värmebehandling
Målning eller beläggning
Vad är subtraktiv tillverkning?
Subtraktiv tillverkning (SM) skapar föremål genom att ta bort material från ett fast block. Det är en traditionell metod som används i olika branscher.
Kort historia
SM går tillbaka till forntida tider. Tidiga exempel inkluderar stenhuggning och träbearbetning. Modern SM utvecklades med den industriella revolutionen, vilket ledde till exakta maskinverktyg.
Hur det fungerar
SM börjar med ett större material. Maskiner eller verktyg skär sedan bort överskottsmaterial för att skapa önskad form.
Gemensamma tekniker
CNC -bearbetning
Computer Numerical Control (CNC) -maskiner använder programmerade instruktioner för att ta bort material.
Fräsning: Skär material med roterande verktyg
Vridning: Former cylindriska delar genom att rotera arbetsstycket
Borrning: Skapar hål i materialet
Laserskärning
Denna teknik använder en högdriven laser för att klippa material. Det är exakt och fungerar på olika material.
WaterJet Cutting
WaterJet-skärning använder högtrycksvatten, ofta blandat med slipande partiklar, för att klippa material.
Plasmavbrott
Plasmaskärningsmaterial med en elektriskt ledande gas. Det är effektivt för att skära metall.
Elektrisk urladdningsbearbetning (EDM)
EDM använder elektriska urladdningar för att ta bort material. Det är idealiskt för hårda metaller och komplexa former.
Ytterligare information
Bearbetningsprocesser
Slipning: Använder slipande hjul för fina ytbehandlingar
REAMING: Förstoras och avslutar hål
Tråkigt: Förstorar hål med skärverktyg med en punkt
EDM -principer
EDM fungerar genom att skapa kontrollerade elektriska gnistor mellan en elektrod och arbetsstycket.
Laserskärningsparametrar
Kraft: Bestämmer skärande djup
Hastighet: påverkar klippkvaliteten
Fokus: påverkar precision
WaterJet skärparametrar
Tryck: vanligtvis 60 000 psi eller högre
Slipande flödeshastighet: påverkar skärhastigheten och kvaliteten
Munstycksdiameter: påverkar skärbredden och precisionen
Fördelar med subtraktiv tillverkning
Subtraktiv tillverkning (SM) erbjuder många fördelar inom branscher. Dessa fördelar gör det till en avgörande metod i modern produktion.
Brett utbud av kompatibla material
SM fungerar med en omfattande variation av material:
Metaller (stål, aluminium, titan)
Plast (ABS, PVC, akryl)
Kompositer (kolfiber, glasfiber)
Trä
Glas
Sten
Denna mångsidighet gör det möjligt för SM att möta olika tillverkningsbehov.
Hög noggrannhet och precision
SM utmärker sig för att skapa mycket exakta delar. Den uppnår snäva toleranser, ofta så små som 0,001 tum.
| Teknik | typisk tolerans |
| CNC -fräsning | ± 0,0005 ' |
| EDM | ± 0,0001 ' |
| Laserskärning | ± 0,003 ' |
Utmärkta ytbehandlingar
SM producerar delar med överlägsen ytkvalitet. Detta eliminerar ofta behovet av ytterligare efterbehandlingsprocesser.
Snabbare produktion av stor volym
För produktion med hög volym, SM Outpaces Additive Methods:
Multi-axel CNC-maskiner fungerar snabbt
Automatiserat verktygsändring minskar driftstopp
Samtidiga operationer på olika delar
Kostnadseffektiv högvolymproduktion
SM blir mer ekonomisk när produktionsvolymen ökar. De första installationskostnaderna kompenseras av snabbare produktionshastigheter.
Storskalig delning
SM hanterar enkelt stora komponenter. Det är idealiskt för branscher som kräver betydande delar:
Nackdelar med subtraktiv tillverkning
Medan Subtractractive Manufacturing (SM) erbjuder många fördelar, har den också begränsningar. Att förstå dessa nackdelar är avgörande för effektiv tillämpning.
Högre materialavfall
SM tar bort material för att skapa delar. Denna process genererar betydande avfall:
Upp till 90% av materialet kan bli skrot i vissa fall
Återvinningsalternativ kan vara begränsade för vissa material
Ökad miljöpåverkan på grund av avfallshantering
Begränsat komplex geometri skapande
SM kämpar med intrikata mönster:
Interna hålrum är utmanande att producera
Vissa former kan kräva flera inställningar eller specialiserade verktyg
Vissa komplexa funktioner kan vara omöjliga att bearbeta
Längre uppsättningstider och högre verktygskostnader
SM kräver ofta omfattande förberedelser
| aspektpåverkan | : |
| Verktygsval | Tidskrävande |
| Maskinprogrammering | Kräver expertis |
| Fixturskapande | Extra kostnad |
Mindre designflexibilitet
Att modifiera mönster i SM kan vara kostsamt:
Ändringar kan kräva nytt verktyg
Omprogrammeringsmaskiner är ofta nödvändiga
Befintliga inställningar kan bli föråldrade
Högre krav på operatörens kompetens
SM -maskiner kräver skickliga operatörer:
Förståelse för materialegenskaper
Kunskap om skärhastigheter och matningshastigheter
Förmåga att tolka komplexa tekniska ritningar
Verktygslitage och ersättningskostnader
SM -verktyg försämras över tiden:
Regelbunden verktygsersättning är nödvändig
Verktyg av hög kvalitet kan vara dyra
Slitna verktyg kan påverka delkvaliteten
Jämförelse av tillsatsmedel kontra subtraktiv tillverkningsaspekt
| Tillverkningstillverkning | Subtraktiv | tillverkning |
| Behandla | Bygger föremål genom att lägga till lager av material | Tar bort material från en större bit för att skapa föremål |
| Materialtillfall | Minimal avfall | Högmaterialavfall |
| Kompatibla material | Begränsad (främst plast och vissa metaller) | Brett sortiment (metaller, plast, trä, glas, sten) |
| Komplexitet | Kan producera mycket komplexa och komplicerade geometrier | Bättre lämpad för relativt enkla geometrier |
| Noggrannhet | Mindre exakta (toleranser så snäva som 0,100 mm) | Mer exakta (toleranser så snäva som 0,025 mm) |
| Produktionsvolym | Lämplig för små partier | Idealisk för stora produktionskörningar |
| Hastighet | Långsammare för stora volymer | Snabbare för stora volymer |
| Kosta | Mer kostnadseffektivt för små mängder | Mer kostnadseffektivt för stora mängder |
| Designflexibilitet | Hög flexibilitet för designförändringar | Mindre flexibel för designförändringar |
| Ytfin | Kräver ofta efterbehandling | Kan producera smidiga ytor direkt |
| Operatörsfärdighet | Kräver mindre skickliga operatörer | Kräver mycket skickliga operatörer |
| Utrustningskostnad | Lägre initial utrustningskostnad | Högre initial utrustningskostnad |
| Verktyg | Minimal verktyg krävs | Omfattande verktyg behövs ofta |
| Hållbarhet | Mer hållbart på grund av mindre avfall | Mindre hållbart på grund av materiellt avfall |
| Interna funktioner | Kan enkelt skapa interna funktioner | Svårt att skapa interna funktioner |
| Storleksbegränsningar | Generellt begränsat till mindre delar | Kan producera storskaliga delar |
| Efterbehandling | Kräver ofta flera steg | Högre slutföringsnivå efter den första processen |
Hybridtillverkningsprocesser
Hybridtillverkning kombinerar additiv tillverkning (AM) och subtraktiv tillverkning (SM). Detta tillvägagångssätt utnyttjar styrkorna hos båda metoderna och skapar en kraftfull synergi i produktionen.
Definition och fördelar
Hybridprocesser Integrerar AM- och SM -tekniker:
Fördelarna inkluderar:
Exempel Processflöde:
3D Skriv ut en nästan nätform
CNC -bearbetning för exakta dimensioner
Polera för överlägsen ytfinish
Gemensamma applikationer
Hybridtillverkning utmärker sig inom olika områden
| applikationsförmån | : |
| Verktyg | Komplexa mönster med snäva toleranser |
| Jiggar och fixturer | Anpassade former med hållbara ytor |
| Högtoleransdelar | Intrikata geometrier med exakta funktioner |
Branscher som använder hybridprocesser:
Flyg-
Bil
Medicinsk utrustning
Anpassad tillverkning
Välja mellan tillsatsmedel och subtraktiv tillverkning
Att välja rätt tillverkningsmetod beror på olika faktorer. Varje process erbjuder distinkta fördelar, så det är avgörande att anpassa ditt val till projektkrav.
Faktorer att tänka på när du väljer en tillverkningsmetod
Materiella krav
Valet av material spelar en viktig roll. Additiv tillverkning (AM) fungerar vanligtvis bäst med plast och vissa metaller, medan subtraktiv tillverkning (SM) kan hantera ett brett utbud av material, inklusive metaller, plast, trä och glas. Om du behöver svårt att maskinmaterial eller högre hållbarhet är SM ofta det bättre alternativet.
Delkomplexitet och design
För intrikata mönster med komplexa geometrier - till exempel inre hålrum eller artikulerande leder - utmärker sig, vilket möjliggör hög anpassning. SM, även om det är exakt, kan kämpa med extremt komplexa mönster. Det är bättre lämpligt för enklare eller mellanliggande geometrier där snäva toleranser är nödvändiga.
Produktionsvolym och skalbarhet
AM är idealisk för låg till medelstora produktionsvolymer, såsom snabb prototypning eller småpatsproduktion. För storskalig produktion är SM mycket effektivare, särskilt när man producerar tusentals identiska delar. När produktionsvolymen ökar blir SM: s kostnadseffektivitet tydlig.
Ledtid och tid till marknad
Projekt som kräver en kort ledtid drar nytta av AM på grund av minimal installation och snabb övergång från design till produkt. För större produktionskörningar kan SM emellertid erbjuda snabbare tillverkningstider när installationen är klar, särskilt för metalldelar.
Budget- och kostnadsbegränsningar
AM är mer kostnadseffektivt för små, komplexa delar, särskilt vid prototyper. SM blir emellertid mer ekonomiskt för större delar eller höga produktionsvolymer. Installationskostnader och kostnaden per del minskar vanligtvis när volymen ökar i SM.
Hållbarhetsmål
Jag genererar mindre avfall, vilket gör det till ett mer hållbart alternativ. SM, medan snabbare för stora körningar, producerar betydande materialavfall i form av chips eller rester. Om hållbarhet är en viktig prioritering kan AM vara den bättre passformen.
Beslutsmatris för tillsatsmedel kontra subtraktiv tillverkning
Följande beslutsmatris ger en snabb jämförelse av faktorer som hjälper dig att välja rätt metod:
| Factor | Additive Manufacturing (AM) | Subtractractive Manufacturing (SM) |
| Materialläge | Begränsad (mestadels plast, vissa metaller) | Breda (metaller, plast, trä, glas) |
| Delkomplexitet | Hanterar komplexa, intrikata mönster | Bäst för enklare, exakta geometrier |
| Produktionsvolym | Perfekt för småpartier, prototyper | Effektiv för massproduktion |
| Ledtid | Snabbare installation, snabb vändning | Långsammare installation, snabbare för stora körningar |
| Kosta | Dyrare för stora delar eller metaller | Mer kostnadseffektivt vid högre volymer |
| Hållbarhet | Mindre avfall, mer hållbart | Betydande avfall, mindre hållbart |
Använd denna matris för att anpassa projektets behov med styrkorna i varje tillverkningsmetod.
Verkliga applikationer av tillsatsmedel och subtraktiv tillverkning
Additive Manufacturing (AM) och SUBRAKTIV MAUTNING (SM) spelar avgörande roller i olika branscher. Deras applikationer fortsätter att expandera och utvecklas.
Flyg- och luftfart
AM: Lätt komponenter, komplexa geometrier
SM: Högprecision av motordelar, strukturella element
Bilindustri
AM: Snabb prototyper, anpassade delar
SM: Motorblock, transmissionskomponenter
Medicinsk och tandläkare
AM: Anpassade implantat, proteser
SM: Kirurgiska instrument, tandkronor
Konsumentvaror och elektronik
AM: Personliga produkter, små batchartiklar
SM: Smarttelefonhöljen, bärbara datorkomponenter
Industrimaskiner och verktyg
Arkitektur och konstruktion
AM: Skala modeller, dekorativa element
SM: Strukturella komponenter, fasadelement
Slutsats
Tillsats och subtraktiv tillverkning har var och en unika styrkor och svagheter. Am utmärker sig i komplexa mönster och anpassning. SM erbjuder precision och materiell mångsidighet.
Att förstå dessa skillnader är avgörande för att fatta välgrundade tillverkningsbeslut. Tänk på projektets specifika behov när du väljer en metod.
Utvärdera faktorer som material, komplexitet, volym och kostnad. Detta hjälper dig att välja det bästa tillvägagångssättet för dina tillverkningsmål.
