Hangi üretim süreci daha iyidir - katmanlara katılmak veya malzemeyi kaldırma? Katkı maddesi ve çıkarıcı üretim önemli şekillerde farklılık gösterir. Bu farklılıkları anlamak doğru yöntemi seçmenin anahtarıdır.
Bu yazıda, avantajlarını, sınırlamalarını ve gerçek dünya uygulamalarını araştıracağız. Bir sonraki projeniz için bu iki yaklaşım arasında nasıl karar vereceğinizi öğreneceksiniz.
Katkı üretimi nedir?
Katkı Üretimi (AM), tipik olarak bir 3D modele dayanan katman katman ekleyerek nesneler oluşturan bir işlemdir. Malzemeyi kaldıran geleneksel yöntemlerin aksine, AM parçaları sıfırdan inşa ederek karmaşık tasarımlara ve malzeme verimliliğine izin verir.
Katkı maddesi üretiminin kısa geçmişi
AM kavramı, 3D baskı teknolojilerinin ilk tanıtıldığı 1980'lere kadar uzanmaktadır. Erken yenilikler, ürün prototipleri oluşturmak için daha hızlı, daha uygun fiyatlı yollar sağlayarak hızlı prototiplemeye yönelikti. O zamandan beri AM, havacılık, otomotiv ve tıp alanları dahil olmak üzere çok çeşitli endüstriyel uygulamalara dönüştü.
Katkı Üretimi Nasıl Çalışır?
Katkı üretimi bir CAD modeli ile başlar. Model yazılım kullanılarak ince katmanlara dilimlenir. AM makinesi daha sonra nihai nesne oluşana kadar malzeme katman katman ekler. Kullanılan malzemeler plastiklerden metallere kadar değişir. Sürece bağlı olarak, parçayı tamamlamak için temizleme veya kürleme gibi işleme sonrası gerektirebilir.
Ortak katkı üretim teknikleri
Her biri benzersiz avantajlar sunan AM şemsiyesi altına birkaç teknik düşüyor:
3D baskı
3D baskı en tanınan AM yöntemidir. Plastik veya metal gibi malzemeleri katmanlayarak nesneler oluşturur. Özel parçalar ve prototipler için ideal, daha küçük uygulamalar için yaygın olarak erişilebilir ve uygun maliyetlidir.
Seçici lazer sinterleme (SLS)
SLS, katı parçalara, tipik olarak plastik veya metal olan tozlu malzemeyi sinterlemek için bir lazer kullanır. Karmaşık geometrilere sahip dayanıklı, fonksiyonel prototipler yarattığı bilinmektedir.
Kaynaşmış biriktirme modellemesi (FDM)
FDM, ısıtmalı bir nozuldan termoplastik filamentleri ekstrüde ederek çalışır. Yaygın olarak düşük maliyetli plastik parçaların prototiplenmesi ve üretilmesi için kullanılır.
Stereolitografi (SLA)
SLA, sıvı reçine tabakasını katmanla iyileştirmek için ultraviyole ışık kullanır ve pürüzsüz yüzeylere sahip oldukça doğru parçalar oluşturur. Karmaşık tasarımlar ve ince detaylar için uygundur.
Doğrudan metal lazer sinterleme (DML'ler)
DMLS, bir lazer kullanarak ince metal tozlarını sinterleyerek metal parçalar oluşturur. Bu teknik, havacılık ve uzay gibi endüstriler için karmaşık, güçlü metal bileşenler üretmek için idealdir.
Ek katkı üretim teknikleri
Yaygın olarak bilinen yöntemlere ek olarak, diğer birkaç gelişmiş teknik mevcuttur:
Bağlayıcı jetonu : Bir bağlama maddesi, toz tabakaları arasında seçici birikir ve karmaşık yapılar oluşturur.
Yönlendirilmiş Enerji Birikimi (DED) : Bu teknik, genellikle mevcut parçalara özellikleri onarmak veya eklemek için kullanılan, malzemeleri biriktirildikçe kaynaştırmak için odaklanmış termal enerjiyi kullanır.
Malzeme ekstrüzyonu : Malzeme, termoplastiklerle yaygın olarak kullanılan katmanları oluşturmak için bir nozuldan seçici olarak ekstrüde edilir.
Malzeme jeti : Malzemenin damlacıkları, genellikle fotopolimerler kullanılarak hassas parçalar oluşturmak için katman tabakasına göre biriktirilir.
Sac laminasyon : Malzeme tabakaları, metaller ve kompozitler için uygun katman tabakasıdır.
KDV fotopolimerizasyonu : Sıvı reçine, hem prototipleme hem de üretimdeki uygulamalarla katı parçalar oluşturmak için ışıkla seçici olarak kürlenir.
Katkı üretiminin avantajları
Katkı Üretimi (AM) endüstriler arasında çok sayıda fayda sunmaktadır. Bu avantajlar onu modern prodüksiyonda bir oyun değiştirici yapar.
Azaltılmış malzeme israfı
AM sadece son ürün için gereken malzemeyi kullanır. Bu yaklaşım, geleneksel yöntemlere kıyasla atıkları önemli ölçüde azaltır.
Karmaşık geometriler ve karmaşık tasarımlar
Karmaşık şekiller yaratmada mükemmel. Geleneksel tekniklerle yapmak imkansız parçalar üretebilir.
İç kanallar
Kafes yapıları
Organik formlar
Daha hızlı prototipleme ve daha kısa teslim süreleri
Hızlı prototipleme AM ile gerçeğe dönüşür. Hızlı yinelemeler ve daha hızlı ürün geliştirme döngülerine izin verir.
| Geleneksel Prototipleme | Am Prototipleme |
| Haftalar ila aylar | Saatler |
| Birden Fazla Adım | Tek işlem |
| Yüksek Takım Maliyetleri | Takım yok |
Uygun maliyetli küçük parti üretimi
Küçük miktarlar üretirken parlıyor. Pahalı kalıplara veya takımlara olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Geliştirilmiş sürdürülebilirlik
Atıkların azalması, sürdürülebilirliğin iyileştirilmesi anlamına gelir. Am kaynakları ve enerjiyi korur.
Daha az hammadde tüketimi
Azaltılmış ulaşım ihtiyaçları
Üretimde daha düşük enerji kullanımı
Kitle özelleştirme potansiyeli
AM, ürünleri bireysel ihtiyaçlara göre uyarlama sağlar. Bu, çeşitli alanlarda yeni olasılıklar açar:
Katkı maddesi üretiminin dezavantajları
Katkı Üretimi (AM) birçok fayda sunarken, aynı zamanda sınırlamaları da vardır. Bu dezavantajları anlamak, etkili uygulaması için çok önemlidir.
Sınırlı Malzeme Seçenekleri
AM, çıkarıcı yöntemlerden daha az malzeme kullanır. Bu kısıtlama belirli endüstrilerdeki kullanımını sınırlayabilir.
Ortak AM Malzemeleri:
Termoplastik
Bazı metaller
Belirli seramikler
Daha yavaş büyük hacimli üretim
Küçük gruplarda mükemmel ama kütle üretiminde gecikmeler. Geleneksel yöntemler genellikle büyük hacimler için onu geride bırakır.
| Üretim hacmi | am hız | geleneksel hız |
| Küçük (1-100) | Hızlı | Yavaş |
| Orta (100-1000) | Ilıman | Hızlı |
| Büyük (1000+) | Yavaş | Çok hızlı |
Daha yüksek büyük ölçekli üretim maliyetleri
Kitle üretimi için AM daha pahalı olabilir. Birim başına maliyet hacim ile önemli ölçüde azalmaz.
Alt parça doğruluğu ve yüzey kaplaması
AM parçaları işlenmiş olanlardan daha düşük hassasiyete sahip olabilir. Yüzey kaplamaları genellikle iyileştirme gerektirir.
Sıkı tolerans zorlukları
AM ile sıkı toleranslar elde etmek zordur. Bu, hassas uyumlara ihtiyaç duyan parçalar için sorunlu olabilir.
İşleme sonrası gereksinimler
Çoğu AM parçasının baskıdan sonra ek çalışması gerekir. Bu, üretim sürecine zaman ve maliyet katar.
Yaygın işleme sonrası adımlar:
Dışarıda üretim nedir?
Dışarıda üretim (SM), katı bir bloktan malzemeyi kaldırarak nesneler oluşturur. Çeşitli endüstrilerde kullanılan geleneksel bir yöntemdir.
Kısa tarih
SM eski zamanlara kadar uzanır. İlk örnekler taş oyma ve ahşap işleme sayılabilir. Modern SM, sanayi devrimi ile gelişti ve hassas takım tezgahlarına yol açtı.
Nasıl Çalışır
SM daha büyük bir malzeme ile başlar. Makineler veya aletler daha sonra istenen şekli oluşturmak için fazla malzemeyi keser.
Ortak teknikler
CNC işleme
Bilgisayar Sayısal Kontrol (CNC) makineleri, malzemeyi kaldırmak için programlanmış talimatları kullanır.
Freze: Dönen Araçlar Kullanarak Malzemeyi Keser
Dönüş: İş parçasını döndürerek silindirik parçaları şekillendirir
Sondaj: Malzemede delikler oluşturur
Lazer kesimi
Bu teknik, malzemeleri kesmek için yüksek güçlü bir lazer kullanır. Kesin ve çeşitli malzemeler üzerinde çalışıyor.
Su jeti kesimi
Waterjet kesim, malzemeleri kesmek için genellikle aşındırıcı parçacıklarla karıştırılan yüksek basınçlı su kullanır.
Plazma kesimi
Plazma kesme, elektriksel olarak iletken bir gaz kullanarak malzemeyi eritir. Metal kesmek için etkilidir.
Elektrikli deşarj işleme (EDM)
EDM, malzemeyi çıkarmak için elektrik deşarjları kullanır. Sert metaller ve karmaşık şekiller için idealdir.
Ek Ayrıntılar
İşleme işlemleri
Öğütme: İnce yüzey kaplamaları için aşındırıcı tekerlekler kullanır
Raybing: Delikleri büyütür ve bitirir
Sıkıcı: Tek noktalı kesme aletleriyle delikleri büyütür
EDM ilkeleri
EDM, bir elektrot ve iş parçası arasında kontrollü elektrik kıvılcımları oluşturarak çalışır.
Lazer kesme parametreleri
Güç: kesme derinliğini belirler
Hız: Kesme kalitesini etkiler
Odaklanma: hassasiyeti etkiler
Su jeti kesme parametreleri
Basınç: tipik olarak 60.000 psi veya daha yüksek
Aşındırıcı akış hızı: kesme hızını ve kalitesini etkiler
Nozul çapı: Kesilen genişliği ve hassasiyeti etkiler
Çıkarma üretiminin avantajları
Dışarıda üretim (SM), endüstriler arasında çok sayıda fayda sunmaktadır. Bu avantajlar onu modern üretimde önemli bir yöntem haline getirir.
Çok sayıda uyumlu malzeme
SM, çok çeşitli malzemelerle çalışır:
Metaller (çelik, alüminyum, titanyum)
Plastik (ABS, PVC, Akrilik)
Kompozitler (karbon fiber, fiberglas)
Odun
Bardak
Taş
Bu çok yönlülük, SM'nin farklı üretim ihtiyaçlarını karşılamasını sağlar.
Yüksek doğruluk ve hassasiyet
SM, son derece doğru parçalar oluşturmada mükemmeldir. Genellikle 0.001 inç kadar küçük olan sıkı toleranslar elde eder.
| Teknik | tipik tolerans |
| CNC Frezeleme | ± 0.0005 ' |
| EDM | ± 0.0001 ' |
| Lazer kesimi | ± 0.003 ' |
Mükemmel yüzey kaplamaları
SM, üstün yüzey kalitesine sahip parçalar üretir. Bu genellikle ek bitirme işlemlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Daha hızlı geniş hacimli üretim
Yüksek hacimli üretim için SM, katkı yöntemlerini geride bırakır:
Çok eksenli CNC makineleri hızlı çalışır
Otomatik araç değiştirme kesinti süresini azaltır
Farklı parçalarda eşzamanlı işlemler
Maliyet etkin yüksek hacimli üretim
Üretim hacmi arttıkça SM daha ekonomik hale gelir. İlk kurulum maliyetleri daha hızlı üretim oranları ile dengelenir.
Büyük ölçekli parça yaratma
SM, büyük bileşenleri kolayca işler. Önemli parçalar gerektiren endüstriler için idealdir:
Havacılık (uçak bileşenleri)
Otomotiv (motor blokları)
İnşaat (yapısal unsurlar)
Çıkarma imalatının dezavantajları
Dışarıda üretim (SM) birçok fayda sunarken, aynı zamanda sınırlamaları da vardır. Etkili uygulama için bu dezavantajları anlamak çok önemlidir.
Daha yüksek malzeme atıkları
SM, parça oluşturmak için malzemeyi kaldırır. Bu işlem önemli bir atık üretir:
Bazı durumlarda malzemenin% 90'ına kadar hurda olabilir
Geri dönüşüm seçenekleri belirli malzemeler için sınırlı olabilir
Atık imhası nedeniyle artan çevresel etki
Sınırlı karmaşık geometri oluşturma
SM karmaşık tasarımlarla mücadele ediyor:
İç boşluklar üretmek zordur
Bazı şekiller birden fazla kurulum veya özel araç gerektirebilir
Bazı karmaşık özelliklerin işlenmesi imkansız olabilir
Daha uzun kurulum süreleri ve daha yüksek takım maliyetleri
SM genellikle kapsamlı bir hazırlık
| gerektirir | : |
| Alet seçimi | Zaman tükeniyor |
| Makine Programlama | Uzmanlık gerektirir |
| Fikstür yaratma | Ek maliyet |
Daha az tasarım esnekliği
SM'deki tasarımları değiştirmek pahalı olabilir:
Değişiklikler yeni araçlar gerektirebilir
Yeniden programlama makineleri genellikle gereklidir
Mevcut kurulumlar eski olabilir
Daha yüksek operatör beceri gereksinimleri
SM makineleri yetenekli operatörler talep eder:
Malzeme özelliklerinin anlaşılması
Kesme hızları ve yem hızları bilgisi
Karmaşık teknik çizimleri yorumlama yeteneği
Takım aşınması ve değiştirme maliyetleri
SM Araçları Zamanla Bozun:
Normal alet değiştirme gereklidir
Yüksek kaliteli araçlar pahalı olabilir
Aşınmış araçlar kısmen kaliteyi etkileyebilir
Katkı maddesinin karşılaştırılması ve ekstraktif üretim
| yönü | katkı maddesi üretimi | ekleme üretimi |
| İşlem | Malzeme katmanları ekleyerek nesneler oluşturur | Nesneler oluşturmak için malzemeyi daha büyük bir parçadan kaldırır |
| Maddi atık | Asgari atık | Yüksek maddi atık |
| Uyumlu malzemeler | Sınırlı (esas olarak plastikler ve bazı metaller) | Geniş menzil (metaller, plastikler, ahşap, cam, taş) |
| Karmaşıklık | Oldukça karmaşık ve karmaşık geometriler üretebilir | Nispeten basit geometriler için daha uygun |
| Kesinlik | Daha az doğru (0.100 mm kadar sıkı toleranslar) | Daha doğru (0.025 mm kadar sıkı toleranslar) |
| Üretim hacmi | Küçük partiler için uygun | Büyük üretim koşuları için ideal |
| Hız | Büyük hacimler için daha yavaş | Büyük hacimler için daha hızlı |
| Maliyet | Küçük miktarlar için daha uygun maliyetli | Büyük miktarlar için daha uygun maliyetli |
| Tasarım esnekliği | Tasarım değişiklikleri için yüksek esneklik | Tasarım değişiklikleri için daha az esnek |
| Yüzey kaplaması | Genellikle işleme sonrası gerektirir | Doğrudan pürüzsüz yüzeyler üretebilir |
| Operatör becerisi | Daha az yetenekli operatör gerektirir | Yüksek vasıflı operatörler gerektirir |
| Ekipman maliyeti | Başlangıç Ekipman Maliyeti Düşük | Daha yüksek başlangıç ekipmanı maliyeti |
| Alet | Minimal takım gerekli | Genellikle gerekli olan kapsamlı takımlar |
| Sürdürülebilirlik | Daha az atık nedeniyle daha sürdürülebilir | Maddi atık nedeniyle daha az sürdürülebilir |
| Dahili özellikler | Kolayca dahili özellikler oluşturabilir | Dahili özellikler oluşturmak zor |
| Boyut Sınırlamaları | Genellikle daha küçük parçalarla sınırlı | Büyük ölçekli parçalar üretebilir |
| İşleme sonrası | Genellikle birden çok adım gerektirir | İlk işlemden sonra daha yüksek tamamlanma seviyesi |
Melez üretim süreçleri
Hibrit üretim, Katkı Üretimi (AM) ve Çıkarma İmalatını (SM) birleştirir. Bu yaklaşım, her iki yöntemin de güçlü yanlarından yararlanır ve üretimde güçlü bir sinerji yaratır.
Tanım ve Avantajlar
Hibrit işlemler AM ve SM tekniklerini entegre eder:
Avantajlar şunları içerir:
Örnek Proses Akışı:
3D NET NET ŞEKİL BASIN
CNC işleme Kesin boyutlar için
Üstün yüzey kaplaması için cila
Ortak uygulamalar
Hibrit Üretim Çeşitli Alanlarda Excels:
| Uygulama | Faydası |
| Alet | Sıkı toleranslı karmaşık tasarımlar |
| Jigler ve armatürler | Dayanıklı kaplamalı özel şekiller |
| Yüksek toleranslı parçalar | Hassas özelliklere sahip karmaşık geometriler |
Hibrit süreçleri kullanan endüstriler:
Havacılık
Otomotiv
Tıbbi cihazlar
Özel üretim
Katkı ve Çıkarma Üretimi Arasında Seçim
Doğru üretim yönteminin seçilmesi çeşitli faktörlere bağlıdır. Her işlem belirgin avantajlar sunar, bu nedenle seçiminizi proje gereksinimleriyle hizalamak çok önemlidir.
Bir üretim yöntemi seçerken dikkate alınması gereken faktörler
Malzeme Gereksinimleri
Malzeme seçimi önemli bir rol oynar. Katkı üretimi (AM) tipik olarak en iyi plastik ve bazı metallerle çalışır, oysa ekstraktif üretim (SM) metaller, plastikler, ahşap ve cam dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeleri işleyebilir. Makinesi zor malzemelere veya daha yüksek dayanıklılığa ihtiyacınız varsa, SM genellikle daha iyi bir seçenektir.
Kısmi karmaşıklık ve tasarım
İç boşluklar veya eklem eklemleri gibi karmaşık geometrilere sahip karmaşık tasarımlar için AM mükemmel, yüksek özelleştirme sağlar. SM, kesin olsa da, son derece karmaşık tasarımlarla mücadele edebilir. Sıkı toleransların gerekli olduğu daha basit veya ara geometriler için daha uygundur.
Üretim hacmi ve ölçeklenebilirlik
AM, hızlı prototipleme veya küçük grup üretimi gibi düşük ve orta üretim hacimleri için idealdir. Büyük ölçekli üretim için SM, özellikle binlerce özdeş parça üretirken çok daha verimlidir. Üretim hacmi arttıkça, SM'nin maliyet etkinliği netleşir.
Teslim süresi ve piyasaya sürülme zamanı
Minimal kurulum ve tasarımdan ürüne hızlı geçiş nedeniyle AM'den kısa bir teslim süresi faydası gerektiren projeler. Bununla birlikte, daha büyük üretim çalışmaları için SM, özellikle metal parçalar için kurulum tamamlandıktan sonra daha hızlı üretim süreleri sunabilir.
Bütçe ve maliyet kısıtlamaları
AM, özellikle prototipleme sırasında küçük, karmaşık parçalar için daha uygun maliyetlidir. Bununla birlikte, SM daha büyük parçalar veya yüksek üretim hacimleri için daha ekonomik hale gelir. SM'de hacim arttıkça ayarlama maliyetleri ve bölüm başına maliyet tipik olarak azalır.
Sürdürülebilirlik hedefleri
AM daha az atık üretir, bu da onu daha sürdürülebilir bir seçenek haline getirir. SM, büyük koşular için daha hızlı olsa da, cips veya hurdalar şeklinde önemli malzeme atıkları üretir. Sürdürülebilirlik temel bir öncelikse, AM daha uygun olabilir.
Katkı maddesi için karar matrisi vs ekstraktif üretim
Aşağıdaki karar matrisi, doğru yöntemi seçmenize yardımcı olacak faktörlerin hızlı bir şekilde karşılaştırılmasını sağlar:
| Faktör | Katkı Üretimi (AM) | Çıkarma Üretimi (SM) |
| Malzeme aralığı | Sınırlı (çoğunlukla plastikler, bazı metaller) | Geniş (metaller, plastikler, ahşap, cam) |
| Kısmen karmaşıklık | Karmaşık, karmaşık tasarımları işler | Daha basit, hassas geometriler için en iyisi |
| Üretim hacmi | Küçük parti, prototip için ideal | Seri üretim için verimli |
| Kurşun zamanı | Daha hızlı kurulum, hızlı geri dönüş | Daha yavaş kurulum, büyük koşular için daha hızlı |
| Maliyet | Büyük parçalar veya metaller için daha pahalı | Daha yüksek hacimlerde daha uygun maliyetli |
| Sürdürülebilirlik | Daha az atık, daha sürdürülebilir | Önemli atık, daha az sürdürülebilir |
Projenizin ihtiyaçlarını her üretim yönteminin güçlü yönleriyle hizalamak için bu matrisi kullanın.
Katkı ve Çıkarma İmalatının Gerçek Dünya Uygulamaları
Katkı Üretimi (AM) ve Çıkarma İmalat (SM) çeşitli endüstrilerde önemli roller oynar. Uygulamaları genişlemeye ve gelişmeye devam ediyor.
Havacılık ve Havacılık
AM: Hafif bileşenler, karmaşık geometriler
SM: Yüksek hassasiyetli motor parçaları, yapısal elemanlar
Otomotiv endüstrisi
AM: Hızlı prototipleme, özel parçalar
SM: Motor blokları, şanzıman bileşenleri
Tıbbi ve diş
AM: Özel implantlar, protezler
SM: Cerrahi aletler, diş kronları
Tüketici Malları ve Elektronikler
AM: Kişiselleştirilmiş Ürünler, Küçük Toplu Ürünler
SM: Akıllı Telefon İletimleri, Dizüstü Bilgisayar Bileşenleri
Endüstriyel Makine ve Takımlar
Mimarlık ve inşaat
AM: Ölçek modelleri, dekoratif unsurlar
SM: Yapısal bileşenler, cephe elemanları
Çözüm
Katkı maddesi ve çıkarıcı üretimin her biri benzersiz güçlü ve zayıf yönlere sahiptir. Karmaşık tasarımlarda ve özelleştirmede mükemmel. SM hassasiyet ve malzeme çok yönlülüğü sunar.
Bu farklılıkları anlamak, bilinçli üretim kararları vermek için çok önemlidir. Bir yöntem seçerken projenizin özel ihtiyaçlarını göz önünde bulundurun.
Malzeme, karmaşıklık, hacim ve maliyet gibi faktörleri değerlendirin. Bu, üretim hedefleriniz için en iyi yaklaşımı seçmenize yardımcı olacaktır.
