Quá trình sản xuất nào tốt hơn, thêm các lớp hoặc loại bỏ vật liệu? Sản xuất phụ gia và trừ khác nhau theo những cách quan trọng. Hiểu những khác biệt này là chìa khóa để chọn phương pháp đúng.
Trong bài đăng này, chúng tôi sẽ khám phá những ưu điểm, hạn chế và ứng dụng trong thế giới thực của họ. Bạn sẽ học cách quyết định giữa hai cách tiếp cận này cho dự án tiếp theo của bạn.
Sản xuất phụ gia là gì?
Sản xuất phụ gia (AM) là một quá trình tạo ra các đối tượng bằng cách thêm lớp vật liệu từng lớp, thường dựa trên mô hình 3D. Không giống như các phương pháp truyền thống, loại bỏ vật liệu, AM xây dựng các bộ phận từ đầu, cho phép thiết kế phức tạp và hiệu quả vật liệu.
Lịch sử ngắn gọn về sản xuất phụ gia
Khái niệm về AM có từ những năm 1980, khi các công nghệ in 3D được giới thiệu lần đầu tiên. Những đổi mới ban đầu nhằm mục đích tạo mẫu nhanh chóng, cung cấp những cách nhanh hơn, giá cả phải chăng hơn để tạo ra các nguyên mẫu sản phẩm. Kể từ đó, AM đã phát triển thành một loạt các ứng dụng công nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô và các lĩnh vực y tế.
Cách sản xuất phụ gia hoạt động
Sản xuất phụ gia bắt đầu với một mô hình CAD. Mô hình được cắt thành các lớp mỏng bằng phần mềm. Máy AM sau đó thêm vật liệu, từng lớp, cho đến khi đối tượng cuối cùng được hình thành. Vật liệu được sử dụng từ nhựa đến kim loại. Tùy thuộc vào quy trình, nó có thể yêu cầu xử lý hậu kỳ, chẳng hạn như làm sạch hoặc bảo dưỡng, để hoàn thành phần.
Kỹ thuật sản xuất phụ gia phổ biến
Một số kỹ thuật nằm dưới chiếc ô của AM, mỗi người cung cấp những lợi thế độc đáo:
In 3D
In 3D là phương pháp AM được công nhận nhiều nhất. Nó xây dựng các vật thể bằng cách phân lớp các vật liệu như nhựa hoặc kim loại. Lý tưởng cho các bộ phận và nguyên mẫu tùy chỉnh, nó có thể truy cập rộng rãi và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng nhỏ hơn.
Thiêu kết laser chọn lọc (SLS)
SLS sử dụng laser để thiêu kết chất liệu bột, điển hình là nhựa hoặc kim loại, thành các phần rắn. Nó được biết đến với việc tạo ra các nguyên mẫu chức năng, bền với hình học phức tạp.
Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM)
FDM hoạt động bằng cách đùn sợi nhựa nhiệt dẻo thông qua vòi phun nước nóng. Nó thường được sử dụng để tạo mẫu và sản xuất các bộ phận nhựa giá rẻ.
Stereolithography (SLA)
SLA sử dụng ánh sáng cực tím để chữa bệnh bằng nhựa chất lỏng từng lớp, tạo ra các phần chính xác cao với kết thúc mịn. Nó phù hợp cho các thiết kế phức tạp và các chi tiết tốt.
Thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS)
DML xây dựng các bộ phận kim loại bằng cách thiêu kết bột kim loại mịn bằng laser. Kỹ thuật này là lý tưởng để sản xuất các thành phần kim loại mạnh, phức tạp cho các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ.
Kỹ thuật sản xuất phụ gia bổ sung
Ngoài các phương pháp thường được biết đến, một số kỹ thuật nâng cao khác có sẵn:
Binder Binder : Một tác nhân liên kết có chọn lọc các lớp bột, tạo ra các cấu trúc phức tạp.
Định cư năng lượng theo chỉ đạo (DED) : Kỹ thuật này sử dụng năng lượng nhiệt tập trung để hợp nhất các vật liệu khi chúng được lắng đọng, thường được sử dụng để sửa chữa hoặc thêm các tính năng vào các bộ phận hiện có.
Vật liệu đùn : Vật liệu được đùn chọn lọc thông qua vòi phun để xây dựng các lớp, thường được sử dụng với nhựa nhiệt dẻo.
Vật liệu dập tắt : Những giọt vật liệu được lắng đọng từng lớp để tạo ra các bộ phận chính xác, thường sử dụng photopolyme.
Tấm tấm : Các tấm vật liệu được lớp liên kết từng lớp, phù hợp cho kim loại và vật liệu tổng hợp.
Photopolyme hóa VAT : Nhựa lỏng được chữa khỏi có chọn lọc bằng ánh sáng để tạo thành các bộ phận rắn, với các ứng dụng trong cả tạo mẫu và sản xuất.
Ưu điểm của sản xuất phụ gia
Sản xuất phụ gia (AM) cung cấp nhiều lợi ích trong các ngành công nghiệp. Những lợi thế này làm cho nó trở thành một người thay đổi trò chơi trong sản xuất hiện đại.
Giảm lãng phí vật liệu
AM chỉ sử dụng vật liệu cần thiết cho sản phẩm cuối cùng. Cách tiếp cận này làm giảm đáng kể chất thải so với các phương pháp truyền thống.
Hình học phức tạp và thiết kế phức tạp
AM vượt trội trong việc tạo ra các hình dạng phức tạp. Nó có thể tạo ra các bộ phận không thể làm với các kỹ thuật thông thường.
Kênh nội bộ
Cấu trúc mạng
Hình thức hữu cơ
Tạo mẫu nhanh hơn và thời gian dẫn ngắn hơn
Tạo mẫu nhanh chóng trở thành hiện thực với AM. Nó cho phép lặp lại nhanh chóng và chu kỳ phát triển sản phẩm nhanh hơn.
| Tạo mẫu truyền thống | AM tạo mẫu |
| Tuần đến tháng | Giờ đến ngày |
| Nhiều bước | Quá trình duy nhất |
| Chi phí công cụ cao | Không có công cụ |
Sản xuất hàng loạt nhỏ hiệu quả về chi phí
AM tỏa sáng trong việc sản xuất số lượng nhỏ. Nó loại bỏ sự cần thiết của khuôn đắt tiền hoặc dụng cụ.
Cải thiện tính bền vững
Việc giảm chất thải chuyển sang cải thiện tính bền vững. AM bảo tồn tài nguyên và năng lượng.
Tiềm năng tùy chỉnh hàng loạt
AM cho phép các sản phẩm may đo theo nhu cầu cá nhân. Điều này mở ra những khả năng mới trong các lĩnh vực khác nhau:
Nhược điểm của sản xuất phụ gia
Trong khi sản xuất phụ gia (AM) cung cấp nhiều lợi ích, nó cũng có những hạn chế. Hiểu những nhược điểm này là rất quan trọng cho ứng dụng hiệu quả của nó.
Tùy chọn vật liệu hạn chế
AM sử dụng ít vật liệu hơn các phương pháp trừ. Hạn chế này có thể hạn chế sử dụng nó trong một số ngành công nghiệp.
Vật liệu AM phổ biến:
Nhựa nhiệt dẻo
Một số kim loại
Một số gốm sứ
Sản xuất khối lượng lớn chậm hơn
AM vượt trội trong các đợt nhỏ nhưng tụt hậu trong sản xuất hàng loạt. Phương pháp truyền thống thường vượt xa nó cho khối lượng lớn.
| Khối lượng sản xuất | AM Tốc độ | tốc độ truyền thống |
| Nhỏ (1-100) | Nhanh | Chậm |
| Trung bình (100-1000) | Vừa phải | Nhanh |
| Lớn (1000+) | Chậm | Rất nhanh |
Chi phí sản xuất quy mô lớn cao hơn
Đối với sản xuất hàng loạt, AM có thể đắt hơn. Chi phí trên mỗi đơn vị không giảm đáng kể với khối lượng.
Độ chính xác phần thấp hơn và hoàn thiện bề mặt
Các bộ phận AM có thể có độ chính xác thấp hơn so với các phần gia công. Bề mặt hoàn thiện của chúng thường đòi hỏi sự cải thiện.
Những thách thức khoan dung chặt chẽ
Đạt được dung sai chặt chẽ là khó khăn với AM. Điều này có thể có vấn đề cho các bộ phận cần phù hợp chính xác.
Yêu cầu sau xử lý
Hầu hết các bộ phận AM cần công việc bổ sung sau khi in. Điều này thêm thời gian và chi phí cho quá trình sản xuất.
Các bước xử lý hậu kỳ phổ biến:
Sản xuất trừ là gì?
Sản xuất trừ (SM) tạo ra các đối tượng bằng cách loại bỏ vật liệu khỏi một khối rắn. Đó là một phương pháp truyền thống được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Lịch sử ngắn gọn
SM có từ thời cổ đại. Các ví dụ ban đầu bao gồm chạm khắc bằng đá và chế biến gỗ. SM hiện đại phát triển với cuộc cách mạng công nghiệp, dẫn đến các công cụ máy móc chính xác.
Cách nó hoạt động
SM bắt đầu với một mảnh vật liệu lớn hơn. Máy móc hoặc công cụ sau đó cắt bỏ vật liệu dư thừa để tạo ra hình dạng mong muốn.
Kỹ thuật phổ biến
Gia công CNC
Máy điều khiển số máy tính (CNC) sử dụng các hướng dẫn được lập trình để loại bỏ vật liệu.
Phay: Cắt vật liệu bằng các công cụ quay
Turn: Hình dạng các bộ phận hình trụ bằng cách xoay phôi
Khoan: tạo ra các lỗ trong vật liệu
Cắt laser
Kỹ thuật này sử dụng laser công suất cao để cắt vật liệu. Nó chính xác và làm việc trên các vật liệu khác nhau.
Cắt nước
Cắt nước sử dụng nước áp suất cao, thường được trộn với các hạt mài mòn, để cắt vật liệu.
Cắt huyết tương
Cắt huyết tương làm tan chảy vật liệu bằng cách sử dụng khí dẫn điện. Nó có hiệu quả để cắt kim loại.
Gia công xả điện (EDM)
EDM sử dụng xả điện để loại bỏ vật liệu. Đó là lý tưởng cho kim loại cứng và hình dạng phức tạp.
Chi tiết bổ sung
Quy trình gia công
~!phoenix_var198_0!~
| ~!phoenix_var198_1!~ | ~!phoenix_var198_2!~ |
| |
| |
| |
~!phoenix_var232_0!~
| ~!phoenix_var232_1!~ | ~!phoenix_var232_2!~ |
| |
| |
| |
~!phoenix_var254_0!~
| ~!phoenix_var254_1!~ | ~!phoenix_var254_2!~ | ~!phoenix_var254_3!~ |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
~!phoenix_var318_0!~ ~!phoenix_var318_1!~
~!phoenix_var321_0!~
| ~!phoenix_var321_1!~ | ~!phoenix_var321_2!~ |
| |
| |
| |
Ma trận quyết định sau đây cung cấp so sánh nhanh các yếu tố để giúp bạn chọn phương pháp phù hợp: Sản xuất trừ
| phụ gia phụ gia | (AM) | (SM) |
| Phạm vi vật chất | Giới hạn (chủ yếu là nhựa, một số kim loại) | Rộng (kim loại, nhựa, gỗ, thủy tinh) |
| Một phần phức tạp | Xử lý các thiết kế phức tạp, phức tạp | Tốt nhất cho đơn giản hơn, hình học chính xác |
| Khối lượng sản xuất | Lý tưởng cho hàng loạt nhỏ, tạo mẫu | Hiệu quả cho sản xuất hàng loạt |
| Thời gian dẫn đầu | Thiết lập nhanh hơn, quay vòng nhanh | Thiết lập chậm hơn, nhanh hơn để chạy lớn |
| Trị giá | Đắt hơn cho các bộ phận hoặc kim loại lớn | Hiệu quả hơn về chi phí ở khối lượng cao hơn |
| Bền vững | Ít lãng phí hơn, bền vững hơn | Chất thải đáng kể, ít bền vững hơn |
Sử dụng ma trận này để sắp xếp nhu cầu của dự án với các thế mạnh của từng phương pháp sản xuất.
Các ứng dụng trong thế giới thực của sản xuất phụ gia và trừ
Sản xuất phụ gia (AM) và sản xuất trừ (SM) đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Các ứng dụng của họ tiếp tục mở rộng và phát triển.
Không gian vũ trụ và hàng không
AM: Các thành phần nhẹ, hình học phức tạp
SM: Các bộ phận động cơ chính xác cao, các yếu tố cấu trúc
Ngành công nghiệp ô tô
AM: Tạo mẫu nhanh, các bộ phận tùy chỉnh
SM: Khối động cơ, các thành phần truyền tải
Y tế và nha khoa
AM: Cấy ghép tùy chỉnh, chân giả
SM: Dụng cụ phẫu thuật, vương miện nha khoa
Hàng tiêu dùng và Điện tử
AM: Sản phẩm được cá nhân hóa, các mặt hàng hàng loạt
SM: Vỏ điện thoại thông minh, các thành phần máy tính xách tay
Máy móc và dụng cụ công nghiệp
Kiến trúc và xây dựng
AM: Mô hình quy mô, các yếu tố trang trí
SM: Các thành phần cấu trúc, các yếu tố mặt tiền
Phần kết luận
Sản xuất phụ gia và trừ mỗi người có điểm mạnh và điểm yếu duy nhất. AM vượt trội trong các thiết kế phức tạp và tùy chỉnh. SM cung cấp độ chính xác và tính linh hoạt vật chất.
Hiểu những khác biệt này là rất quan trọng để đưa ra quyết định sản xuất sáng suốt. Hãy xem xét các nhu cầu cụ thể của dự án của bạn khi chọn một phương pháp.
Đánh giá các yếu tố như vật liệu, độ phức tạp, khối lượng và chi phí. Điều này sẽ giúp bạn chọn cách tiếp cận tốt nhất cho các mục tiêu sản xuất của bạn.
