Сравнение аддитивного и субтрактивного производства:в чем отличия

В последние годы аддитивное и субтрактивное производство оказало заметное влияние во всем мире. Благодаря техническому прогрессу многие отрасли теперь извлекают выгоду из изобретательского производства различных деталей.

Несмотря на то, что между методами реализации аддитивного и субтрактивного производства существует разница, они оба полагаются друг на друга из-за перекрывающихся режимов применения. Однако процесс изготовления прототипа или детали зависит от других факторов, таких как объем производства и этап разработки продукта.

В этой информативной статье аддитивное производство сравнивается с субтрактивным производством. Мы также выделяем основные различия между двумя производственными процессами, их плюсы и минусы, а также их основные области применения.

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, широко известное как 3D-печать, представляет собой промышленный процесс, управляемый компьютером, который создает 3D-объекты путем нанесения материалов слоями на основной материал.

Суть этого метода заключается в сложении материалов для создания нового объекта. Кроме того, в аддитивном производстве используются различные материалы в зависимости от процесса печати. Эти материалы также варьируются между металлическими сплавами, термореактивными полимерами, композитами и термопластами.

Кроме того, применение технологии AM началось только с аэрокосмической и медицинской промышленности, но теперь распространилось и на другие отрасли. Более того, конечные отрасли, такие как автомобили, нефть, газ и тяжелое оборудование, являются примерами его постоянно расширяющегося охвата.

Типы процессов аддитивного производства

Как правило, стандарты, классифицирующие аддитивное производство, делят его процессы на 7 различных категорий, в том числе:

Выброс связующего

Это процесс аддитивного производства, который включает выборочное нанесение связующего вещества на слой порошка с образованием твердых слоев. Кроме того, материалы, используемые для этого типа процесса 3D-печати, должны быть в гранулированной форме и включать металлы, песок и керамику.

Кроме того, струйное распыление связующего работает с использованием ролика для равномерного распределения порошкообразного материала на строительной платформе. Следующим этапом процесса является селективное нанесение связующего клея на порошкообразный материал. Затем валиком наносится еще один слой порошка поверх предыдущего слоя с клеем, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет сформирован весь объект.

Направленное выделение энергии (DED):

Этот метод представляет собой сложный процесс построения 3D-объектов. В качестве материала обычно используется порошок или металлическая проволока. Материал плавится под действием сфокусированного источника энергии, такого как луч или лазер, а затем выливается точно на платформу здания. Жидкость затвердевает, образуя слой, и процесс повторяется до последней фазы.

Экструзия материала

Процесс работает с помощью клеевого пистолета. Эта функция подает материал в принтер через катушку. Наконечник сопла плавит материал под действием тепла, а затем слой за слоем помещается на платформу для сборки, чтобы затвердеть и сформировать объект. Этот тип является самой дорогой формой аддитивного производства, хотя и с некоторыми ограничениями.

Пороховая смесь Fusion (PBF)

PBF включает в себя различные процессы AM, такие как прямое лазерное спекание металлов (DMLS), селективное лазерное спекание (SLS), селективное термическое спекание (SHS), электронно-лучевое плавление (EBM) и прямое лазерное плавление металлов (DMLM). Кроме того, в этом методе используются лазеры, лучи или печатающие головки для плавления и сплавления тонких слоев материала в 3D. После этого он стряхивает излишки порошка с продукта.

Листовое ламинирование

Двумя основными методами ламинирования являются производство ламинированных объектов (LOM) и производство ультразвуковых добавок (UAM). UAM соединяет тонкие металлические листы с помощью ультразвуковой сварки, а LOM использует в качестве исходного материала бумажные листы с клеевым покрытием, которые лучше всего подходят для визуального и эстетического моделирования объектов.

Фотополимеризация НДС

НДС Фотополимеризация производит объект в ванне с жидкой смолой фотополимера. Процесс фотополимеризации теперь отверждает слой микротонкой смолы с помощью ультрафиолетового освещения. Затем эти световые лучи направляются к объекту с помощью зеркала.

Распыление материала

Этот метод похож на струйную обработку связующим, только в нем используется воск. Операция следует за аналогичным наслоением материала для создания объекта вместо использования клея на порошковом слое. MJ наносит воск на строительную платформу. Большинство производителей отдают предпочтение MJ, поскольку он дешевле и обеспечивает более качественную обработку поверхности с большей точностью.

Плюсы и минусы аддитивного производства

Плюсы

Вот некоторые из преимуществ аддитивного производства.

• Высокая эффективность и отсутствие отходов.
• Быстрый путь от разработки до производства
• Легко создавайте сложные дизайны

Минусы

• Используется ограниченный набор материалов по сравнению с другими процессами.
• Если используются металлы, это может быть дорого.
• Не подходит для крупносерийного производства.

Что такое субтрактивное производство?

Как следует из названия, субтрактивное производство влечет за собой удаление частей объекта для создания нового продукта. Кроме того, это может быть вырезание частей цельного блока из металла, пластика или дерева. Хорошим примером является фрезерный станок, вырезающий отверстия в металле или пластике.

Кроме того, эта производственная технология позволяет проектировать, создавать прототипы и изготавливать материалы для конечного использования. Это также идеальный вариант для мелкосерийного и крупносерийного производства, позволяющий получить особые механические свойства или отделку. Он работает с металлами или смолоподобным алюминием, латунью, АБС-пластиком, делрином, нейлоном, ПЭЭК, ПВХ, плексигласом, поликарбонатом, полипропиленом, а также с деревом.

Кроме того, в субтрактивных производственных технологиях легче согласовать конструкцию с материалом по прочности, гибкости, химической стойкости или другим диэлектрическим свойствам.

Типы субтрактивных производственных процессов

Общие типы субтрактивного производства включают резку, механическую обработку и абразивную обработку. Ниже приведены некоторые подробности о каждом из них.

Лазерная резка

Этот процесс использует лазер для резки различных материалов по форме. Кроме того, материалы, полученные в результате этого процесса, обычно используются в промышленности и искусстве.

В процессе лазерной резки компьютерное числовое управление (ЧПУ) и оптика помогают направлять мощный лазерный луч на материал. Система управления движением помогает гарантировать, что ЧПУ следует желаемому шаблону при резке материала. После этого испарение или струя газа под высоким давлением обеспечивают высококачественную отделку поверхности.

Обработка с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это тип производства, в котором предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение управляет промышленными инструментами и оборудованием. Этот субтрактивный тип производства позволяет выполнить трехмерную резку всего одним набором команд.

Однако перед включением системы ЧПУ необходимо запрограммировать необходимые разрезы в программном обеспечении, которое, в свою очередь, диктует соответствующему оборудованию и машинам, как выполнять заданные размерные обязанности.

Несмотря на вероятность ошибок, которая выше, когда станок с ЧПУ выполняет резку более чем в одном направлении одновременно, генератор кода в системе счисления часто предполагает, что механизмы программирования ЧПУ безупречны. Набор входных данных, известный как программа обработки деталей, определяет размещение инструмента в системе числового программного управления.

Истирание

Процесс истирания включает в себя использование абразива для шлифовки или удаления щеткой частей материала. Абразивы — это грубые вещества, которые шлифуют, шлифуют или полируют материал. Кроме того, они могут удалять материальные части посредством постоянного трения или выравнивать их поверхность. Вы также можете прикрепить абразив к твердой поверхности или добавить его в жидкость в виде суспензии. Для большей эффективности они должны быть тверже, чем материал, который они хотят удалить.

Электроэрозионная обработка (электроэрозионная обработка)

Электроэрозионная обработка — это субтрактивная технология производства, в которой для достижения желаемой формы используются электрические разряды. Также называется искровой обработкой, искровой эрозией, погружением штампа, сжиганием проволоки или эрозией проволоки.

Кроме того, он работает с использованием серии быстро повторяющихся токовых разрядов между двумя электродами (электродами инструмента и электродами заготовки), разделенными диэлектрической жидкостью и находящимися под электрическим напряжением. Кульминацией процесса электроэрозионной обработки является удаление материалов с заготовки. Более того, в этом процессе инструмент и заготовка не соприкасаются физически.

Плюсы и минусы субтрактивного производства

Плюсы

• Это относится к различным материалам, таким как металл, пластик, дерево и композиты.
• Используется для всех форм, таких как отверстия, цилиндры, резьба или плоская поверхность.
• Идеально подходит для получения гладкой поверхности.
• Обеспечивает высокую точность с малым допуском 0,0025 мм

Минусы

• Образовались отходы и стружка. Хотя чипсы можно перерабатывать, они все равно являются отходами
• Это занимает больше времени, чем аддитивное производство.

Аддитивное производство и субтрактивное производство :в чем их отличия?

Аддитивные производственные процессы создают продукты путем добавления материалов слой за слоем, в то время как субтрактивное производство удаляет части твердого материала для создания частей продукта.

Хотя в аддитивных и субтрактивных производственных процессах есть свои способы разработки прототипов и продуктов, они по-разному подходят к производству.

Вот некоторые из заметных различий между аддитивным и субтрактивным производством ниже.

Параметры материала

Сравнивая аддитивное и субтрактивное производство, выбор материалов является одним из основных различий между аддитивным и субтрактивным производством. Узкий диапазон материалов доступен для использования в процессе аддитивного производства. Кроме того, материалы для этого процесса в основном представляют собой производные пластика. К ним относятся керамика, биохимические материалы, термопласты, металлы и смолы, а также некоторые другие материалы, используемые в процессе аддитивного производства.

С другой стороны, субтрактивное производство начинается с цельного куска твердого материала. Кроме того, этим материалом может быть стекло, металл, пластик, дерево, композитный материал или производное пластика.

Достижимая сложность

Когда дело доходит до сложного проектирования между аддитивным и субтрактивным производством, аддитивное производство является идеальным, в то время как субтрактивное производство лучше всего подходит для менее сложных конструкций. Но субтрактивное производство выходит на первый план, когда необходимо производить сложные конструкции большими партиями.

Точность

По сравнению с машинами, используемыми для аддитивного производства, субтрактивные более точны. Кроме того, после печати должна выполняться механическая обработка для достижения высокой точности при использовании аддитивного производства.

Свойства готовых деталей

Изделия, изготовленные с использованием аддитивного производства, часто имеют крошечные поры на поверхности. Кроме того, эти поры часто приводят к структурной слабости и могут привести к загрязнению пищевых продуктов или заражению продуктов, используемых в области медицины. Следовательно, продукты, изготовленные с использованием аддитивных процессов, требуют очистки и отделки для улучшения свойств и внешнего вида продукта.

С другой стороны, продукты, изготовленные с помощью субтрактивных процессов с использованием обработки с числовым программным управлением (ЧПУ), производят более прочные детали. Более того, эти детали также более толерантны и имеют лучшую отделку, чем детали, изготовленные с использованием аддитивного производства.

Варианты отделки поверхности

Вариант отделки поверхности также является фактором, который следует учитывать при сравнении субтрактивного и аддитивного производства.

Аддитивное производство приводит к ухудшению качества поверхности в сочетании со сплавлением в порошковом слое. Часто на изделии видны частично оплавившиеся слои порошка и нагара, что делает поверхность шероховатой.

Кроме того, изделие с шероховатой поверхностью плохо работает с точки зрения усталости и склонно к разрушению. Обработка поверхности или дробеструйная обработка позволяют получить более гладкую поверхность, но они часто не учитывают внутренние поверхности и мелкие детали.

И наоборот, субтрактивное производство с ЧПУ обеспечивает более гладкую поверхность и лучшую точность.

Скорость

Размер партии и вариант использования конструкции определяют скорость процесса аддитивного производства. Кроме того, одно из преимуществ аддитивного производства по сравнению с субтрактивным производством заключается в том, что 3D-печать ускоряет создание прототипов и общее время, необходимое для мелкосерийного производства. Но по сравнению с субтрактивным производством печать одной детали с использованием 3D-печати занимает больше времени. Кроме того, 3D-печать не так быстра для массового производства пластиковых деталей.

Таблица сравнения Аддитивное производство и субтрактивное производство

	Аддитивное производство	Субтрактивное производство
Варианты материалов	Работает с узким диапазоном материалов, в основном с пластиком, производными пластика, биохимическими веществами, смолой и некоторыми металлами	В нем используется более широкий спектр материалов, в том числе; камень, стекло, дерево, пенопласт, металлы и пластмассы
Достижимая сложность	Лучше, чем 5-осевая обработка с ЧПУ при разработке сложных и замысловатых конструкций	Идеально подходит для использования с простой геометрией
Точность	Продукция, произведенная с использованием этого процесса, менее точна, чем традиционный процесс. Самый точный процесс аддитивного производства имеет уровень допуска 0,100 мм	Производит продукцию с большей точностью размеров. С уровнями допуска до 0,025 мм
Свойства готовых деталей	Детали, изготовленные с использованием этой технологии, могут иметь структурные недостатки. Причина в том, что производство происходит послойно, а это ставит под угрозу некоторые свойства	Производимые детали обладают отличной термостойкостью и структурно прочны
Выбор отделки поверхности	Отделка является важным аспектом деталей, изготовленных с использованием этой технологии	Для деталей, изготовленных этим методом, отделка не обязательна
Скорость	Быстрее и дешевле, когда прототип и серийное производство невелики	Быстрее и дешевле, когда прототип состоит из крупных деталей или больших производственных партий

Субтрактивное и аддитивное производство Стоимость:что дороже?

Стоимость оборудования и инструментов

Приобретение и установка прецизионного оборудования для аддитивного производства обходится довольно дорого. Таким образом, инвестиции в оборудование являются самой большой статьей затрат на аддитивное производство.

Для аддитивного производства затраты на инструменты составляют 5% от общей стоимости производства и являются одним из преимуществ аддитивного производства по сравнению с субтрактивным производством.

Кроме того, послойная печать делает процесс аддитивного производства легко адаптируемым для различных продуктов, тем самым снижая затраты. С другой стороны, разработка инструмента важна для каждого субтрактивного производственного процесса.

Затраты на оплату труда

Из-за высокой степени автоматизации обоих методов затраты на рабочую силу составляют небольшую долю от общей стоимости. Упрощение деталей как при аддитивном, так и при субтрактивном производстве помогает сократить трудозатраты.

Более того, упрощение предполагает изменение конструкции изделия с целью уменьшения необходимого количества деталей. Этот редизайн также поможет снизить затраты на производство, сборку и постобработку. Как правило, затраты на рабочую силу составляют менее 10 % производственных затрат в аддитивном производстве.

Материальные затраты

Материалы, используемые в аддитивном производстве, часто стоят дороже, чем материалы, используемые в субтрактивном производстве. По данным международной ассоциации оценки и анализа затрат, материалы для аддитивного производства в пересчете на вес в 8 раз дороже материалов, используемых для субтрактивного производства.

Более того, для определения точной стоимости аддитивного производства используется точный материал и процесс добавления.

Расходы на постобработку

Изготовленные детали часто также требуют последующей обработки для достижения их окончательного состояния. Это часто включает мытье или полировку для улучшения блеска металлических деталей. Кроме того, продукты, произведенные аддитивно, особенно с использованием прецизионной механической системы, требуют удаления излишков материала.

Прежде всего, затраты на постобработку одинаковы для обоих производственных процессов и неизбежны.

Поэтому, если у вас есть потребности в прототипировании и вы хотите получить конкурентоспособное предложение, просто выберите RapidDirect. RapidDirect — это компания, занимающаяся прототипированием, у которой есть собственный завод по быстрому прототипированию, что снижает стоимость прототипирования до 30%. В RapidDirect мы производим детали с жесткими допусками и в короткие сроки. Попробуйте прямо сейчас.

Применения Аддитивное и субтрактивное производство

Приложение для аддитивного производства

Поскольку все больше компаний внедряют методы аддитивного производства и находят творческие способы их сочетания с субтрактивным производством, у него есть широкий спектр применений, в том числе:

• Ювелирное производство
• Аэрокосмическая промышленность
• Улучшение энергопотребления
• Изготовление моделей для промышленности
• Роботизированные и электромеханические системы
• Надежные элементы произвольной формы
• Метаматериалы, электромагнетизм и трехмерная электроника
• Стоматологические и медицинские элементы

Приложение для субтрактивного производства

Этот производственный процесс идеально подходит для производства большими партиями, и его применение включает в себя:

• Изготовление контурного профиля и текстурированных поверхностей
• Режущие элементы для домашнего использования, автомобильной, электронной, аэрокосмической, стоматологической и медицинской промышленности.

Гибридный процесс:внедрение дизайна в прототип

Гибридные системы, как правило, максимизируют преимущества аддитивного производства по сравнению с субтрактивным производством и наоборот. Более того, они сочетают в себе преимущества субтрактивного производства и универсальность аддитивного производства. Обе системы обрабатываются специальными машинами, и они отлично подходят для ремонта сломанных деталей. Гибридное производство упрощает производство сложных деталей, поскольку их можно наслаивать, а затем обрабатывать с помощью фрезерных инструментов.

RapidDirect является сертифицированной компанией (со стандартным регистрационным номером ISO 9001:2015), которая реализует эти производственные процессы от проектирования до прототипов. Мы также производим детали самого высокого качества для удовлетворения потребностей наших клиентов, соблюдая при этом требуемые стандарты.

Кроме того, мы предоставляем мгновенные котировки и гарантируем лучший автоматизированный анализ DfM. Более того, мы достигаем этих процессов с помощью мощных производственных мощностей в сочетании с нашей добросовестной рабочей силой, чтобы обеспечить своевременную доставку деталей самого высокого качества.

Часто задаваемые вопросы

Что лучше? Аддитивное или субтрактивное производство ?

Мир стремится к меньшему количеству отходов, что делает аддитивное производство лучшим вариантом. Кроме того, аддитивное производство имитирует естественные процессы при создании готового продукта путем наслоения. Это менее расточительно, чем субтрактивное производство. Кроме того, он работает быстрее и лучше создает сложные проекты.

Является ли литье под давлением аддитивным или субтрактивным производством?

Является ли аддитивное производство для литья под давлением? Нет, литье под давлением не является ни аддитивным, ни субтрактивным производством. Наоборот, это производственный процесс, который помогает массовому производству. Кроме того, производство здесь происходит путем впрыскивания расплавленного материала в форму. Эта форма будет иметь форму предполагаемого готового продукта.