Аддитивное против субтрактивного производства: раскрытие будущего производства

С ростом принятия аддитивного производства — такой как 3D-печать — особенно в высокотехнологичных отраслях вроде авиакосмики, мы говорим с Рэем Бэгли, директором по управлению продуктом в Spatial, чтобы построить понимание этого увлекательного тренда.

В этом интервью Рэй исследует, как субтрактивное производство — столп производственных процессов десятилетиями — отличается от аддитивного и что последнее предлагает в плане новых выгод и вызовов.

Интервьюер: Давайте начнем с прояснения главной разницы между аддитивным и субтрактивным производством

Рэй Бэгли: В субтрактивном вы начинаете с куска материала и удаляете материал понемногу, пока не достигнете конечной формы. Удаление может быть фрезерованием, токарной обработкой, сверлением, эрозией, шлифовкой или молотом и долотом.

В аддитивном производстве вы начинаете с ничего и добавляете материал понемногу — только в желаемых местах — пока не достигнете конечной формы. Существует много разных аддитивных технологий, но обычно один станок использует только одну из них.

Примеры субтрактивного производства

Интервьюер: Можете привести конкретные примеры субтрактивного производства?

Рэй Бэгли: Самый частый пример субтрактивного производства — обработка. ЧПУ-фрезер имеет вращающийся инструмент и срезает металл. ЧПУ (Computer Numerical Control) позволяет программировать это компьютером для фэнси форм и повторяемости. Фрезерование — самая частая субтрактивная операция.

Токарная обработка на токарном станке, где вы вращаете деталь в неподвижный резак — вторая по распространенности форма субтрактивного производства, в то время как эрозия и шлифовка используются для удаления меньших количеств материала. Существует много субтрактивных подходов и методов, но фрезерование и токарная обработка — самые частые.

Преимущества аддитивного производства

Интервьюер: Каковы главные выгоды, которые аддитивное производство дает, которых нет у субтрактивного?

Рэй Бэгли: В субтрактивном производстве воздух стоит денег. То есть, где бы материал ни должен был быть удален из исходного заготовки — это стоит циклического времени и таким образом денег.

Сложность ограничена тем, что можно удалить; довольно легко спроектировать формы, которые нельзя сделать никакой комбинацией субтрактивных методов.

В аддитивном, сложность (и воздушное пространство) бесплатна, но материал дорог. Органические формы, внутренние проходы, решетки и многие другие формы, поддающиеся печати, но необрабатываемые фрезерованием.

 

Узнайте больше:

• Особенности самых эффективных API для 3D-визуализации в производстве
• Как 3D-визуализация может помочь устранить ошибки в производственном процессе
• Используйте 3D-визуализацию для улучшения ваших производственных процессов

 

Интервьюер: В каких ситуациях имеет смысл использовать каждое?

Рэй Бэгли: Аддитивное лучше, когда у вас разреженный дизайн — как решетка или скелет — с низким соотношением материала к общему объему или, возможно, формы, которые очень сложны и трудны или невозможны для обработки.

Субтрактивное лучше, когда количество материала для удаления из заготовки относительно мало. Блок с несколькими отверстиями или фичами обычно гораздо дешевле обработать фрезерованием, чем печатать.

Проблемы аддитивного производства

Интервьюер: Какие препятствия аддитивному производству преодолеть для более широкого использования?

Рэй Бэгли: Предсказуемость и контроль.

Предсказуемость

Сегодня сложно кому-то купить 3D-принтер и начать надежно печатать детали. Вы должны научиться правильно готовить детали к печати, наносить поддержки, печатать успешно без серьезных дефектов, минимизировать постобработку и контролировать физические свойства результата.

Большинство проходит через ужасное количество экспериментов или неудачных печатей перед тем, как сможет надежно печатать новые дизайны. Все больше этой экспертизы должно быть встроено в ПО, что сократит время до продуктивного использования для нового станка или процесса и увеличит продуктивность установленных станков.

Контроль материала

Процесс и контроль материала — еще один. Если вы покупаете блок титана Ti-6Al-4V и обрабатываете его в деталь, вы будете знать — с высоким уровнем уверенности — чего ожидать от механических свойств этого материала.

Но если вы покупаете тот же материал в порошке и печатаете деталь, конечные свойства материала — учитывая множественные циклы плавления при печати, пористость и большее — становятся резко более неопределенными.

Характеризация и стандартизация всех этих процессных эффектов на свойствах материалов — ключ к приведению аддитивного производства в мейнстрим производства.