Аддитивное производство против субтрактивного производства

Аддитивные и субтрактивные производственные процессы стимулируют развитие всех отраслей промышленности по всему миру. Все процессы, используемые в производстве, попадают в одну из этих двух категорий. Оба имеют свои собственные приложения, преимущества и недостатки. Эти факторы лучше всего понять, сравнивая аддитивные и субтрактивные производственные процессы бок о бок.

Поэтому профессионалы часто спрашивают подробности о каждом из этих методов. Понимание их тонкостей помогает в выборе правильного процесса для работы. Это экономит время и ресурсы и обеспечивает высокое качество результатов.

В этой статье подробно сравниваются процессы аддитивного производства (3D- печати) и субтрактивного производства. Прочитав представленную здесь информацию, вы сможете принять взвешенное решение о том, какой метод выбрать.

Каковы основные различия между аддитивными и субтрактивными производственными процессами?

Основные принципы работы аддитивных и субтрактивных производственных процессов различаются. Процесс аддитивного производства работает путем добавления материала в нужную форму. С другой стороны, субтрактивные производственные процессы работают путем удаления материала с заготовки. В процессах удаления материала могут использоваться трение, эрозия, нагревание или острые инструменты.

Итак, в аддитивном производстве вы начинаете с нуля и заканчиваете готовой деталью. Однако в субтрактивном производстве вы начинаете с большого куска заготовки и удаляете материал, чтобы получить конечный продукт.

Сравнение аддитивного и субтрактивного производства

Аддитивное и субтрактивное производство различаются по всем важным параметрам. Давайте исследуем, как они работают по каждому параметру.

материальные отходы

Отходы материалов могут иметь важное значение при производстве деталей из драгоценных металлов или неметаллических деталей. Сокращение отходов материалов снижает затраты и приносит пользу окружающей среде.

Аддитивное производство: в процессе аддитивного производства отходы материалов минимальны. Эти процессы предназначены для добавления материала, а не для его удаления.
Субтрактивное производство: Материальные отходы субтрактивного производственного процесса высоки. Эти процессы вырезают большое количество материала для создания конечного продукта. В некоторых случаях удаленный материал не подлежит вторичной переработке.

точность

Точность важна для проектов, требующих согласованности или квадратичной подгонки. Допуски в производственном процессе определяют точность. Более высокий допуск означает более низкую точность и наоборот.

Аддитивное производство: процессы аддитивного производства часто менее точны. Это связано с тем, что добавление материала не так контролируемо, как удаление материала. Кроме того, материал неконтролируемо расширяется при охлаждении, что еще больше снижает точность.
Субтрактивное производство. Субтрактивные производственные процессы часто очень точны. Это связано с контролируемым процессом обработки и небольшими режущими инструментами.

поддерживающий материал

Ни аддитивные, ни субтрактивные производственные процессы не могут производить все материалы. Для каждого из этих процессов есть подходящие материалы, которые можно использовать.

Аддитивное производство. Процессы аддитивного производства ограничены в плане выбора материалов. Они подходят только для некоторых пластиков и металлов. Такие материалы, как древесина, не могут подвергаться аддитивным производственным процессам.
Субтрактивное производство. Методы субтрактивного производства применимы ко всем возможным материалам. Даже такие материалы, как дерево и стекло, могут быть изготовлены с использованием многих субтрактивных производственных технологий.

делать сложные формы

Многие изделия имеют сложные формы и замысловатую геометрию. Сложные фигуры, не относящиеся к стандартному набору фигур, такие как сферы, кубы, прямоугольные параллелепипеды и т. д.

Аддитивное производство: процесс аддитивного производства может создавать сложные формы. Использование аддитивных технологий требует форм сложной формы.
Субтрактивное производство. Методы субтрактивного производства также позволяют создавать сложные детали. Субтрактивное производство может создавать довольно сложные формы из-за большей точности и совместимости с несколькими осями.

Изготовление закрытых полых деталей

Производство

Производственный процесс, подходящий для мелкосерийного производства, может не подходить для крупносерийного производства. Аддитивные и субтрактивные производственные процессы имеют очень разные характеристики в разных производственных циклах.

Аддитивное производство: Аддитивное производство идеально подходит для изготовления деталей небольшими партиями. Этот процесс требует пресс-формы для создания детали. Кроме того, следует учитывать этап охлаждения.
Субтрактивное производство. Субтрактивное производство больше подходит для крупносерийного производства. Многоосевая обработка с ЧПУ позволяет производить детали на очень высоких скоростях.

скорость изготовления

Более высокие скорости производства означают, что для изготовления каждой детали требуется меньше времени. Это может обеспечить более высокую пропускную способность в заданное время.

Аддитивное производство. Аддитивное производство работает медленнее субтрактивного производства. Однако для небольших партий мелких деталей аддитивное производство может быть более быстрым методом.
Субтрактивное производство: Субтрактивное производство обычно быстрее, чем аддитивное производство. Однако у этого процесса может быть некоторое время выполнения, что делает его более подходящим для крупносерийного производства. Это также быстрее при изготовлении крупных деталей.

обработка поверхности

Обработка поверхности во время производства может устранить необходимость во вторичных процессах отделки. Это экономит затраты и время в общем времени производства детали.

Аддитивное производство: Аддитивное производство не имеет вариантов обработки поверхности. Окончательная отделка может иметь множество дефектов поверхности. Поэтому обычно требуется вторичная отделка.
Субтрактивное производство: Субтрактивное производство обеспечивает гладкую поверхность поверхностей. Кроме того, такие процессы, как обработка на станках с ЧПУ, могут предоставлять различные варианты чистовой обработки.

операторские навыки

Процессы, требующие высокой квалификации операторов, могут быть сложными или дорогостоящими в выполнении. Таким образом, навыки оператора имеют значение при сравнении этих двух производственных технологий.

Аддитивное производство: Аддитивное производство не требует высококвалифицированных операторов. Это связано с простотой оборудования и механизмов, используемых в аддитивном производстве.
Субтрактивное производство. В субтрактивном производственном процессе используется тяжелое оборудование, такое как станки с ЧПУ. Поэтому требуется опытный оператор.

индивидуальные

Функция настройки полезна для производителей, которые участвуют в процессе прототипирования или создают продукты на заказ. Настройка также полезна для включения отзывов клиентов в продукты.

Аддитивное производство: процесс аддитивного производства не предлагает никакой степени настройки. В этих процессах используется форма или модель желаемой формы детали. Для любой настройки форма должна быть воссоздана с нуля.
Субтрактивное производство. Субтрактивный производственный процесс легко настраивается. Любая настройка может быть реализована простой модификацией в программе.

Безопасность

Безопасность производственного процесса имеет первостепенное значение для сотрудников. Протоколы безопасности, ориентированные на производственный процесс, имеют решающее значение для начинающих или неопытных профессионалов.

Аддитивное производство. Процессы аддитивного производства относительно безопаснее, поскольку в них не используются острые инструменты. Однако при обработке пластика они выделяют ядовитые пары.
Субтрактивное производство: из-за типа оборудования субтрактивный производственный процесс требует обучения технике безопасности. Эти машины имеют острые инструменты, которые могут легко проткнуть тело. Поэтому при эксплуатации этой машины требуются подробные инструкции по технике безопасности.

Что такое аддитивное производство?

Процесс аддитивного производства означает создание деталей путем осаждения материала. Материал изначально существует в виде нитей, смолы или гранул. Он нагревается и превращается в нужные части с помощью различных процессов. Аддитивное производство представляет собой упрощенный и простой производственный процесс.

Распространенные технологии аддитивного производства

Существует множество различных технологий аддитивного производства, которые широко используются. Некоторые часто используемые методы:

SLS-3D-печать
литье под давлением
экструзия материала
порошковая смесь
прямое выделение энергии
струйное вяжущее
Ламинирование листов
впрыск материала
Агрегация НДС
Прямое лазерное спекание металла
стереолитография
электронно-лучевая плавка
Селективное лазерное спекание
селективное лазерное плавление
Моделирование наплавленных отложений

Плюсы и минусы аддитивного производства

У технологии аддитивного производства много преимуществ и недостатков. Давайте пройдемся по ним один за другим:

преимущество

Сокращение отходов: основное преимущество этих процессов заключается в том, что они сокращают отходы материалов.
Сокращение инструментов: затраты на инструменты для этих процессов очень низкие.
Build-to-Demand: этот метод соответствует цели Build-to-Demand.
Время выполнения заказа: время выполнения заказа для аддитивного производства короткое.
Устойчивое развитие: Низкий уровень отходов материала делает аддитивное производство устойчивым процессом.
Кастомизация: Такие процессы, как 3D-печать, предлагают хорошие возможности для персонализации.
Диапазон материалов: эти процессы поддерживают множество различных материалов, таких как металлы, пластмассы и керамика. Есть также много материалов, которые они не могут использовать, например, твердая древесина.
Сложные детали. С помощью аддитивного производства можно создавать сложные детали и элементы интерьера, например вентиляционные отверстия.

недостаток

Отделка поверхности: Детали, изготовленные с помощью этих процессов, имеют множество дефектов поверхности. Почти всегда требуется вторичная отделка.
Производительность: эти процессы не подходят для массового производства.
Контроль качества: Плохой контроль качества и отсутствие последовательности.
Ограничения по материалам: есть много материалов, которые нельзя обрабатывать аддитивно. Любой материал, который не плавится легко, трудно использовать в аддитивном процессе. Поэтому выбор материалов в основном ограничивается термопластами и некоторыми металлами.

Когда использовать аддитивное производство?

Аддитивное производство идеально подходит для производства мелких деталей небольшими партиями. Его также можно использовать для изготовления деталей с внутренней геометрией. Например, аддитивное производство позволяет создавать детали со встроенными вентиляционными отверстиями. Машины для аддитивного производства, такие как 3D-печать, идеально подходят для небольших процессов прототипирования.

Что такое субтрактивный производственный процесс?

Субтрактивные производственные процессы относятся к производству путем удаления материала. Он начинается с больших блоков и удаляет материал посредством контролируемой механической обработки . Исходный материал может представлять собой твердый блок, цилиндр, лист или другую форму.

Общие методы субтрактивного производства

Несколько методов субтрактивного производства используются в различных масштабах в производственном секторе. Некоторые распространенные процедуры вычитания:

фрезерный станок с ЧПУ
Превращение
токарный станок
инструмент для лазерной резки
инструмент для гидроабразивной резки
бурение
электроэрозионная обработка
шлифовка
Развёртывание

Плюсы и минусы субтрактивного производства

Субтрактивное производство хорошо справляется со своей задачей. В этом процессе также могут быть небольшие недостатки. Давайте обсудим плюсы и минусы один за другим:

Преимущества субтрактивного производства

Высокая точность: субтрактивное производство имеет очень высокую точность. Любое требование, где важна точность, использует этот метод.
Компьютерное числовое управление (ЧПУ): все процессы вычитания могут использовать компьютерное числовое управление. ЧПУ автоматизирует весь рабочий процесс той или иной техники.
Чистота поверхности: обработка с ЧПУ позволяет получить очень гладкую поверхность. Обычно готовое изделие не требует вторичной отделки.
Сложность: субтрактивное производство позволяет производить детали очень сложной конструкции. Например, обработка с ЧПУ может использоваться для резьбы по дереву.
Скорость: эти методы изготавливают детали на очень высоких скоростях. Поскольку материал не плавится, остывания ждать не нужно.
Индивидуальная настройка: любые изменения в конструкции могут быть выполнены с помощью незначительных корректировок программного обеспечения САПР.
Ошибки: моделирование программного обеспечения CAD также может проверять наличие ошибок на этапе проектирования или программирования.
Универсальность: эти методы применимы к любому материалу, независимо от его физических свойств.
Вторичная обработка: эти методы не требуют постобработки. Это экономит время и деньги.
Модификации: субтрактивное производство позволяет модифицировать существующие детали. Это удобно при обслуживании.

недостаток

Отходы: основным недостатком этих процессов является образование отходов. Отходы увеличиваются в массовом производстве.
Стоимость: стоимость оборудования для субтрактивного производства намного выше, чем стоимость оборудования для аддитивного производства. Поэтому он не подходит для мелкосерийного производства.
Воздействие на окружающую среду: Отходы больших объемов ресурсов могут оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Износ инструмента: износ инструмента ускоряется при субтрактивном производстве. Это еще больше увеличивает отходы и стоимость.
Безопасность: Острые режущие инструменты при субтрактивном производстве могут представлять угрозу безопасности.
Материальная пыль: эта технология удаляет материалы, которые создают пыль на рабочем месте.
Потребление энергии: в этих процессах используется тяжелое оборудование и потребляется много электроэнергии.

Когда использовать субтрактивное производство?

Субтрактивное производство хорошо подходит, когда речь идет о точности и согласованности. Сюда входят такие отрасли, как автомобилестроение и бытовая электроника. Кроме того, детали, требующие высокого качества отделки, также являются субтрактивными.

Как выбрать между аддитивным и субтрактивным производством?

Выбор между аддитивным и субтрактивным производством можно сделать, оценив определенные факторы. Эти факторы:

Тип материала : подумайте, какой материал требуется для вашей детали. Материал позволяет легко сделать выбор между аддитивным и субтрактивным производством. Для термопластов аддитивное производство обеспечивает экономию средств. Для металлов и сплавов субтрактивные процессы дают лучшие результаты.
Объем производства : субтрактивное производство лучше подходит для крупносерийного производства. Аддитивное производство может снизить затраты на небольшие партии.
Устойчивое развитие : если цель состоит в том, чтобы свести к минимуму отходы, лучше использовать аддитивное производство. Там, где устойчивость может быть нарушена другими факторами, вычитание может дать лучшие результаты.
Точность : Для высокой точности используйте субтрактивные методы производства.
Обучение операторов : аддитивные процессы могут быть простыми, если у вас низкоквалифицированная рабочая сила. Вычитание работает хорошо, если обучение не является проблемой.
Стоимость : для небольших партий мелких деталей аддитивный процесс может сэкономить затраты. Вычитающая обработка предлагает самую низкую стоимость для больших деталей и больших объемов.
Дизайн детали : для деталей сложной конструкции лучшим вариантом может быть субтрактивное производство. Для деталей с внутренними элементами, такими как вентиляционные отверстия, аддитивная обработка является лучшим вариантом.

Стоимость аддитивного и субтрактивного производства

Существует множество различных затрат, связанных с аддитивными и субтрактивными производственными процессами. Ниже приведена разбивка этих сборов:

Оборудование: субтрактивные машины намного дороже в обработке, чем машины для аддитивного производства. Однако стоимость инструментов для аддитивных процессов выше, чем для субтрактивных процессов.
Материалы: Стоимость материала аддитивного процесса относительно высока. Это связано с тем, что в аддитивной технологии используются специальные материалы, которые можно нагревать.
Вторичная обработка: затраты на вторичную обработку при аддитивном производстве относительно высоки. Это связано с тем, что процесс вычитания может обеспечить гладкую поверхность детали.
Труд: процессы сложения и вычитания автоматизированы. Поэтому трудозатраты обычно одинаковы для каждого процесса. Важно отметить, что возможности автоматизации ЧПУ превосходят дополнительные опции. Это связано со способностью ЧПУ работать с несколькими осями.
Электричество: как аддитивные, так и субтрактивные производственные машины работают на электричестве. Однако вычитающие машины имеют более высокое энергопотребление. Это приводит к увеличению затрат на электроэнергию.
Утилизация отходов: процесс вычитания увеличивает стоимость утилизации отходов. Некоторые из них могут быть переработаны, но за утилизацию все равно придется платить.

примечание

Выбор между аддитивным и субтрактивным производством не очевиден. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Таким образом, технология должна быть выбрана в соответствии с желаемым применением.

BE-CU.COM может помочь определить, какая технология между аддитивным и субтрактивным производством лучше соответствует вашим требованиям. BE-CU предоставляет услуги по производству и прототипированию по запросу в каждой из этих областей . Эксперты BE-CU также готовы ответить на любые ваши вопросы о аддитивных и субтрактивных производственных процессах.