¿Sabes qué proceso de fabricación es mejor para tu producto: sustractivo o aditivo? Comprender las diferencias entre estos dos procesos le ayudará a tomar decisiones informadas sobre su próximo proyecto. Exploraremos sus diferencias y veremos cómo pueden afectar sus objetivos de producción.
La fabricación sustractiva implica retirar el material de un bloque para lograr una forma específica. Por el contrario, la fabricación aditiva crea objetos capa por capa, normalmente utilizando tecnología de impresora 3D. Cada uno tiene sus puntos fuertes: el sustractivo ofrece precisión, mientras que el aditivo permite geometrías complejas con menos desperdicio de material.
Conceptos básicos de fabricación aditiva
La fabricación aditiva, o FA, es a menudo sinónimo de Impresión 3d. Este método crea estructuras complejas, livianas y detalladas mediante la creación de diseños digitales capa por capa.
¿Qué es un proceso de fabricación aditiva?
Este proceso comienza con un diseño digital, generalmente creado utilizando un software de diseño asistido por computadora. Luego, el modelo se corta en capas finas y se imprime individualmente para crear un objeto tridimensional. Las capas se fusionan hasta completar el objeto.
Tipos de tecnologías de fabricación aditiva
La Fabricación Aditiva comprende varias tecnologías, cada una adaptada a diferentes materiales y aplicaciones.
Estereolitografía (SLA)
La técnica SLA utiliza un láser ultravioleta para solidificar el fotopolímero capa por capa. Esta técnica se conoce como acabado suave y de alta precisión.
Modelado por deposición fundida
FDM es un proceso que implica extruir filamentos de termoplástico a través de una boquilla calentada y colocar el material en capas.
Sinterización por láser selectiva
SLS utiliza un láser para sinterizar los materiales en polvo, formando una estructura sólida.
Sinterización directa por láser de metales
DMLS es similar a SLS porque utiliza metales en polvo sinterizados por láser para crear componentes metálicos densos y complejos.
Conceptos básicos de fabricación sustractiva
La fabricación sustractiva implica ahuecar o quitar secciones de material de un objeto sólido, como metal o plástico, para crear un producto final.
¿Qué es el proceso de fabricación sustractiva?
El proceso comienza con una varilla, lámina o bloque sólido de material, al que luego se le da forma precisa utilizando diferentes instrumentos de corte y fresado. A menudo se utilizan máquinas de control numérico por computadora para guiar estas herramientas. Esto permite una alta precisión, eficiencia y repetibilidad.
Técnicas comunes
La fabricación sustractiva abarca una variedad de técnicas, cada una de las cuales se adapta a materiales y aplicaciones específicos.
Mecanizado CNC
Mecanizado CNC utiliza máquinas controladas por computadora para eliminar material con alta precisión.
Corte por láser
Corte por láser Es cortar o grabar un material utilizando un rayo láser.
Molienda
El proceso de molienda Implica instrumentos de corte giratorios que eliminan el material. El fresado puede crear muchas características, incluidos contornos, ranuras y agujeros.
Torno
El material se moldea girándolo contra un instrumento de corte. Esta técnica se utiliza principalmente para piezas cilíndricas y produce resultados precisos y consistentes.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
La electroerosión elimina el material mediante descargas eléctricas. Este método es muy eficaz cuando se trabaja con materiales complejos o intrincados.
Ventajas y desventajas de la fabricación aditiva
Beneficios
- Residuos reducidos: La fabricación aditiva construye piezas capa por capa, lo que reduce significativamente el material de desecho en comparación con los métodos de fabricación tradicionales.
- Utillaje reducido: Con este método, necesitará menos herramientas. No necesitará ninguna herramienta personalizada. Esto reduce el tiempo y los costos de configuración.
- Producción bajo demanda: Permite producir según las necesidades, sin grandes inventarios. Esto reduce los costos de almacenamiento y los gastos generales.
- Tiempo de espera: Acelera el desarrollo al permitir prototipos rápidos y ajustes más rápidos.
- Sostenibilidad: El uso de material biodegradable y menos residuos mejorará el respeto al medio ambiente de los procesos de fabricación.
- Partes complejas: Facilita la creación de diseños intrincados y complejos que son difíciles de lograr utilizando métodos sustractivos.
Desventajas
- Acabados superficiales: La suavidad y precisión requeridas para las piezas fabricadas sustractivamente a menudo requieren procesos de acabado adicionales.
- Volumen de producción: Aunque es adecuado para la creación de prototipos, los lotes pequeños y la ampliación a grandes volúmenes de producción pueden resultar menos rentables.
- Control de calidad: La variabilidad puede provocar una producción inconsistente, lo que requiere controles de calidad estrictos.
- Limitación de materiales: Sólo se puede utilizar un número limitado de materiales para la fabricación aditiva.
Fabricación sustractiva: ventajas y desventajas
Beneficios
- Alta precisión: Los métodos sustractivos son conocidos por su precisión y su capacidad para lograr tolerancias más estrictas.
- Acabado de la superficie: Proporciona excelentes acabados superficiales directamente desde la máquina. Esto elimina la necesidad de procesamiento adicional.
- Complejidad: Capaz de producir características complejas, incluidas estructuras internas y socavados, con control de precisión.
- Velocidad： La fabricación deductiva es más rápida para materiales y geometrías de piezas específicas.
- Versatilidad: Se puede utilizar con muchos materiales, incluidos metales y plásticos.
- Modificaciones: Las modificaciones son accesibles, especialmente si comienzas con un bloque sólido.
Desventajas
- Desperdiciar: Esto se caracteriza por la eliminación de cantidades importantes de material. Esto conduce a una mayor tasa de desperdicio de materias primas.
- Costos: Altos costos de maquinaria, herramientas y configuración para producción de bajo volumen.
- Desgaste de la herramienta: Las herramientas se desgastan por procesos mecánicos, requiriendo reemplazo y mantenimiento.
- Seguridad: La retirada de material y herramientas afiladas puede provocar riesgos de seguridad.
- Polvo de materiales: El polvo y las partículas producidas por el material pueden requerir soluciones de extracción únicas para mantener un entorno de trabajo seguro.
- Consumo de energía: En general, los métodos aditivos consumen más energía por unidad de producción.
Fabricación aditiva versus fabricación sustractiva: aplicaciones
Fabricación aditiva: aplicaciones
La fabricación aditiva se adapta a industrias y aplicaciones específicas que requieren personalización, complejidad y creación de prototipos.
- Creación de prototipos： Itere rápidamente conceptos de diseño sin herramientas costosas
- Dispositivos médicos personalizados: Producción de dispositivos dentales y protésicos a medida para pacientes individuales.
- Componentes aeroespaciales: Componentes complejos y livianos que reducen el peso de la aeronave y aumentan la eficiencia del combustible.
- Industria automotriz: Componentes personalizados para modelos de tiradas limitadas y componentes complejos que son demasiado complejos para la fabricación convencional.
- Joyería y arte: Permite patrones y diseños complejos que son imposibles o difíciles de lograr con métodos tradicionales.
- Arquitectura: Componentes y modelos arquitectónicos complejos que requieren detalles finos.
Fabricación sustractiva: Aplicaciones
La fabricación sustractiva es la solución ideal para aplicaciones que requieren alta precisión, acabados superficiales superiores y propiedades de materiales, que son difíciles de lograr utilizando AM.
- Producción en masa: Produzca grandes volúmenes de piezas de manera eficiente con consistencia en calidad y precisión.
- Maquinaria industrial: Componentes que requieren durabilidad y alta tolerancia, como engranajes, accesorios y otros componentes.
- Electrónica de consumo Piezas como carcasas y soportes que cumplen con altos estándares estéticos y funcionales.
- Producción automotriz: Piezas de alta resistencia para uso en automóviles, como componentes de motores y miembros estructurales.
- Industria aeroespacial: Componentes críticos de alta resistencia, como conjuntos de trenes de aterrizaje y palas.
- Implantes médicos: Implantes de Titanio para Ortopedia que requieren excelentes propiedades del material.
Compare la fabricación aditiva con la fabricación sustractiva
Aquí hay una tabla que compara rápidamente la fabricación aditiva y la fabricación sustractiva.
| Característica | Fabricación aditiva | Fabricación sustractiva |
|---|---|---|
| Materiales usados | Plásticos, metales, cerámicas, resinas. | Cualquier material sólido, predominantemente metales. |
| Generacion de residuos | Mínimo, se construye a partir de la nada. | Alto, ya que se retira material de un bloque más grande |
| Costos de herramientas | Bajo o nulo, ya que no se requieren herramientas especiales | Alto, debido a la necesidad de herramientas de corte específicas |
| Complejidad de las piezas | Alto, puede crear geometrías complejas fácilmente. | Limitado a áreas accesibles mediante herramientas de corte. |
| Velocidad de producción | Más lento para la producción a granel, más rápido para los prototipos | Más rápido para tiradas de gran volumen, más lento para prototipos |
| Calidad de acabado | Puede requerir posprocesamiento para un acabado suave. | Acabados de alta calidad conseguidos directamente |
| Rentabilidad | Más rentable para lotes pequeños o artículos personalizados | Más rentable para grandes tiradas de producción |
| Precisión | Menos preciso, mejoras en curso | Altamente preciso, adecuado para piezas críticas |
| Flexibilidad | Diseños altos y fáciles de cambiar digitalmente. | Bajo, requiere reequipamiento para cambios de diseño |
| Consumo de energía | Más bajo en muchos casos, pero depende del material y de la máquina. | Generalmente mayor debido al funcionamiento de las herramientas y al desperdicio de material. |
| Aplicaciones ideales | Creación de prototipos, dispositivos médicos personalizados, piezas aeroespaciales. | Producción en masa, piezas industriales, bienes de consumo. |
Elija entre Fabricación Aditiva o Fabricación Sustractiva
¿Cuándo debería utilizar la tecnología de fabricación aditiva?
La Fabricación Aditiva es la mejor solución en muchos escenarios.
- Creación rápida de prototipos: AM es una excelente herramienta para la creación rápida de prototipos. Le permite realizar cambios e iteraciones sin cambiar las herramientas.
- Geometrías complejas: AM se destaca en la producción de piezas con geometrías intrincadas o complejas.
- Personalización: AM ofrece la flexibilidad que necesita sin agregar ningún costo adicional.
- Reducción de peso: En industrias como la aeroespacial y la automotriz, la reducción de peso puede afectar significativamente el rendimiento y la eficiencia.
- Herramientas y accesorios: Puedo crear rápidamente herramientas y accesorios especializados.
¿Cuándo debería utilizar métodos de fabricación sustractiva?
La fabricación sustractiva es el método preferido en estas circunstancias.
- Producción de alto volumen: En grandes tiradas de producción, SM puede ser más rentable y eficiente debido a sus tasas de eliminación de material más rápidas y su reducción de desperdicios.
- Propiedades materiales: La SM suele ser más eficaz cuando se necesitan propiedades materiales.
- Acabado superficial y precisión: SM suele ser superior si se requiere que una pieza tenga un acabado superficial de alta calidad con tolerancias estrictas.
- Simplicidad y velocidad para ciertos diseños: SM es más rápido a la hora de configurar y completar piezas con complejidad geométrica simple.
- Componentes importantes: SM ahora puede manejar componentes importantes de manera más eficiente.
Costo de la fabricación aditiva frente a la fabricación sustractiva
Al comparar los costos entre la fabricación aditiva y la fabricación sustractiva, varios factores afectan el costo total de cada método. Para ayudarlo a comprender el impacto financiero de cada método, aquí hay un desglose:
Inversión inicial
- Fabricación aditiva: En general, las herramientas sustractivas requieren una inversión inicial mayor.
- Fabricación sustractiva: El CNC y otras máquinas sustractivas pueden ser costosas, especialmente para capacidades de alta precisión o gran escala.
Los costos de materiales
- Fabricación aditiva: El costo por unidad de material puede ser mayor debido a los materiales únicos necesarios (p. ej., polvos metálicos y polímeros específicos). También puede reducir los costos de desperdicio porque es más eficiente en el uso de materiales.
- Fabricación sustractiva: Aunque los materiales a granel pueden costar menos por unidad, se debe considerar una cantidad significativa de desperdicio de material en el costo total.
Costes laborales
- Fabricación aditiva Requiere menos mano de obra porque las máquinas pueden manejar la mayor parte del proceso por sí mismas una vez que se inicia la impresión.
- Fabricación sustractiva Requiere mano de obra calificada para la operación de maquinaria, montajes y operaciones continuas.
Costos de operacion
- Fabricación aditiva: Los costos operativos se pueden reducir ya que la fabricación implica menos pasos.
- Fabricación sustractiva: Mayor consumo energético debido a la naturaleza de los procesos de corte, taladrado o fresado. Además, el coste de sustitución de herramientas y el desgaste de las mismas aumentan los costes operativos.
Volumen y velocidad de producción
- Fabricación aditiva: Más económico para tiradas de producción pequeñas o complejas.
- Fabricación sustractiva: Más económico a escala ya que el costo por artículo disminuye dramáticamente con volúmenes de producción más significativos.
Plazo de entrega y flexibilidad
- Fabricación aditiva: Puede ofrecer plazos de entrega más cortos y adaptarse rápidamente a los cambios de diseño sin agregar costos adicionales.
- Fabricación sustractiva: El tiempo de entrega puede ser mayor cuando se configura un nuevo proceso o cuando los cambios de diseño requieren nuevos accesorios o herramientas.
Costos a largo plazo
- Fabricación aditiva: La capacidad de producir estructuras livianas con un mínimo de desperdicio puede ahorrar dinero con el tiempo.
- Fabricación sustractiva: Ofrece durabilidad, confiabilidad y consistencia, especialmente en tiradas de gran volumen. Esto puede reducir los costos de producción de productos estándar a largo plazo.
Conclusión
Los requisitos específicos de su proyecto determinarán si elige Fabricación Aditiva o Fabricación Sustractiva. AM es ideal para geometrías complejas, personalización y producción de bajo volumen. Ofrece flexibilidad y eficiencia con cambios de diseño y minimiza el desperdicio. Esto es ideal para las industrias aeroespacial, médica y automotriz, donde la innovación es crucial.
SM es el mejor en producción a gran escala. Ofrece precisión, consistencia y rentabilidad inigualables. Es más adecuado para proyectos que requieren tolerancias más estrictas y produce piezas con superficies superiores.
¿Necesita un fabricante confiable de piezas de chapa? Schengen es el lugar al que hay que ir. Nos especializamos en corte por láser, doblado, acabado de superficies y mecanizado CNC de chapa metálica. Póngase en contacto con Shengen ¡Hoy mismo y busca ayuda de profesionales!
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el mejor método para la creación rápida de prototipos?
La fabricación aditiva es mejor para la creación rápida de prototipos. Permite iteraciones de diseño rápidas sin tener que cambiar herramientas o configuración. AM puede producir piezas directamente a partir de diseños digitales, reduciendo el tiempo entre el diseño y el prototipo.
¿Cuáles son los costos asociados con cada método?
Los costos de fabricación sustractiva y aditiva varían según la escala y la complejidad. La fabricación aditiva suele ser más rentable y tiene costos iniciales más bajos para lotes más pequeños o piezas personalizadas complejas. SM es más caro inicialmente debido a la inversión inicial en equipos y herramientas. Aún así, se vuelve más barato con mayores volúmenes de producción debido a la eficiencia en los materiales y a tasas de producción más rápidas.
¿Cuál es el impacto medioambiental de la fabricación aditiva y sustractiva?
La fabricación aditiva (AM) a menudo se considera más respetuosa con el medio ambiente que la fabricación sustractiva. La fabricación aditiva puede reducir los residuos utilizando únicamente los materiales necesarios para fabricar una pieza. También utiliza materiales reciclados.
Más recursos:
Materiales de impresión 3D – Fuente: Formlabs
Prácticas sostenibles en la fabricación – Fuente: Precog
Guía comparativa de tecnologías de fabricación – Fuente: Treatstock
Hola, soy Kevin Lee
Durante los últimos 10 años, he estado inmerso en diversas formas de fabricación de chapa metálica, compartiendo aquí ideas interesantes de mis experiencias en diversos talleres.
Póngase en contacto
Kevin Lee
Tengo más de diez años de experiencia profesional en la fabricación de chapas metálicas, especializada en corte por láser, plegado, soldadura y técnicas de tratamiento de superficies. Como Director Técnico de Shengen, me comprometo a resolver complejos retos de fabricación y a impulsar la innovación y la calidad en cada proyecto.
