Weet u welk productieproces beter is voor uw product: subtractief of additief? Als je de verschillen tussen deze twee processen begrijpt, kun je weloverwogen beslissingen nemen over je volgende project. We zullen hun verschillen onderzoeken en zien hoe ze je productiedoelen kunnen beïnvloeden.
Bij subtractieve productie wordt het materiaal uit een blok verwijderd om een specifieke vorm te krijgen. Bij additieve productie daarentegen worden objecten laag voor laag gemaakt, meestal met behulp van 3D-printertechnologie. Elk heeft zijn sterke punten - subtractief biedt precisie, terwijl additief complexe geometrieën mogelijk maakt met minder materiaalverspilling.
Basisprincipes van additieve productie
Additive Manufacturing, of AM, is vaak synoniem voor 3D afdrukken. Deze methode creëert complexe, lichte en gedetailleerde structuren door digitale ontwerpen laag voor laag op te bouwen.
Wat is een Additief Productieproces?
Dit proces begint met een digitaal ontwerp, meestal gemaakt met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware. Het model wordt vervolgens in dunne lagen gesneden en afzonderlijk geprint om een driedimensionaal object te maken. De lagen worden samengesmolten tot het object klaar is.
Soorten additieve productietechnologieën
Additive Manufacturing omvat verschillende technologieën, elk geschikt voor verschillende materialen en toepassingen.
Stereolithografie (SLA)
De SLA-techniek gebruikt een ultraviolette laser om het fotopolymeer laag voor laag te stollen. Deze techniek staat bekend als een zeer nauwkeurige en gladde afwerking.
Gesmolten afzetting modelleren
FDM is een proces waarbij thermoplastische filamenten door een verwarmd mondstuk worden geëxtrudeerd en in lagen worden neergelegd.
Selectief lasersinteren
SLS gebruikt een laser om de poedervormige materialen te sinteren, waardoor een vaste structuur wordt gevormd.
Direct metaal lasersinteren
DMLS is vergelijkbaar met SLS omdat het gebruik maakt van lasersinteren van poedervormige metalen om dichte en complexe metalen onderdelen te maken.
Basisprincipes van subtractieve productie
Subtractieve productie houdt in dat materiaal uit een massief object, zoals metaal of plastic, wordt uitgehold of verwijderd om een eindproduct te maken.
Wat is het subtractieve productieproces?
Het proces begint met een massieve staaf, plaat of blok materiaal dat vervolgens nauwkeurig wordt gevormd met behulp van verschillende snij- en freesinstrumenten. Computer Numerical Control machines worden vaak gebruikt om deze gereedschappen te besturen. Dit zorgt voor hoge precisie, efficiëntie en herhaalbaarheid.
Algemene technieken
Subtractief produceren omvat een verscheidenheid aan technieken die elk zijn afgestemd op specifieke materialen en toepassingen.
CNC-bewerking
CNC-bewerking maakt gebruik van computergestuurde machines om materiaal met hoge precisie te verwijderen.
Lasersnijden
Lasersnijden is het snijden of graveren van een materiaal met behulp van een laserstraal.
Frezen
Het maalproces Het gaat om roterende snij-instrumenten die materiaal verwijderen. Frezen kan vele vormen creëren, zoals contouren, sleuven en gaten.
Draaibank
Het materiaal wordt gevormd door het rond te draaien tegen een snij-instrument. Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt voor cilindrische onderdelen en produceert nauwkeurige, consistente resultaten.
Elektrische ontladingsbewerkingen (EDM)
EDM verwijdert materiaal met behulp van elektrische ontladingen. Deze methode is zeer effectief bij het werken met complexe of ingewikkelde materialen.
Voor- en nadelen van additieve productie
Voordelen
- Minder afval: Additive manufacturing bouwt onderdelen laag voor laag op, waardoor er aanzienlijk minder materiaal wordt verspild dan bij traditionele productiemethoden.
- Minder gereedschap: Met deze methode heb je minder gereedschap nodig. Je hebt geen speciaal gereedschap nodig. Dit vermindert de insteltijd en de kosten.
- Productie op aanvraag: Maakt productie naar behoefte mogelijk, zonder uitgebreide voorraden. Dit verlaagt de opslagkosten en overhead.
- Doorlooptijd: Versnelt de ontwikkeling door snelle prototypes en snellere aanpassingen mogelijk te maken.
- Duurzaamheid： Het gebruik van biologisch afbreekbaar materiaal en minder afval zal de milieuvriendelijkheid van productieprocessen verbeteren.
- Complexe onderdelen： Maakt het mogelijk om ingewikkelde en complexe ontwerpen te maken die moeilijk te maken zijn met subtractieve methoden.
Nadelen
- Oppervlakteafwerkingen: De gladheid en precisie die nodig zijn voor subtractief vervaardigde onderdelen vereisen vaak extra nabewerkingsprocessen.
- Productievolume： Hoewel geschikt voor prototyping, kunnen kleine batches en het opschalen naar grote productievolumes minder kosteneffectief zijn.
- Kwaliteitscontrole: Variabiliteit kan leiden tot inconsistente productie, wat strenge kwaliteitscontroles vereist.
- Materiaalbeperking: Slechts een beperkt aantal materialen kan worden gebruikt voor additieve vervaardiging.
Subtractieve productie: Voor- en nadelen
Voordelen
- Hoge nauwkeurigheid： Subtractieve methoden staan bekend om hun precisie en hun vermogen om nauwere toleranties te bereiken.
- Afwerking oppervlak: Biedt een uitstekende oppervlakteafwerking rechtstreeks vanaf de machine. Hierdoor is geen extra bewerking nodig.
- Complexiteit: Kan complexe vormen produceren, inclusief interne structuren en ondersnijdingen, met nauwkeurige controle.
- Snelheid： Deductief produceren is sneller voor specifieke materialen en onderdelengeometrieën.
- Veelzijdigheid: Het kan met veel materialen worden gebruikt, waaronder metalen en kunststoffen.
- Wijzigingen： Aanpassingen zijn toegankelijk, vooral als je begint met een solide blok.
Nadelen
- Afval: Dit wordt gekenmerkt door het verwijderen van aanzienlijke hoeveelheden materiaal. Dit leidt tot een hoger afvalpercentage van grondstoffen.
- Kosten: Hoge machine-, gereedschap- en installatiekosten voor productie in kleine volumes.
- Slijtage gereedschap： Gereedschap verslijt door mechanische processen en moet vervangen en onderhouden worden.
- Veiligheid: Het verwijderen van materiaal en scherp gereedschap kan veiligheidsrisico's veroorzaken.
- Materiaal stof: Stof en deeltjes die door het materiaal worden geproduceerd, kunnen unieke afzuigoplossingen vereisen om een veilige werkomgeving te behouden.
- Energieverbruik： Over het algemeen verbruiken additieve methoden meer energie per productie-eenheid.
Additieve productie vs subtractieve productie: Toepassingen
Additief produceren: Toepassingen
Additive Manufacturing past bij specifieke industrieën en toepassingen die maatwerk, complexiteit en prototyping vereisen.
- Prototyping： Ontwerpconcepten snel itereren zonder dure tools
- Medische hulpmiddelen op maat: Productie van tandheelkundige en prothetische apparatuur op maat voor individuele patiënten.
- Ruimtevaartonderdelen: Complexe, lichtgewicht componenten die het gewicht van vliegtuigen verlagen en de brandstofefficiëntie verhogen.
- Automobielindustrie： Onderdelen op maat voor modellen met een beperkte oplage en complexe onderdelen die te ingewikkeld zijn voor conventionele productie.
- Juwelen & Kunst: Maakt ingewikkelde patronen en ontwerpen mogelijk die onmogelijk of moeilijk te maken zijn met traditionele methoden.
- Architectuur: Complexe architecturale componenten en modellen die fijne details vereisen.
Subtractieve productie: Toepassingen
Subtractive Manufacturing is de ideale oplossing voor toepassingen die een hoge precisie, superieure oppervlakteafwerking en materiaaleigenschappen vereisen die moeilijk te realiseren zijn met AM.
- Massaproductie: Grote volumes onderdelen efficiënt produceren met consistente kwaliteit en precisie.
- Industriële machines: Onderdelen die duurzaamheid en een hoge tolerantie vereisen, zoals tandwielen, armaturen en andere onderdelen.
- Consumentenelektronica Onderdelen zoals behuizingen en bevestigingen die voldoen aan hoge esthetische en functionele normen.
- Autoproductie： Onderdelen met hoge sterkte voor gebruik in de auto, zoals motoronderdelen en structurele onderdelen.
- Ruimtevaartindustrie： Zeer sterke, kritieke onderdelen zoals landingsgestellen en wieken.
- Medische implantaten： Titanium implantaten voor orthopedie die uitstekende materiaaleigenschappen vereisen.
Additieve Productie vs Subtractieve Productie vergelijken
Hier is een tabel die Additive Manufacturing en Subtractive Manufacturing snel met elkaar vergelijkt.
| Functie | Additieve Productie | Subtractieve productie |
|---|---|---|
| Gebruikte materialen | Kunststoffen, metalen, keramiek, harsen | Elk vast materiaal, voornamelijk metalen |
| Afvalproductie | Minimaal, bouwt op vanuit het niets | Hoog, als materiaal wordt verwijderd uit een groter blok |
| Toolingkosten | Weinig tot geen, omdat er geen speciaal gereedschap nodig is | Hoog, vanwege de behoefte aan specifiek snijgereedschap |
| Complexiteit van onderdelen | Hoog, kan gemakkelijk complexe geometrieën maken | Beperkt tot toegankelijke gebieden door snijgereedschap |
| Productiesnelheid | Langzamer voor bulkproductie, sneller voor prototypes | Sneller voor grote volumes, langzamer voor prototypes |
| Afwerkingskwaliteit | Mogelijk nabewerking nodig voor gladde afwerking | Hoogwaardige afwerkingen direct bereikt |
| Kosteneffectiviteit | Voordeliger voor kleine batches of aangepaste items | Kosteneffectiever voor grote productieruns |
| Precisie | Minder nauwkeurig, verbeteringen aan de gang | Zeer nauwkeurig, geschikt voor kritieke onderdelen |
| Flexibiliteit | Hoge, eenvoudig digitaal te wijzigen ontwerpen | Laag, vereist aanpassing voor ontwerpwijzigingen |
| Energieverbruik | In veel gevallen lager, maar afhankelijk van het materiaal en de machine | Over het algemeen hoger door gereedschapbediening en materiaalafval |
| Ideale toepassingen | Prototyping, aangepaste medische apparatuur, ruimtevaartonderdelen | Massaproductie, industriële onderdelen, consumptiegoederen |
Kies tussen Additive Manufacturing of Subtractive Manufacturing
Wanneer moet u additieve productietechnologie gebruiken?
Additive Manufacturing is in veel scenario's de beste oplossing.
- Snelle prototyping: AM is een uitstekend hulpmiddel voor rapid prototyping. Je kunt wijzigingen en iteraties doorvoeren zonder de gereedschappen te veranderen.
- Complexe geometrieën： AM blinkt uit in het produceren van onderdelen met ingewikkelde of complexe geometrieën.
- Aanpassing： AM biedt de flexibiliteit die je nodig hebt zonder extra kosten.
- Gewichtsvermindering: In industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie kan gewichtsvermindering de prestaties en efficiëntie aanzienlijk beïnvloeden.
- Gereedschap & opspanmiddelen: Am kan snel gespecialiseerde gereedschappen en opspanningen maken.
Wanneer moet je subtractieve productiemethoden gebruiken?
Subtractieve productie heeft in deze omstandigheden de voorkeur.
- Productie van grote volumes: Bij grote productieruns kan SM kosteneffectiever en efficiënter zijn vanwege de snellere materiaalverwijdering en minder afval.
- Materiaaleigenschappen: SM is vaak effectiever als materiaaleigenschappen nodig zijn.
- Oppervlakteafwerking en precisie: SM is meestal superieur als een onderdeel een hoogwaardige oppervlakteafwerking met nauwe toleranties moet hebben.
- Eenvoud en snelheid voor bepaalde ontwerpen: SM is sneller in het opzetten en afwerken van onderdelen met eenvoudige geometrische complexiteit.
- Belangrijke onderdelen： SM kan nu efficiënter omgaan met substantiële onderdelen.
Kosten van Additive Manufacturing vs Subtractive Manufacturing
Bij het vergelijken van de kosten tussen Additive Manufacturing en Subtractive Manufacturing zijn er verschillende factoren die de totale kosten van elke methode beïnvloeden. Om u te helpen de financiële impact van elke methode te begrijpen, volgt hier een uitsplitsing:
Initiële investering
- Additieve productie: Over het algemeen vereisen subtractieve gereedschappen een hogere initiële investering.
- Subtractieve productie: CNC en andere subtractieve machines kunnen duur zijn, vooral voor hoge precisie of grootschalige mogelijkheden.
Materiële kosten
- Additieve productie: De kosten per materiaaleenheid kunnen hoger zijn door de unieke materialen die nodig zijn (bijv. metaalpoeders en specifieke polymeren). Het kan ook de afvalkosten verlagen omdat het efficiënter is in het gebruik van materialen.
- Subtractieve productie: Hoewel bulkmaterialen misschien minder kosten per eenheid, moet een aanzienlijke hoeveelheid materiaalafval worden meegerekend in de totale kosten.
Arbeidskosten
- Additieve productie vereist minder arbeid omdat machines het grootste deel van het proces zelf kunnen afhandelen zodra het printen is gestart.
- Subtractieve productie vereist geschoold personeel voor de bediening van machines, instellingen en continue bewerkingen.
Bedrijfskosten
- Additieve productie: De operationele kosten kunnen worden verlaagd omdat de productie uit minder stappen bestaat.
- Subtractieve productie: Hoger energieverbruik door de aard van de snijprocessen, boren of frezen. Daarnaast zorgen de kosten voor het vervangen van gereedschap en gereedschapsslijtage voor extra bedrijfskosten.
Productievolume en -snelheid
- Additieve productie: Voordeliger voor kleine of complexe productieruns.
- Subtractieve productie: Zuiniger op schaal omdat de kosten per item drastisch dalen bij grotere productievolumes.
Doorlooptijd en flexibiliteit
- Additieve productie: Kan kortere doorlooptijden bieden en zich snel aanpassen aan wijzigingen in het ontwerp zonder extra kosten toe te voegen.
- Subtractieve productie: De doorlooptijd kan langer zijn bij het opzetten van een nieuw proces of wanneer ontwerpwijzigingen nieuwe opspanningen of gereedschappen vereisen.
Kosten op lange termijn
- Additieve productie: De mogelijkheid om lichtgewicht constructies met minimaal afval te produceren, kan na verloop van tijd geld besparen.
- Subtractieve productie: Biedt duurzaamheid, betrouwbaarheid en consistentie, vooral bij grote oplagen. Dit kan de productiekosten voor standaardproducten op de lange termijn verlagen.
Conclusie
De specifieke eisen van uw project bepalen of u kiest voor Additive Manufacturing of Subtractive Manufacturing. AM is ideaal voor complexe geometrieën, maatwerk en productie in kleine aantallen. Het biedt flexibiliteit en efficiëntie bij ontwerpwijzigingen en minimaliseert afval. Dit is ideaal voor de luchtvaart-, medische en auto-industrie, waar innovatie cruciaal is.
SM is de beste in grootschalige productie. Het biedt ongeëvenaarde precisie, consistentie en kosteneffectiviteit. Het is beter geschikt voor projecten die nauwere toleranties vereisen en produceert onderdelen met superieure oppervlakken.
Heb je een betrouwbare fabrikant van plaatwerkonderdelen nodig? Dan bent u bij Shengen aan het juiste adres. Wij zijn gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, oppervlakte-afwerking en CNC-verspaning van plaatmetaal. Neem contact op met Shengen Vandaag nog en zoek hulp bij professionals!
FAQs
Wat is de beste methode voor rapid prototyping?
Additive Manufacturing is beter voor snelle prototypes. Het maakt snelle iteraties van het ontwerp mogelijk zonder de tooling of setup te hoeven veranderen. AM kan onderdelen direct vanuit digitale ontwerpen produceren, waardoor de tijd tussen ontwerp en prototype korter wordt.
Wat zijn de kosten van elke methode?
De kosten van Subtractive en Additive Manufacturing variëren op basis van schaal en complexiteit. AM is doorgaans kosteneffectiever en heeft lagere initiële kosten voor kleinere series of complexe onderdelen op maat. SM is aanvankelijk duurder vanwege de initiële investering in apparatuur en gereedschappen. Toch wordt het goedkoper naarmate de productievolumes toenemen vanwege de efficiëntere materialen en hogere productiesnelheden.
Wat is de invloed op het milieu van additieve en subtractieve productie?
Additive Manufacturing (AM) wordt vaak beschouwd als milieuvriendelijker dan Subtractive Manufacturing. AM kan afval verminderen door alleen de materialen te gebruiken die nodig zijn om een onderdeel te maken. Het maakt ook gebruik van gerecyclede materialen.
Meer bronnen:
3D Printing materialen - Bron: Formlabs
Duurzame praktijken in productie - Bron: Precog
Vergelijkende gids voor productietechnologieën - Bron: Treatstock
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
