Czy wiesz, który proces produkcyjny jest lepszy dla Twojego produktu: subtraktywny czy addytywny? Zrozumienie różnic między tymi dwoma procesami pomoże Ci podjąć świadome decyzje dotyczące następnego projektu. Przyjrzymy się różnicom między nimi i zobaczymy, jak mogą wpłynąć na cele produkcyjne.
Produkcja subtraktywna polega na usuwaniu materiału z bloku w celu uzyskania określonego kształtu. Wręcz przeciwnie, produkcja przyrostowa tworzy obiekty warstwa po warstwie, zwykle przy użyciu technologii drukarki 3D. Każdy z nich ma swoje mocne strony — metoda odejmująca zapewnia precyzję, a dodatek umożliwia tworzenie złożonych geometrii przy mniejszych stratach materiału.
Podstawy wytwarzania przyrostowego
Produkcja przyrostowa, w skrócie AM, jest często synonimem drukowanie 3d. Ta metoda umożliwia tworzenie złożonych, lekkich i szczegółowych struktur poprzez budowanie cyfrowych projektów warstwa po warstwie.
Co to jest proces wytwarzania przyrostowego?
Proces ten rozpoczyna się od projektu cyfrowego, zwykle tworzonego przy użyciu oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo. Model jest następnie cięty na cienkie warstwy i indywidualnie drukowany, aby stworzyć trójwymiarowy obiekt. Warstwy są łączone aż do ukończenia obiektu.
Rodzaje technologii wytwarzania przyrostowego
Produkcja przyrostowa obejmuje kilka technologii, z których każda jest dostosowana do różnych materiałów i zastosowań.
Stereolitografia (SLA)
Technika SLA wykorzystuje laser ultrafioletowy do zestalenia fotopolimeru warstwa po warstwie. Technika ta znana jest jako wysoce precyzyjne i gładkie wykończenie.
Modelowanie osadzania topionego
FDM to proces polegający na wytłaczaniu włókien tworzywa termoplastycznego przez podgrzewaną dyszę i układaniu materiału warstwami.
Selektywne spiekanie laserowe
SLS wykorzystuje laser do spiekania sproszkowanych materiałów, tworząc solidną strukturę.
Bezpośrednie spiekanie laserowe metalu
DMLS jest podobny do SLS, ponieważ wykorzystuje laserowe spiekanie sproszkowanych metali do tworzenia gęstych i złożonych elementów metalowych.
Podstawy produkcji subtraktywnej
Produkcja subtraktywna polega na wydrążaniu lub usuwaniu sekcji materiału z obiektu stałego, takiego jak metal lub plastik, w celu stworzenia produktu końcowego.
Na czym polega subtraktywny proces produkcyjny?
Proces rozpoczyna się od litego pręta, arkusza lub bloku materiału, który następnie jest precyzyjnie kształtowany przy użyciu różnych narzędzi do cięcia i frezowania. Do prowadzenia tych narzędzi często używa się maszyn komputerowego sterowania numerycznego. Pozwala to na wysoką precyzję, wydajność i powtarzalność.
Wspólne techniki
Produkcja subtraktywna obejmuje różnorodne techniki, z których każda jest dostosowana do konkretnych materiałów i zastosowań.
Obróbka CNC
Obróbka CNC wykorzystuje sterowane komputerowo maszyny do usuwania materiału z dużą precyzją.
Cięcie laserowe
Cięcie laserowe polega na cięciu lub grawerowaniu materiału za pomocą wiązki lasera.
Przemiał
Proces frezowania obejmuje obrotowe narzędzia tnące, które usuwają materiał. Frezowanie może stworzyć wiele funkcji, w tym kontury, szczeliny i otwory.
Tokarka
Materiał jest kształtowany poprzez obracanie go względem narzędzia tnącego. Technikę tę stosuje się głównie w przypadku części cylindrycznych i pozwala ona uzyskać precyzyjne, spójne wyniki.
Obróbka elektroerozyjna (EDM)
EDM usuwa materiał za pomocą wyładowań elektrycznych. Ta metoda jest bardzo skuteczna podczas pracy ze złożonymi lub skomplikowanymi materiałami.
Zalety i wady wytwarzania przyrostowego
Korzyści
- Zmniejszona ilość odpadów: Produkcja przyrostowa polega na budowaniu części warstwa po warstwie, co znacznie zmniejsza ilość odpadów w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji.
- Zredukowane oprzyrządowanie: Korzystając z tej metody, będziesz potrzebować mniej narzędzi. Nie będziesz potrzebować żadnych niestandardowych narzędzi. Skraca to czas i koszty konfiguracji.
- Produkcja na żądanie: Umożliwia produkcję według potrzeb, bez konieczności posiadania dużych zapasów. Zmniejsza to koszty przechowywania i koszty ogólne.
- Czas realizacji: Przyspiesza rozwój, umożliwiając szybkie prototypy i szybsze dostosowania.
- Zrównoważony rozwój: Stosowanie materiałów biodegradowalnych i mniejsza ilość odpadów poprawią przyjazność dla środowiska procesów produkcyjnych.
- Złożone części: Ułatwia tworzenie skomplikowanych i skomplikowanych projektów, które są trudne do osiągnięcia metodami subtraktywnymi.
Wady
- Wykończenia powierzchni: Gładkość i precyzja wymagana w przypadku części wytwarzanych subtraktywnie często wymagają dodatkowych procesów wykańczania.
- Wielkość produkcji: Chociaż nadają się do prototypowania, małe partie i skalowanie do dużych wielkości produkcji mogą być mniej opłacalne.
- Kontrola jakości: Zmienność może prowadzić do niespójnej produkcji, co wymaga rygorystycznej kontroli jakości.
- Ograniczenie materiałowe: Do wytwarzania przyrostowego można zastosować tylko ograniczoną liczbę materiałów.
Produkcja subtraktywna: zalety i wady
Korzyści
- Wysoka celność: Metody subtraktywne są znane z precyzji i możliwości osiągnięcia węższych tolerancji.
- Wykończenie powierzchni: Zapewnia doskonałe wykończenie powierzchni bezpośrednio z maszyny. Eliminuje to potrzebę dodatkowego przetwarzania.
- Złożoność: Możliwość tworzenia złożonych elementów, w tym struktur wewnętrznych i podcięć, z precyzyjną kontrolą.
- Prędkość: Produkcja dedukcyjna jest szybsza w przypadku określonych materiałów i geometrii części.
- Wszechstronność: Można go stosować do wielu materiałów, w tym metali i tworzyw sztucznych.
- Modyfikacje: Modyfikacje są dostępne, zwłaszcza jeśli zaczynasz od solidnego bloku.
Wady
- Odpady: Charakteryzuje się to usuwaniem znacznych ilości materiału. Prowadzi to do większej ilości odpadów w surowcach.
- Koszty: Wysokie koszty maszyn, narzędzi i konfiguracji w przypadku produkcji niskoseryjnej.
- Zużycie narzędzia: Narzędzia zużywają się w wyniku procesów mechanicznych, co wymaga wymiany i konserwacji.
- Bezpieczeństwo: Usuwanie materiału i ostrych narzędzi może spowodować zagrożenie bezpieczeństwa.
- Materiał pyłu: Pył i cząstki wytwarzane przez materiał mogą wymagać unikalnych rozwiązań odciągowych w celu utrzymania bezpiecznego środowiska pracy.
- Zużycie energii: Ogólnie rzecz biorąc, metody addytywne zużywają więcej energii na jednostkę produkcyjną.
Produkcja przyrostowa a produkcja subtraktywna: zastosowania
Produkcja przyrostowa: zastosowania
Produkcja przyrostowa jest dostosowana do konkretnych branż i zastosowań, które wymagają dostosowania, złożoności i prototypowania.
- Prototypowanie: Szybko iteruj koncepcje projektowe bez drogich narzędzi
- Niestandardowe wyroby medyczne: Produkcja wyrobów stomatologicznych i protetycznych na zamówienie dla indywidualnych pacjentów.
- Komponenty lotnicze: Złożone, lekkie komponenty, które zmniejszają masę samolotu i zwiększają efektywność paliwową.
- Branża motoryzacyjna: Niestandardowe komponenty do modeli produkowanych w ograniczonych seriach i złożone komponenty, które są zbyt skomplikowane, aby można je było wytworzyć w sposób konwencjonalny.
- Biżuteria i sztuka: Umożliwia tworzenie skomplikowanych wzorów i projektów, które są niemożliwe lub trudne do osiągnięcia tradycyjnymi metodami.
- Architektura: Złożone elementy architektoniczne i modele wymagające drobnych szczegółów.
Produkcja subtraktywna: zastosowania
Produkcja subtraktywna to idealne rozwiązanie do zastosowań wymagających dużej precyzji, doskonałego wykończenia powierzchni i właściwości materiału, które są trudne do osiągnięcia przy użyciu AM.
- Produkcja masowa: Wydajna produkcja dużych ilości części przy zachowaniu stałej jakości i precyzji.
- Maszyny przemysłowe: Komponenty wymagające trwałości i wysokiej tolerancji, takie jak koła zębate, osprzęt i inne komponenty.
- Elektroniki użytkowej Części takie jak obudowy i mocowania, które spełniają wysokie standardy estetyczne i funkcjonalne.
- Produkcja samochodów: Części o wysokiej wytrzymałości do użytku samochodowego, takie jak elementy silnika i elementy konstrukcyjne.
- Przemysł lotniczy: Kluczowe komponenty o wysokiej wytrzymałości, takie jak zespoły podwozia i łopaty.
- Implanty medyczne: Implanty tytanowe dla ortopedii wymagające doskonałych właściwości materiałowych.
Porównaj produkcję przyrostową z produkcją subtraktywną
Oto tabela, która szybko porównuje wytwarzanie przyrostowe i wytwarzanie subtraktywne.
| Funkcja | Produkcja dodatkowa | Produkcja subtraktywna |
|---|---|---|
| Użyte materiały | Tworzywa sztuczne, metale, ceramika, żywice | Dowolny materiał stały, głównie metale |
| Generowanie odpadów | Minimalny, buduje się z niczego | Wysoka, gdy materiał jest usuwany z większego bloku |
| Koszty oprzyrządowania | Niska lub żadna, ponieważ nie są wymagane żadne specjalne narzędzia | Wysokie ze względu na konieczność stosowania specjalnych narzędzi skrawających |
| Złożoność części | Wysoka, umożliwia łatwe tworzenie skomplikowanych geometrii | Ograniczone do dostępnych obszarów za pomocą narzędzi skrawających |
| Szybkość produkcji | Wolniej w przypadku produkcji masowej, szybciej w przypadku prototypów | Szybciej w przypadku dużych serii, wolniej w przypadku prototypów |
| Jakość wykończenia | Może wymagać obróbki końcowej w celu uzyskania gładkiego wykończenia | Wysokiej jakości wykończenia osiągane bezpośrednio |
| Opłacalność | Bardziej opłacalne w przypadku małych partii lub elementów niestandardowych | Bardziej opłacalne w przypadku dużych serii produkcyjnych |
| Precyzja | Mniej precyzyjne, trwają prace nad udoskonaleniami | Wysoka precyzja, odpowiednia do części krytycznych |
| Elastyczność | Wysokie, łatwe do zmiany projekty cyfrowo | Niski, wymaga przezbrajania w celu wprowadzenia zmian projektowych |
| Zużycie energii | W wielu przypadkach niższa, ale zależy od materiału i maszyny | Generalnie wyższe ze względu na działanie narzędzia i straty materiału |
| Idealne zastosowania | Prototypowanie, niestandardowe urządzenia medyczne, części lotnicze | Produkcja masowa, części przemysłowe, towary konsumpcyjne |
Wybierz pomiędzy produkcją przyrostową lub produkcją subtraktywną
Kiedy warto zastosować technologię wytwarzania przyrostowego?
Produkcja przyrostowa jest najlepszym rozwiązaniem w wielu scenariuszach.
- Szybkie prototypowanie: AM jest doskonałym narzędziem do szybkiego prototypowania. Umożliwia wprowadzanie zmian i iteracji bez zmiany narzędzi.
- Złożone geometrie: AM specjalizuje się w produkcji części o skomplikowanej lub złożonej geometrii.
- Dostosowywanie: AM oferuje elastyczność, której potrzebujesz, bez dodawania żadnych dodatkowych kosztów.
- Redukcja wagi: W branżach takich jak lotnictwo i motoryzacja redukcja masy może znacząco wpłynąć na wydajność i efektywność.
- Narzędzia i osprzęt: Potrafię szybko stworzyć specjalistyczne narzędzia i osprzęt.
Kiedy należy stosować substraktywne metody produkcji?
W takich okolicznościach preferowaną metodą jest produkcja subtraktywna.
- Produkcja wielkoseryjna: W przypadku dużych serii produkcyjnych SM może być bardziej opłacalna i wydajna ze względu na szybsze usuwanie materiału i mniejszą ilość odpadów.
- Właściwości materiału: SM jest często bardziej skuteczny, gdy potrzebne są właściwości materiału.
- Wykończenie powierzchni i precyzja: SM jest zwykle lepsza, jeśli wymagana jest wysoka jakość wykończenia powierzchni z wąskimi tolerancjami.
- Prostota i szybkość w przypadku niektórych projektów: SM szybciej konfiguruje i kompletuje części o prostej złożoności geometrycznej.
- Znaczące komponenty: SM może teraz efektywniej obsługiwać istotne komponenty.
Koszt wytwarzania przyrostowego a produkcja subtraktywna
Porównując koszty wytwarzania przyrostowego i wytwarzania subtraktywnego, na całkowity koszt każdej metody wpływa kilka czynników. Aby pomóc Ci zrozumieć wpływ finansowy każdej metody, podajemy jej zestawienie:
Inwestycja początkowa
- Produkcja dodatkowa: Ogólnie rzecz biorąc, narzędzia odejmujące wymagają wyższej inwestycji początkowej.
- Produkcja subtraktywna: CNC i inne maszyny subtraktywne mogą być drogie, szczególnie w przypadku dużej precyzji lub możliwości na dużą skalę.
Koszty materiałów
- Produkcja dodatkowa: Koszt jednostkowy materiału może być wyższy ze względu na potrzebne unikalne materiały (np. proszki metali i określone polimery). Może również zmniejszyć koszty odpadów, ponieważ jest bardziej efektywny w wykorzystaniu materiałów.
- Produkcja subtraktywna: Chociaż materiały sypkie mogą kosztować mniej w przeliczeniu na jednostkę, w całkowitym koszcie należy uwzględnić znaczną ilość odpadów materiałowych.
Koszty pracy
- Produkcja dodatkowa wymaga mniej pracy, ponieważ maszyny mogą samodzielnie obsłużyć większość procesu po rozpoczęciu druku.
- Produkcja subtraktywna wymaga wykwalifikowanej siły roboczej do obsługi maszyn, konfiguracji i operacji ciągłych.
Koszty operacyjne
- Produkcja dodatkowa: Koszty operacyjne można obniżyć, ponieważ produkcja obejmuje mniej etapów.
- Produkcja subtraktywna: Wyższe zużycie energii ze względu na charakter procesów cięcia, wiercenia lub frezowania. Ponadto koszt wymiany narzędzi i zużycie narzędzi zwiększają koszty operacyjne.
Wielkość i prędkość produkcji
- Produkcja dodatkowa: Bardziej ekonomiczne w przypadku małych lub złożonych serii produkcyjnych.
- Produkcja subtraktywna: Bardziej ekonomiczne w skali, ponieważ koszt jednostkowy drastycznie spada przy większych wolumenach produkcji.
Czas realizacji i elastyczność
- Produkcja dodatkowa: Może zaoferować krótsze terminy realizacji i szybko dostosować się do zmian projektowych bez ponoszenia dodatkowych kosztów.
- Produkcja subtraktywna: Czas realizacji może być dłuższy w przypadku konfigurowania nowego procesu lub gdy zmiany w projekcie wymagają nowych osprzętu lub oprzyrządowania.
Koszty w dłuższej perspektywie
- Produkcja dodatkowa: Możliwość wytwarzania lekkich konstrukcji przy minimalnej ilości odpadów może z czasem zaoszczędzić pieniądze.
- Produkcja subtraktywna: Zapewnia trwałość, niezawodność i spójność, szczególnie w przypadku dużych serii. Może to w dłuższej perspektywie obniżyć koszty produkcji standardowych produktów.
Wnioski
Konkretne wymagania Twojego projektu zadecydują o tym, czy wybierzesz produkcję przyrostową, czy produkcję subtraktywną. AM idealnie nadaje się do skomplikowanych geometrii, dostosowywania i produkcji na małą skalę. Zapewnia elastyczność i wydajność przy zmianach projektowych, minimalizując jednocześnie straty. Jest to idealne rozwiązanie dla przemysłu lotniczego, medycznego i motoryzacyjnego, gdzie innowacja ma kluczowe znaczenie.
SM jest najlepsze w produkcji na dużą skalę. Oferuje niezrównaną precyzję, spójność i opłacalność. Lepiej nadaje się do projektów wymagających węższych tolerancji i pozwala wytwarzać części o doskonałych powierzchniach.
Potrzebujesz niezawodnego producenta części blaszanych? Shengen to doskonałe miejsce do zwiedzania. Specjalizujemy się w laserowym cięciu, gięciu, wykańczaniu powierzchni i obróbce CNC blach. Skontaktuj się z Shengen Już dziś zwróć się o pomoc do profesjonalistów!
Często zadawane pytania
Jaka jest najlepsza metoda szybkiego prototypowania?
Produkcja przyrostowa jest lepsza do szybkiego prototypowania. Umożliwia szybkie iteracje projektu bez konieczności zmiany narzędzi lub konfiguracji. AM może produkować części bezpośrednio z projektów cyfrowych, skracając czas między projektem a prototypem.
Jakie są koszty związane z każdą metodą?
Koszty produkcji subtraktywnej i addytywnej różnią się w zależności od skali i złożoności. AM jest zazwyczaj bardziej opłacalne i ma niższe koszty początkowe w przypadku mniejszych partii lub złożonych części niestandardowych. SM jest początkowo droższe ze względu na początkową inwestycję w sprzęt i narzędzia. Mimo to staje się tańszy przy wyższych wolumenach produkcji ze względu na wydajność materiałów i szybsze tempo produkcji.
Jaki jest wpływ na środowisko wytwarzania przyrostowego i subtraktywnego?
Produkcja przyrostowa (AM) jest często uważana za bardziej przyjazną dla środowiska niż produkcja subtraktywna. AM może ograniczyć ilość odpadów, używając wyłącznie materiałów niezbędnych do wykonania części. Wykorzystuje także materiały pochodzące z recyklingu.
Więcej zasobów:
Materiały do druku 3D – Źródło: Formlabs
Zrównoważone praktyki w produkcji – Źródło: Precog
Przewodnik porównawczy po technologiach produkcyjnych – Źródło: Treatstock
Hej, jestem Kevin Lee
Przez ostatnie 10 lat byłem zanurzony w różnych formach produkcji blach, dzieląc się tutaj fajnymi spostrzeżeniami z moich doświadczeń w różnych warsztatach.
Skontaktuj się z nami
Kevin Lee
Mam ponad dziesięcioletnie doświadczenie zawodowe w produkcji blach, specjalizując się w cięciu laserowym, gięciu, spawaniu i technikach obróbki powierzchni. Jako dyrektor techniczny w Shengen, jestem zaangażowany w rozwiązywanie złożonych wyzwań produkcyjnych i napędzanie innowacji i jakości w każdym projekcie.
