•   Wtorek, 7 lutego 2023
Koła łańcuchowe

Wytwarzanie addytywne a wytwarzanie substraktywne

Od czasów rewolucji przemysłowej technologia produkcji nigdy nie przestała się rozwijać. Firmy zawsze szukają szybszych, tańszych lub lepszych metod produkcji. W ciągu ostatnich kilku dekad, niektóre z najbardziej niezawodnych procesów produkcji części na zamówienie należały do dwóch aspektów: produkcji addytywnej lub produkcji substrakcyjnej. Materiały mogą obejmować tworzywa sztuczne, tworzywa termoplastyczne, żelazo, stal, węgiel itp. Chociaż zarówno produkcja addytywna, jak i substraktywna są wykorzystywane do tworzenia obiektów z materiałów, nie są one takie same. Jaka jest więc różnica pomiędzy wytwarzaniem addytywnym a wytwarzaniem substraktywnym?

Co to jest produkcja addytywna?

Produkcja addytywna obejmuje procesy, które obejmują budowę obiektów poprzez dodawanie materiałów. Kiedy firma buduje obiekt poprzez dodawanie do niego materiałów, jest to uważane za produkcję addytywną. Materiał jest stopniowo dodawany do łoża lub podłoża, dzięki czemu mogą być produkowane nowe obiekty o różnych rozmiarach i kształtach z surowców.

Większość procesów wytwarzania addytywnego obejmuje druk 3D. W rzeczywistości, termin "produkcja addytywna" stał się synonimem druku 3D. Drukarka 3D jest maszyną, która nakłada materiały na podłoże drukowe. Dlatego też, budują one obiekty poprzez dodawanie materiałów. Zasada działania typowej drukarki 3D polega na uwalnianiu wytłaczanego materiału z dyszy. Buduje warstwę podstawową, a następnie buduje kolejną, najwyższą warstwę. Drukarka 3D będzie kontynuować budowanie każdej pojedynczej warstwy, aż obiekt zostanie ukończony.

Benefit

Największą zaletą produkcji addytywnej jest jej wszechstronność w projektowaniu. Produkcja addytywna może wytwarzać bardzo złożone modele, a nawet projekty z pustymi w środku częściami, czego nie potrafią inne procesy produkcyjne. W rzeczywistości, projekty, które mogą być prawie stworzone w CAD, mogą być również odtworzone poprzez produkcję addytywną.

W przypadku niewielkiej liczby modeli prototypowych, produkcja addytywna jest zazwyczaj bardziej praktyczna. Dzieje się tak dlatego, że maszyny do produkcji addytywnej, takie jak drukarki 3D FDM, wymagają bardzo niewielkiej konfiguracji. Dzięki projektowaniu 3D, możesz uruchomić drukarkę 3D w ciągu kilku minut. Ponieważ proces jest niemal całkowicie zautomatyzowany, nie ma potrzeby poświęcania czasu na zmianę narzędzi. Ta elastyczność sprawia, że produkcja addytywna jest technologią z wyboru dla produkcji "na żądanie".

Ponieważ produkcja addytywna nie usuwa żadnych odpadów z istniejących materiałów, proces ten z natury rzeczy generuje znacznie mniej odpadów w porównaniu z produkcją przyrostową. Dla firm może to oznaczać zmniejszenie kosztów utylizacji lub recyklingu odpadów.

Wady

Chociaż produkcja addytywna jest wszechstronna w projektowaniu, jest ona ściśle ograniczona pod względem materiałów. Większość technologii druku 3D ogranicza się do stosowania tworzyw sztucznych lub kompozytów z tworzyw sztucznych. Ponadto, metoda konstruowania warstwa po warstwie prowadzi do słabości strukturalnych, w których warstwy przylegają do siebie. Oznacza to, że obiekty stworzone przy użyciu produkcji addytywnej mogą nie być wystarczająco wytrzymałe, aby utrzymać ciężar lub wytrzymać ekstremalne warunki. To zasadniczo ogranicza produkcję addytywną wykorzystywaną do tworzenia niefunkcjonalnych prototypów.

Chociaż istniejące drukarki 3D mogą wykorzystywać metal do drukowania, są one nadal rzadkością w branży. Ogólnie rzecz biorąc, wykorzystanie druku 3D do tworzenia niestandardowych części metalowych jest droższe niż wykorzystanie obróbki CNC do tworzenia niestandardowych części metalowych.

Nawet w przypadku stosunkowo szybkich procesów druku 3D (takich jak SLS i SLA), proces budowania obiektów warstwa po warstwie jest bardzo powolny. To sprawia, że produkcja addytywna jest niepraktyczna, jeśli chodzi o reagowanie na duże zapotrzebowanie. Drukarka 3D ma również ograniczoną platformę do budowania. Jeśli praca wymaga dużych części lub modeli, muszą one zostać wydrukowane jako mniejsze elementy i sklejone razem. To wprowadza dodatkową pracę, nie wspominając o większej ilości punktów awarii.

Co to jest Wytwarzanie Subtrakcyjne?

Produkcja atramentowa obejmuje procesy, które obejmują budowę obiektów poprzez usuwanie materiału. Jest to zasadniczo przeciwieństwo produkcji addytywnej. Firma nie dodaje materiałów, ale wykonuje wytwarzanie atramentowe poprzez usuwanie materiałów. Zazwyczaj zaczyna się od dużego kawałka surowego materiału. Następnie firma usuwa z niego nadmiar materiału, aby stworzyć nowe obiekty o mniejszych wymiarach i innych kształtach.

Termin produkcja odejmująca odnosi się do procesu wytwarzania obiektów za pomocą maszyn sterowanych numerycznie (CNC), które w sposób ciągły usuwają materiały z oryginalnego bloku, aby uzyskać pożądany kształt i rozmiar. Proces rozpoczyna się, gdy inżynier projektant przesyła model CAD do warsztatu mechanicznego, najlepiej za pomocą systemu wyceny online. Zaawansowane oprogramowanie analizuje i projektuje oraz wybiera narzędzia, ścieżki narzędzia i najlepsze przedmioty obrabiane. Obrabiarki CNC mogą wykorzystywać różne materiały, w tym metal, drewno, szkło, ceramikę, tworzywa sztuczne i materiały kompozytowe.

Zalety

Wytwarzanie metodą subtrakcyjną ma kilka kluczowych zalet:

Wykończenie powierzchni

Wysoka precyzja i dokładność geometryczna

Doskonała powtarzalność

Zastosowania przy dużych naprężeniach

W porównaniu z wytwarzaniem addytywnym, koszt obróbki niektórych części jest niższy. Produkcja subtrakcyjna zachowuje pierwotną integralność materiału. Oznacza to, że produkty wytwarzane metodą subtrakcyjną są bardziej trwałe, co sprawia, że technologia ta jest szczególnie popularna w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.

Kompatybilność z wieloma materiałami

Szybkość i wysoka wydajność

Do produkcji metodą subtrakcyjną wykorzystuje się maszyny z możliwością obrotu liniowego i wieloosiowego. Standardowe 3-osiowe i 5-osiowe frezarki i tokarki CNC mogą obrabiać elementy z różnych kierunków, aby uzyskać złożone projekty.

Jakość modeli i części tworzonych w procesie wytwarzania subtrakcyjnego jest generalnie lepsza niż w przypadku wytwarzania addytywnego. Ponieważ proces ten nie wytwarza widocznych linii warstw, wymagana jest tylko minimalna praca w procesie post-processingu.

Wady

Niemożliwe jest wycinanie lub rzeźbienie zbyt skomplikowanych wzorów lub pustych obiektów za pomocą obróbki CNC. Ustawienie maszyny CNC zajmuje również dużo czasu. Nawet niewielkie zmiany w projekcie mogą wymagać ponownego montażu, który musi być wykonywany ręcznie. Dlatego też obróbka CNC jest tym, co producent rezerwuje dla produkcji masowej.

Końcowe przemyślenia

Jeśli chodzi o technologię produkcji, produkcja addytywna poprzez druk 3D jest wciąż rozwijającą się technologią. Chociaż jej zaletą jest to, że może stworzyć doskonały punkt sprzedaży dla prawie wszystkich projektów 3D, technologia ta nie jest wystarczająco dobra, aby wyeliminować bardziej tradycyjne metody produkcji. Produkcja subtrakcyjna istnieje od dziesięcioleci, ale nadal jest powszechnie uważana za standard w wielu branżach.

Produkcja subtrakcyjna jest nadal metodą, którą firmy wykorzystują, gdy muszą szybko i niezawodnie wyprodukować dużą liczbę części. Technologia ta jest szczególnie odpowiednia do produkcji bardzo trwałych części z metalu. W miarę jak coraz więcej firm odkrywa nowe technologie, takie jak cięcie laserowe i obróbka elektroerozyjna (EDM), nie wydaje się, aby wytwarzanie subtraktywne było zagrożone zniknięciem.

Zobacz również