Additieve productie vergelijken met subtractieve productie:wat zijn de verschillen?

In de afgelopen jaren heeft additieve en subtractieve productie wereldwijd een merkbare impact gehad. Door de technologische vooruitgang profiteren veel industrieën nu van hun inventieve productie van verschillende onderdelen.

Hoewel er een verschil is tussen additieve en subtractieve productie-implementatiemethoden, vertrouwen ze allebei op elkaar vanwege hun overlappende toepassingsmodi. Het proces dat wordt gebruikt bij het vervaardigen van een prototype of onderdeel is echter afhankelijk van andere factoren, zoals het productievolume en het stadium van productontwikkeling.

Dit informatieve artikel heeft de neiging om additieve productie te vergelijken met subtractieve productie. We belichten ook de belangrijkste verschillen tussen de twee productieprocessen, hun voor- en nadelen en hun belangrijkste toepassingen.

Wat is Additive Manufacturing?

Additive manufacturing, beter bekend als 3D-printen, is een industrieel computergestuurd proces dat 3D-objecten produceert door materialen in lagen op het basismateriaal af te zetten.

De belangrijkste kern van deze methode is het samenvoegen van materiaal om een ​​nieuw object te creëren. Bovendien worden bij additive manufacturing verschillende materialen gebruikt, afhankelijk van het drukproces. Deze materialen variëren ook tussen metaallegeringen, thermohardende polymeren, composieten en thermoplasten.

Bovendien is de toepassing van AM-technologie begonnen met alleen de lucht- en ruimtevaart en de medische industrie, maar is nu uitgebreid naar andere industrieën. Bovendien zijn eindindustrieën zoals auto's, olie, gas en zwaar materieel voorbeelden van het steeds groter wordende bereik.

Soorten additieve productieprocessen

Over het algemeen verdelen de normen die Additive manufacturing classificeren de processen in 7 verschillende categorieën, waaronder:

Binder Jetting

Dit is een proces onder additieve fabricage waarbij een bindmiddel selectief op een poederbed wordt afgezet om vaste lagen te vormen. Bovendien moeten de materialen die voor dit type 3D-printproces worden gebruikt, in korrelvorm zijn en metalen, zand en keramiek bevatten.

Bovendien werkt binder jetting met behulp van een roller om een ​​poedervormig materiaal gelijkmatig over het bouwplatform te verspreiden. De volgende stap in het proces is de selectieve afzetting van bindmiddellijm op het poedervormige materiaal. De roller verspreidt dan nog een laag poeder over de vorige laag met lijm, en het proces herhaalt zich tot de vorming van het hele object.

Directed Energy Deposition (DED):

Deze methode is een complex proces om 3D-objecten te construeren. En het gebruikte materiaal is meestal een poeder of metaaldraad. Het materiaal smelt door een gerichte energiebron zoals een straal of laser en wordt vervolgens precies in het bouwplatform gegoten. De vloeistof hardt uit tot een laag en het proces herhaalt zich tot de laatste fase.

Materiaal extrusie

Het proces werkt met behulp van een lijmpistool. Deze functie schiet het materiaal via een spoel de printer in. De punt van het mondstuk smelt het materiaal met warmte en wordt vervolgens laag voor laag op het bouwplatform geplaatst om te stollen en het object te vormen. Dit type is de duurste vorm van additive manufacturing, zij het met enkele beperkingen.

Powder Bed Fusion (PBF)

PBF omvat diverse AM-processen zoals Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Heat Sintering (SHS), Electron Beam Melting (EBM) en Direct Metal Laser Melting (DMLM). Bovendien gebruikt deze methode lasers, bundels of printkoppen om fijne materiaallagen in 3D te smelten en samen te smelten. Het schiet daarna overtollig poeder van het product af.

Lamineren van vellen

De twee belangrijkste lamineermethoden zijn Laminated Object Manufacturing (LOM) en Ultrasonic additive Manufacturing (UAM). UAM verbindt dunne metalen platen door ultrasoon lassen, terwijl LOM gelijmde vellen papier als origineel materiaal gebruikt, het beste voor visuele en esthetische modelleringsobjecten.

BTW-fotopolymerisatie

BTW Fotopolymerisatie produceert een object in het vat van een vloeibaar harsfotopolymeer. Het fotopolymerisatieproces hardt nu de microfijne harslaag uit met behulp van ultraviolette verlichting. Daarna richten deze lichtstralen zich vervolgens met behulp van een spiegel op het object.

Materiaalspuiten

Deze methode is net als bindmiddelstralen, alleen wordt er was gebruikt. De bewerking volgt een vergelijkbare gelaagdheid van materiaal om een ​​object te creëren in plaats van lijm op het poederbed te gebruiken. MJ deponeert was op een bouwplatform. De meeste producenten geven de voorkeur aan MJ omdat het goedkoper is en hoogwaardige oppervlakteafwerkingen geeft met een betere nauwkeurigheid.

Voor- en nadelen van additieve productie

Pluspunten

Hier zijn enkele voordelen van additieve productie.

• Zeer efficiënt en elimineert verspilling
• Sneller traject van ontwerp naar productie
• Maak eenvoudig complexe ontwerpen

Nadelen

• Heeft een beperkt aantal materialen in vergelijking met andere processen
• Het kan duur zijn als het gaat om het gebruik van metalen
• Niet ideaal voor productie van grote hoeveelheden

Wat is subtractieve productie?

Zoals de naam al aangeeft, omvat subtractieve fabricage het verwijderen van objectonderdelen om een ​​nieuw product te creëren. Bovendien kan het gaan om het wegsnijden van delen van een massief blok metaal, plastic of hout. Een goed voorbeeld is een freesmachine die een metaal of kunststof uitholt.

Bovendien maakt deze productietechnologie het ontwerpen, prototyping en fabricage in eindgebruiksmaterialen mogelijk. Het is ook de perfecte optie voor producties van kleine en grote volumes om specifieke mechanische eigenschappen of afwerkingen te krijgen. Het werkt met metalen of harsachtig aluminium, messing, ABS, Delrin, nylon, PEEK, PVC, plexiglas, PCA, polypropyleen en hout.

Bovendien is het gemakkelijker om het ontwerp in subtractieve fabricagetechnieken te matchen met materiaal voor sterkte, flexibiliteit, chemische weerstand of andere diëlektrische eigenschappen.

Soorten subtractieve fabricageprocessen

De meest voorkomende vormen van subtractieve fabricage zijn onder meer snijden, machinaal bewerken en schuren. Hieronder vindt u enkele details van elk.

Lasersnijden

Dit proces maakt gebruik van een laser om verschillende materialen in vorm te snijden. Bovendien worden materialen die van dit proces zijn afgeleid, veel gebruikt in industriële en artistieke sectoren.

Bij het lasersnijproces helpen Computer Numerical Control (CNC) en optica de krachtige laserstraal op het materiaal te richten. Een bewegingscontrolesysteem zorgt ervoor dat de CNC het gewenste patroon volgt bij het snijden van het materiaal. Daarna zorgt verdamping of hogedrukstraalgas voor een hoogwaardige oppervlakteafwerking.

CNC-bewerking

CNC-bewerking is een vorm van productie waarbij een voorgeprogrammeerde computersoftware industriële gereedschappen en machines aanstuurt. Dit subtractieve fabricagetype voltooit driedimensionale snijtaken met slechts één set opdrachten.

Voordat u een CNC-systeem inschakelt, is het echter noodzakelijk om de benodigde sneden in de software te programmeren, die op zijn beurt aan de juiste apparatuur en machines dicteert hoe de dimensionale taken zoals gedefinieerd moeten worden uitgevoerd.

Ondanks de kans op fouten, die groter is wanneer een CNC-machine tegelijkertijd in meer dan één richting snijdt, zal de codegenerator in het numerieke systeem er vaak van uitgaan dat de mechanismen foutloos zijn in CNC-programmering. Een reeks ingangen, bekend als het onderdeelprogramma, bepaalt de plaatsing van een gereedschap in een numeriek besturingssysteem.

Schuren

Het schuurproces omvat het gebruik van een schuurmiddel om delen van een materiaal weg te slijpen of weg te borstelen. Schuurmiddelen zijn ruwe stoffen die materiaal slijpen, schuren of polijsten. Bovendien kunnen ze materiële delen verwijderen door constant te wrijven of hun oppervlak glad te maken. U kunt een schuurmiddel ook op een harde ondergrond bevestigen of als suspensie aan een vloeistof toevoegen. Voor meer efficiëntie moeten ze harder zijn dan het materiaal dat ze willen verwijderen.

EDM (elektrische ontladingsbewerking)

EDM is een subtractieve productietechnologie die elektrische ontladingen gebruikt om de gewenste vorm te bereiken. Ook wel vonkbewerking, vonkeroderen, zinkvonken, draadverbranding of draaderosie genoemd.

Bovendien werkt het met behulp van een reeks snel terugkerende stroomontladingen tussen twee elektroden (werktuig- en werkstukelektroden) gescheiden door een diëlektrische vloeistof en onderworpen aan een elektrische spanning. Het hoogtepunt van het EDM-proces is het verwijderen van materialen van het werkstuk. Bovendien maken gereedschap en werkstuk daarbij geen fysiek contact.

Voor- en nadelen van subtractieve productie

Pluspunten

• Het is van toepassing op verschillende materialen zoals metaal, plastic, hout en composieten
• Gebruikt voor alle vormen zoals gaten, cilinders, schroefdraad of plat oppervlak
• Ideaal voor het verkrijgen van een glad oppervlak
• Produceert een hoge nauwkeurigheid met een nauwe tolerantie van 0,0025 mm

Nadelen

• Afvalmateriaal en gevormde spanen. De chips zijn recyclebaar, maar zijn nog steeds afval
• Het kost meer tijd dan additieve fabricage

Additieve productie versus subtractieve productie :Wat zijn hun verschillen?

Additieve productieprocessen bouwen producten door materialen laag voor laag toe te voegen, terwijl subtractieve productie delen van een vast materiaal verwijdert om de productonderdelen te maken.

Hoewel additieve en subtractieve productieprocessen hun manier hebben om prototypes en producten te ontwikkelen, benaderen ze productie anders.

Hier zijn enkele van de opmerkelijke verschillen tussen additieve en subtractieve productie hieronder.

Materiaalopties

Bij het vergelijken van additieve versus subtractieve productie, materiaalopties is een groot verschil tussen additieve en subtractieve productie. Er is een beperkt aantal materialen beschikbaar voor gebruik in het additieve fabricageproces. Bovendien zijn de materialen voor dit proces meestal plastische derivaten. Deze omvatten keramiek, biochemie, thermoplasten, metalen en harsen zijn ook enkele andere materialen die worden gebruikt in het additieve fabricageproces.

Aan de andere kant begint subtractieve productie met een enkel stuk massief materiaal. Bovendien kan dit materiaal glas, metaal, plastic, hout, composietmateriaal of plastic derivaat zijn.

Haalbare complexiteit

Als het gaat om complexe ontwerpen tussen additieve versus subtractieve productie, is additieve productie ideaal, terwijl subtractieve productie het meest geschikt is voor minder complexe ontwerpen. Maar subtractieve fabricage is een voordeel wanneer het nodig is om complexe ontwerpen in grote batches te produceren.

Nauwkeurigheid

In vergelijking met machines die worden gebruikt voor additieve productie, zijn subtractieve machines nauwkeuriger. Bovendien moet de bewerking na het afdrukken plaatsvinden om een ​​hoge nauwkeurigheid te bereiken met behulp van additieve fabricage.

Eigenschappen van afgewerkte onderdelen

Producten gemaakt met behulp van additive manufacturing hebben vaak kleine poriën op het oppervlak. Bovendien leiden deze poriën vaak tot structurele zwakte en kunnen ze leiden tot voedselbesmetting of infectie voor producten die in de medische sector worden gebruikt. Daarom moeten producten die met additieve processen zijn vervaardigd, worden gereinigd en afgewerkt om betere producteigenschappen en een beter uiterlijk te verkrijgen.

Aan de andere kant produceren producten die zijn vervaardigd via subtractieve processen met behulp van computernumerieke besturing (CNC) -bewerkingen sterkere onderdelen. Bovendien zijn deze onderdelen ook toleranter en hebben ze een betere afwerking dan onderdelen die zijn geproduceerd met Additive manufacturing.

Keuzes voor oppervlakteafwerking

De optie voor oppervlakteafwerking is ook een factor om rekening mee te houden bij het vergelijken van subtractieve productie versus additieve productie.

Additieve fabricage resulteert in een slechte oppervlakteafwerking in combinatie met poederbedfusie. Vaak zijn op het product gedeeltelijk versmolten poeder- en depositielagen zichtbaar, waardoor het oppervlak ruw wordt.

Bovendien presteert een product met een ruw oppervlak slecht op het gebied van vermoeiing en is het vatbaar voor breuken. Oppervlaktebewerking of kogelstralen produceert een gladder oppervlak, maar er wordt niet vaak rekening gehouden met interne oppervlakken en kleine functies.

Omgekeerd produceert CNC-subtractieve productie gladdere afwerkingen en betere tolerantie.

Snelheid

De batchgrootte en use case van ontwerp bepalen de snelheid van een additive manufacturing-proces. Bovendien is een van de voordelen van additive manufacturing ten opzichte van subtractive manufacturing dat 3D-printen prototyping en de totale tijd die nodig is voor productie van kleine volumes sneller maakt. Maar in vergelijking met subtractieve productie duurt het langer om een ​​enkel onderdeel te printen met behulp van 3D-printen. Bovendien is 3D-printen niet zo snel voor de massaproductie van plastic onderdelen.

Vergelijkingstabel tussen Additieve productie versus subtractieve productie

	Aditieve productie	Subtractieve productie
Materiaalopties	Werkt met een beperkt aantal materialen, voornamelijk plastic, plastic derivaten, biochemicaliën, hars en sommige metalen	Het maakt gebruik van een breder scala aan materialen, waaronder; steen, glas, hout, schuim, metalen en kunststoffen
Haalbare complexiteit	Beter dan 5-assige CNC-bewerking bij de ontwikkeling van complexe en ingewikkelde ontwerpen	Ideaal voor gebruik met eenvoudige geometrie
Nauwkeurigheid	De producten die met dit proces worden geproduceerd, zijn minder nauwkeurig dan het traditionele proces. Het meest nauwkeurige additieve fabricageproces heeft een tolerantieniveau van 0,100 mm	Het produceert producten met meer maatnauwkeurigheid. Met tolerantieniveaus zo strak als 0,025 mm
Eigenschappen van afgewerkte onderdelen	Onderdelen die met deze techniek zijn geproduceerd, kunnen structurele zwakheden hebben. De reden is dat de productie plaatsvindt door middel van gelaagdheid, en dit compromitteert sommige eigenschappen	Geproduceerde onderdelen hebben een uitstekende hittebestendigheid en zijn structureel solide
Keuzes voor oppervlakteafwerking	Afwerking is een belangrijk aspect van onderdelen die met deze techniek worden geproduceerd	Afwerking is niet verplicht voor onderdelen die met deze methode zijn geproduceerd
Snelheid	Sneller en goedkoper wanneer het prototype en de batchproductie klein zijn	Sneller en goedkoper wanneer het prototype grote onderdelen heeft of grote productiebatches

Subtractieve versus additieve productie Kosten:wat is duurder?

Machine- en gereedschapskosten

Het is vrij duur om precisie-apparatuur voor additieve productie aan te schaffen en te installeren. Dit zorgt ervoor dat een investering in machines de grootste bijdrage levert aan de productiekosten voor additieven.

Voor additieve fabricage zijn de gereedschapskosten verantwoordelijk voor 5% van de totale productiekosten en zijn ze een van de voordelen van additieve fabricage ten opzichte van subtractieve fabricage.

Bovendien maakt laag-voor-laag printen het additieve fabricageproces zeer aanpasbaar voor verschillende producten, waardoor kosten worden bespaard. Aan de andere kant is het ontwerpen van de tool belangrijk voor elk subtractief productieproces.

Arbeidskosten

Vanwege het sterk geautomatiseerde karakter van beide methoden vormen de arbeidskosten een klein deel van de totale kosten. Het vereenvoudigen van onderdelen in zowel additieve als subtractieve productie helpt de arbeid te verminderen.

Bovendien houdt vereenvoudiging in dat een product opnieuw moet worden ontworpen om het vereiste aantal onderdelen te verminderen. Dit herontwerp zou ook helpen om de productie-, assemblage- en nabewerkingskosten te verlagen. Over het algemeen maken arbeidskosten minder dan 10% uit van de productiekosten bij additieve fabricage.

Materiaalkosten

Materialen die worden gebruikt bij additieve productie zijn vaak duurder dan materialen die worden gebruikt bij subtractieve productie. Volgens de internationale vereniging voor kostenraming en -analyse zijn materialen voor additieve productie met een factor 8 duurder dan die voor subtractieve productie per gewicht.

Bovendien wordt het exacte materiaal- en additiefproces gebruikt om de exacte kosten van additive manufacturing te bepalen.

Kosten na verwerking

Gefabriceerde onderdelen hebben vaak ook een nabewerking nodig om hun uiteindelijke staat te bereiken. Vaak gaat het om wassen of polijsten om de glans van metalen onderdelen te verbeteren. Bovendien omvatten producten die additief zijn vervaardigd, met name met behulp van het fijnmechanische systeem, het verwijderen van het overtollige materiaal.

Bovenal zijn de nabewerkingskosten vergelijkbaar voor zowel productieprocessen als onvermijdelijk.

Daarom, als u behoefte heeft aan prototypes en een concurrerende offerte wilt ontvangen, kiest u gewoon voor RapidDirect. RapidDirect is een prototypingbedrijf dat beschikt over een fabriek voor snelle prototyping, waardoor de kosten van prototyping tot 30% kunnen worden verlaagd. Bij RapidDirect produceren we onderdelen die voldoen aan nauwe toleranties en in een korte doorlooptijd. Probeer het nu.

Toepassingen van Additief versus subtractief produceren

Toepassing voor additieve productie

Nu steeds meer bedrijven additieve productietechnieken toepassen en creatieve manieren vinden om deze te combineren met subtractieve productie, heeft het een breed scala aan toepassingen, waaronder:

• Sieradenproductie
• Lucht- en ruimtevaartindustrie
• Verbetering van het energieverbruik
• Modelfabricage voor industrieën
• Robotische en elektromechanische systemen
• Solide functies in vrije vorm
• Metamaterialen, elektromagneten en 3D-elektronica
• Tandheelkundige en medische elementen

Subtractieve productietoepassing

Dit productieproces is ideaal voor productie in grote batches, en de toepassing ervan omvat:

• Vervaardiging van profielen en getextureerde oppervlakken
• Snijfuncties voor huishoudelijk gebruik, auto's, elektronica, ruimtevaart, tandheelkundige en medische industrie.

Hybride proces:ontwerp implementeren tot prototype

Hybride systemen hebben de neiging om de voordelen van additieve productie ten opzichte van subtractieve productie te maximaliseren en vice versa. Bovendien combineren ze de voordelen van subtractief en de veelzijdigheid van additive manufacturing. Speciale machines hanteren beide systemen en het werkt uitstekend voor reparaties van kapotte onderdelen. Hybride productie maakt het eenvoudig om complexe onderdelen te produceren, omdat ze gelaagd kunnen worden en vervolgens kunnen worden afgewerkt met behulp van freesgereedschappen.

RapidDirect is een gecertificeerd bedrijf (met een standaard registratienummer ISO 9001:2015) dat deze productieprocessen implementeert van ontwerp tot prototypes. We produceren ook onderdelen van de beste kwaliteit om aan de behoeften van onze klanten te voldoen met behoud van de vereiste normen.

Bovendien bieden we onmiddellijke offertes en garanderen we de best geautomatiseerde DfM-analyse. Bovendien realiseren we deze processen met sterke productiemogelijkheden die zijn samengevoegd met ons ijverige personeel om de tijdige levering van onderdelen van de beste kwaliteit te garanderen.

Veelgestelde vragen

Wat is beter? Additieve of subtractieve productie ?

De wereld neigt naar minder afval, waardoor additive manufacturing een betere optie wordt. Bovendien imiteert additieve fabricage natuurlijke processen bij het creëren van een eindproduct door middel van gelaagdheid. Het is minder verspillend dan subtractieve productie. Het is ook sneller en levert betere complexe ontwerpen op.

Is spuitgieten additieve of subtractieve productie?

Is spuitgieten additieve productie? Nee, spuitgieten is geen additieve of subtractieve fabricage. In plaats daarvan is het een productieproces dat massaproductie bevordert. Daarnaast vindt de productie hier plaats door gesmolten materiaal in een mal te injecteren. Deze mal zou de vorm hebben van het beoogde eindproduct.