Additive vs. Subtractive Manufacturing: De Toekomst van Productie Ontgrendelen

Met additive manufacturing - zoals 3D-printen - groeiend in adoptie, met name in high-tech industrieën zoals de luchtvaart, spreken we met Ray Bagley, Director of Product Management bij Spatial om een begrip te bouwen van de fascinerende trend.

In dit interview onderzoekt Ray hoe subtractive manufacturing - de pijler van productieprocessen voor decennia - verschilt van additive manufacturing en wat de laatste biedt in termen van nieuwe voordelen en uitdagingen.

Interviewer: Laten we beginnen met het verduidelijken van het hoofdverschil tussen additive en subtractive manufacturing

Ray Bagley: In subtractive, begin je met een klont materiaal en verwijder je materiaal ervan beetje bij beetje tot je de eindvorm bereikt. Verwijdering kan gedaan worden door frezen, draaien, boren, erosie, slijpen, of hamer en beitel.

In additive manufacturing, begin je met niets en voeg je materiaal beetje bij beetje toe — alleen op de gewenste plekken — tot je de eindvorm bereikt. Er zijn veel verschillende additive technieken, maar typisch gebruikt een enkele machine er maar één van.

Voorbeelden van Subtractive Manufacturing

Interviewer: Kun je specifieke subtractive manufacturing-voorbeelden geven?

Ray Bagley: Het meest voorkomende voorbeeld van subtractive manufacturing is bewerking. Een CNC-freesmachine heeft een draaiend gereedschap en het snijdt metaal weg. En CNC (wat staat voor Computer Numerical Control) stelt dat in staat om door computer geprogrammeerd te worden zodat je fancy vormen kunt maken en dingen herhaaldelijk kunt doen. Frezen is de meest voorkomende subtractieve operatie.

Draaien met een draaibank, waar je het onderdeel in een stationaire snijder draait, is de tweede meest voorkomende vorm van subtractive manufacturing, terwijl erosie en slijpen gebruikt worden voor het verwijderen van kleinere hoeveelheden materiaal. Er zijn veel subtractieve benaderingen en methoden, maar frezen en draaien zijn de meest voorkomende.

VOORDELEN VAN ADDITIVE MANUFACTURING

Interviewer: Wat zijn de majeure voordelen die additive manufacturing biedt die subtractive niet biedt?

Ray Bagley: In subtractive manufacturing, kost lucht geld. Overal waar materiaal van de oorspronkelijke voorraad verwijderd moet worden, kost cyclustijd en dus geld.

Complexiteit is beperkt tot wat verwijderd kan worden; het is vrij makkelijk om vormen te ontwerpen die niet gemaakt kunnen worden met enige combinatie van subtractieve methoden.

In additive is complexiteit (en lucht ruimte) gratis, maar materiaal is duur. Organische vormen, interne doorvoeringen, roosters en veel andere vormen die geschikt zijn voor printen, maar niet gemachineerd kunnen worden.

Lees meer:

• Kenmerken van de Meest Effectieve API's voor 3D-visualisatie in Productie
• Hoe 3D-visualisatie Fouten in het Productieproces Kan Elimineren
• Gebruik 3D-visualisatie om Je Productieprocessen te Verbeteren

Interviewer: In welke situaties is het zinvol om elk te gebruiken?

Ray Bagley: Additive is het beste wanneer je een spaars ontwerp hebt - zoals een rooster of skelet - dat een lage verhouding van materiaal tot totale volume heeft of misschien vormen die erg complex en moeilijk of onmogelijk te machine zijn.

Subtractive is beter wanneer de hoeveelheid materiaal die van de voorraad verwijderd moet worden relatief klein is. Een blok met een paar gaten of features is typisch veel goedkoper te machine dan te printen.

Additive Manufacturing Problemen

Interviewer: Wat voor obstakels moet additive manufacturing overwinnen om breder gebruikt te worden?

Ray Bagley: Voorspelbaarheid en controle.

Voorspelbaarheid

Vandaag de dag is het uitdagend voor iemand om een 3D-printer te kopen en betrouwbaar onderdelen te printen. Je moet leren hoe je onderdelen correct voorbereidt voor printen, supports toepast, succesvol print zonder grote defecten, post-processing minimaliseert en de fysieke eigenschappen van het resultaat controleert.

De meeste mensen gaan door een awful lot van experimenten of mislukte prints voordat ze betrouwbaar nieuwe ontwerpen kunnen printen. Meer en meer van deze expertise zou in software gebouwd moeten worden, wat de tijd zou verkorten voordat productief gebruik bereikt wordt voor een nieuwe machine of proces en de productiviteit van gevestigde machines zou verhogen.

Materiaalcontrole

Proces- en materiaalcontrole is een ander. Als je een blok Ti-6Al-4V titanium koopt en het in een onderdeel machineert, zul je weten — met een hoog niveau van vertrouwen — wat je kunt verwachten van de mechanische eigenschappen van dat materiaal.

Maar als je hetzelfde materiaal in poeder koopt en een onderdeel print, zijn de eindmaterialeigenschappen — rekening houdend met de meerdere smeltcycli tijdens het printen, porositeiten, en meer — drastisch onzekerder.

Het karakteriseren en standaardiseren van al deze proceseffecten op materialeigenschappen is de sleutel om additive manufacturing in de productie-mainstream te brengen.