Subtractieve versus additieve productie

Nu additieve productie - zoals 3D-printen - steeds populairder wordt, vooral in hightech-industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, spreken we met Ray Bagley, Director of Product Management bij Spatial om inzicht te krijgen in de fascinerende trend.

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

Interviewer: Laten we beginnen met het verduidelijken van het belangrijkste verschil tussen additieve en subtractieve productie

Ray BagIey :In subtractief begin je met een homp materiaal en verwijder je er stukje bij beetje materiaal uit totdat je de uiteindelijke vorm hebt bereikt. Verwijderen kan door middel van frezen, draaien, boren, erosie, slijpen of hamer en beitel.

Bij additive manufacturing begint u met niets en voegt u beetje bij beetje materiaal toe - alleen op de gewenste plaatsen - totdat u de uiteindelijke vorm bereikt. Er zijn veel verschillende additieve technologieën, maar meestal gebruikt een enkele machine er maar één van.

Voorbeelden van subtractieve fabricage

Interviewer: Kunt u specifieke voorbeelden van subtractieve fabricage geven?

Ray BagIey :Het meest voorkomende voorbeeld van subtractieve fabricage is machinale bewerking. Een CNC-frees heeft een roterend gereedschap erin en het snijdt metaal weg. En met CNC (wat staat voor Computer Numerical Control) kan dat door de computer worden geprogrammeerd, zodat je mooie vormen kunt doen en dingen steeds opnieuw kunt doen. Frezen is de meest voorkomende subtractieve bewerking.

Draaien met behulp van een draaibank, waarbij u het onderdeel in een stationaire frees draait, is de op één na meest voorkomende vorm van subtractieve fabricage, terwijl erosie en slijpen worden gebruikt voor het verwijderen van kleinere hoeveelheden materiaal. Er zijn veel subtractieve benaderingen en methoden, maar frezen en draaien zijn de meest voorkomende.

ADDITIEVE PRODUCTIE-voordelen

Interviewer: Wat zijn de belangrijkste voordelen die additieve productie biedt die subtractief niet biedt?

Ray BagIey :Bij subtractieve fabricage kost lucht geld. Dat betekent dat overal waar dat materiaal uit de originele voorraad moet worden gehaald, cyclustijd en dus geld kosten.

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

In additief is complexiteit (en luchtruimte) gratis, maar materiaal is duur. Organische vormen, interne doorgangen, roosters en vele andere vormen die bedrukbaar zijn, maar niet machinaal bewerkt kunnen worden.

Meer informatie:

• Kenmerken van de meest effectieve API's voor 3D-visualisatie in productie
• Hoe 3D-visualisatie kan helpen bij het elimineren van fouten in het productieproces
• Gebruik 3D-visualisatie om uw productieprocessen te verbeteren

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

Ray BagIey :Additief is het beste als je een dun ontwerp hebt - zoals een rooster of skelet - met een lage verhouding van materiaal tot totaal volume of misschien vormen die erg complex en moeilijk of onmogelijk te bewerken zijn.

Subtractief is beter wanneer de hoeveelheid materiaal die uit de voorraad moet worden verwijderd relatief klein is. Een blok met een paar gaatjes of kenmerken is doorgaans veel goedkoper om te bewerken dan af te drukken.

Problemen met additieve productie

Interviewer: Welke obstakels moet additieve productie overwinnen om op grotere schaal gebruikt te worden?

Ray BagIey :voorspelbaarheid en controle.

Voorspelbaarheid

Tegenwoordig is het voor iemand een uitdaging om een ​​3D-printer te kopen en onderdelen betrouwbaar te gaan printen. U moet leren hoe u onderdelen op de juiste manier voor het afdrukken kunt voorbereiden, ondersteuningen kunt aanbrengen, succesvol kunt afdrukken zonder grote defecten, nabewerking kunt minimaliseren en de fysieke eigenschappen van het resultaat kunt controleren.

De meeste mensen ondergaan ontzettend veel experimenten of mislukte afdrukken voordat ze betrouwbaar nieuwe ontwerpen kunnen afdrukken. Meer en meer van deze expertise zou in software moeten worden ingebouwd, wat de tijd zou verkorten voordat een nieuwe machine of proces productief wordt gebruikt en de productiviteit van bestaande machines zou verhogen.

Materiaalbeheer

Proces- en materiaalbeheersing is een andere. Als u een blok Ti-6Al-4V titanium koopt en het tot een onderdeel bewerkt, weet u - met een hoog niveau van vertrouwen - wat u kunt verwachten van de mechanische eigenschappen van dat materiaal.

Maar als je hetzelfde materiaal in poedervorm koopt en een onderdeel print, zijn de uiteindelijke materiaaleigenschappen - gezien de meerdere smeltcycli tijdens het printen, porositeiten en meer - drastisch onzekerder.

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