3D-printen versus traditionele productie:een professionele vergelijking van methoden en voordelen

3D-printen, of additive manufacturing, is een proces waarbij 3D-modellen worden opgebouwd uit een CAD- of digitaal 3D-model. Tijdens het proces wordt het materiaal laag voor laag afgezet om het gewenste object te vormen. Traditionele productieprocessen verwijzen daarentegen naar gevestigde productietechnieken waarbij materiaal kan worden verwijderd door middel van slijpen, boren of machinaal bewerken of in een mal kan worden gegoten. 

Naast dat ze verschillend zijn in hun werkingsprincipe, hebben 3D-printen en traditionele productie nog andere verschillen. Traditionele productie vereist massaproductie om de initiële en lopende kosten van productie, gereedschap en arbeid voor de montage af te schrijven. Terwijl bij 3D-printen de productiekosten onafhankelijk zijn van de hoeveelheid, waardoor het voordeliger is voor kleinere volumes. 3D-printen biedt ook meer ontwerpflexibiliteit en de mogelijkheid om een ​​product met slechts één machine te vervaardigen, wat bij traditionele methoden niet altijd het geval is. 3D-printen is veel sneller dan veel traditionele productiemethoden bij het produceren van kleine tot middelgrote objecten. Deze snelheidsverbetering is te danken aan de tijd die nodig is om de gereedschappen te maken voor gietstukken en matrijzen die bij traditionele productie worden gebruikt. Traditionele productie biedt echter meer materiaalopties dan 3D-printen.

In dit artikel worden de verschillen tussen 3D-printen en traditionele productie verder besproken, worden de voor- en nadelen ervan en hun alternatieven gepresenteerd.

Definitie en vergelijking van 3D-printen met traditionele productie

3D-printen heeft als technologie veel vooruitgang geboekt sinds de uitvinding ervan door Chuck Hall in 1983. Het was aanvankelijk ontworpen als een rapid prototyping-methode, maar is nu uitgegroeid tot een echt productieproces. 3D-printen biedt veel voordelen voor de maakindustrie, waaronder ontwerpvrijheid, de mogelijkheid om complexe ontwerpen te maken, massaaanpassing en een kosteneffectieve productiemethode in kleine volumes.

Bij 3D-printen wordt een object laag voor laag afgedrukt, in tegenstelling tot subtractieve processen – zoals bij veel traditionele productieprocessen – waarbij het product uit een groter blok materiaal wordt gesneden. Hierdoor zorgt 3D-printen voor minder materiaalverspilling. Er is een breed scala aan 3D-printtypen:directe energiedepositie, harsgebaseerde printers (of BTW-polymerisatie), binderjetting, materiaalextrusie, materiaaljetting, poederbedfusie en plaatlaminering. Alle vormen van 3D-printen vallen in een van deze categorieën. 3D-printtechnologie biedt ook een ruime keuze aan materialen die kunnen worden gebruikt om objecten te printen. Industrieën die momenteel 3D-printen gebruiken, zijn onder meer robotica, ruimtevaart, automobiel, medische, tandheelkundige, sport- en andere consumentenproducten. Raadpleeg onze gids over Wat is 3D-printen voor meer informatie.

Figuur 1 hieronder is een voorbeeld van een item dat in 3D wordt geprint:

Een onderdeel bedrukt met MJF

Wat zijn de voordelen van 3D-printen vergeleken met traditionele productie?

3D-printen biedt verschillende voordelen ten opzichte van de traditionele productie-tegenhanger, waaronder:

1. Meer ontwerpvrijheid.
2. Kan complexe ontwerpen afdrukken zonder extra kosten.
3. Over het algemeen sneller, vooral voor kleine en middelgrote objecten.
4. Er is minder afvalmateriaal nodig.
5. Kan de productie- en assemblagefasen van een product combineren.
6. Kan eenvoudig worden gebruikt om aangepaste onderdelen te maken.
7. Het is een volledig geautomatiseerd proces met beperkte arbeidsvereisten.
8. Het gebruikt één enkel apparaat om alle aspecten van het maken van het object af te handelen.

Wat zijn de nadelen van 3D-printen vergeleken met traditionele productie?

De nadelen van 3D-printen versus traditionele productie zijn:

1. Het heeft minder materiaalopties vergeleken met traditionele productie.
2. Het proces is minder economisch vergeleken met traditionele productie op grote schaal.
3. Batchkwaliteitstesten kunnen niet worden toegepast op 3D-geprinte producten.
4. De afdrukkwaliteit kan inconsistent zijn en varieert daarom van product tot product.

3D-printen is een productieproces waarbij onderdelen worden gekweekt uit kleinere basismaterialen zoals hars, filamenten of poeder. Dit is anders dan traditionele productie, zoals machinale bewerking, waarbij u de vorm van een onderdeel uit grotere materiaalvoorraden snijdt. Dit geeft 3D-printen een voordeel bij het maken van laagvolume, zeer aanpasbare componenten zonder de noodzaak van voorafgaande instellingen en gereedschappen.

Greg Paulsen

Directeur Applicatietechniek

Traditionele productiedefinitie en vergelijking met 3D-printen

De geschiedenis van de productie gaat terug tot de industriële revolutie van de twintigste eeuw, toen grondstoffen werden omgezet in nuttige producten. Gedurende deze periode vond er een overgang plaats van menselijke arbeid (althans gedeeltelijk) naar chemische productie en machines. Traditionele productieprocessen zijn voornamelijk subtractief. Dit betekent dat een object uit een groter blok materiaal wordt bewerkt of op andere wijze wordt verwijderd. Conventionele productiemethoden kunnen worden onderverdeeld in vier hoofdfamilies:gieten, vormen, machinaal bewerken en verbinden. Deze processen zijn doorgaans geschikter voor productie op grote schaal, voornamelijk vanwege de gereedschaps-, vorm- en/of gietkosten, evenals de algehele beperkte ontwerpflexibiliteit van de processen. Simpel gezegd:de kosten van een op maat gemaakt product zijn niet gerechtvaardigd als er bijvoorbeeld slechts 50 stuks worden geproduceerd. Het is namelijk moeilijk om de initiële kosten terug te verdienen die nodig zijn voor het ontwikkelen van het maatwerk.

Een van de belangrijkste voordelen van traditionele productie, vergeleken met 3D-printen, is dat het een breed scala aan materiaalkeuzes biedt. Het proces is ook meer ingeburgerd. 3D-printen heeft echter de overhand als het gaat om ontwerpflexibiliteit, kosten en snelheid.  Traditionele productieprocessen worden vaak gebruikt in industrieën die producten in massa produceren die zijn gemaakt van materialen zoals hout, staal of plastic. Deze omvatten de productie van meubels, plastic flessen of tanks, speelgoed, textiel en bagage. Figuur 2 hieronder is een voorbeeld van een CNC-machine:

Een CNC-machine bij Xometry

Wat zijn de voordelen van traditionele productie vergeleken met 3D-printen?

Hieronder vindt u enkele voordelen die traditionele productieprocessen hebben ten opzichte van 3D-printen:

1. Meest geschikt voor massaproductie. 
2. Batchkwaliteitscontroles zijn mogelijk met traditionele productieprocessen.  
3. De meeste traditionele productieprocessen bieden een goede herhaalbaarheid.
4. Traditionele processen bieden een bredere materiaalkeuze. 

Wat zijn de nadelen van traditionele productie vergeleken met 3D-printen?

Enkele van de beperkingen die traditionele productieprocessen hebben vergeleken met 3D-printen zijn: 

1. Voor één enkel onderdeel zijn doorgaans veel processen en machines nodig.
2. Traditionele productie is niet erg geschikt voor op maat gemaakte producten in kleine volumes.
3. Bij subtractieve (traditionele) productie wordt doorgaans veel materiaal verspild. 
4. Traditionele methoden zijn arbeidsintensiever en duurder.

Vergelijkingstabel tussen 3D-printen en traditionele productie

Tabel 1 hieronder vergelijkt 3D-printen met traditionele productie:

Tabel 1. Vergelijking van 3D-printen versus traditionele productie

Kenmerk 3D-printen Traditionele productie

Kenmerk

Doorlooptijd

3D-printen

Snel

Traditionele productie

Langzaam

Kenmerk

Materiaalkeuze

3D-printen

Goed

Traditionele productie

Uitstekend

Kenmerk

Oppervlakteafwerking

3D-printen

Matig

Traditionele productie

Uitstekend

Kenmerk

Winstgevendheid

3D-printen

Onafhankelijk van schaal

Traditionele productie

Grootschalige productie

Kenmerk

Ontwerpcomplexiteit

3D-printen

Ja

Traditionele productie

Nee

Kenmerk

Aanpasbaarheid

3D-printen

Ja

Traditionele productie

Nee

3D-printen is ideaal voor productie in kleine volumes, complexe of op maat gemaakte onderdelen, volledig geassembleerde componenten en snelle productie. Traditionele productiemethoden hebben echter de overhand als het gaat om oppervlakteafwerking en grootschalige productie van eenvoudige voorwerpen. 

3D-printen versus traditionele productie:vergelijking van leadkosten

De kostenvergelijking van 3D-printen versus traditionele productie hangt af van het aantal geproduceerde eenheden. De initiële kosten van traditionele methoden zijn vrij hoog, maar grootschalige productie maakt dergelijke processen economisch. Bij 3D-printen zijn de kosten onafhankelijk van de hoeveelheid; in wezen is er een vast tarief per eenheid.  

3D-printen versus traditionele productie:snelheidsvergelijking

Het is bekend dat 3D-printen veel sneller is dan conventionele productie. Dit komt voornamelijk door de traditionele vorm- en gietstappen voordat de productie kan beginnen. Bij 3D-printen is dit geen probleem. Ontwerpen worden gemaakt via CAD- of 3D-modelleringssoftware, en de 3D-printer drukt het model af. 

3D-printen versus traditionele productie:volumevergelijking

Traditionele productieprocessen zijn gevestigde industriële processen die bekend staan om hun vermogen om te worden gebruikt bij de productie van grote volumes, terwijl 3D-printen ideaal is voor rapid prototyping of kleinschalige productie. Traditionele processen worden daarom vooral gebruikt voor de batchproductie van eenvoudige ontwerpen, zoals plastic flessen. 3D-printen biedt daarentegen uitstekende ontwerpflexibiliteit en maatwerk. Het kan worden gebruikt om problemen met ontwerpen op te lossen en kleine aanpassingen in een ontwerp aan te brengen voordat massaproductie plaatsvindt.  

3D-printen versus traditionele productie:materiaalvergelijking

Hoewel 3D-printen de materiaalkeuze verruimt en behoorlijk wat opties biedt, bieden traditionele productieprocessen een bredere selectie en een breder scala aan materialen. De voortdurende evolutie van de 3D-printtechnologie maakt het echter vrijwel zeker dat deze in de nabije toekomst qua materiaalaanbod kan concurreren met traditionele productieprocessen. 

Wat zijn de wederzijdse alternatieven voor 3D-printen en traditionele productie?

Een alternatief voor zowel 3D-printen als traditionele productie is:

• Snelle tooling :Bij rapid tooling wordt een gereedschap of matrijs geproduceerd waarmee fabrikanten snel onderdelen kunnen produceren die als gereedschap functioneren. Meestal wordt er gebruik gemaakt van spuitgieten in kleine volumes. Rapid Tooling is vergelijkbaar met zowel 3D-printen als traditionele productie, omdat 3D-printen en CNC-bewerking (een van de belangrijkste subtractieve productiemethoden in de traditionele productie) worden gebruikt om snel onderdelen te produceren.

Wat zijn de overeenkomsten tussen 3D-printen en traditionele productie?

Afgezien van hun vermogen om werkende onderdelen te produceren, is er niet veel gelijkenis tussen 3D-printen en traditionele productie.

Wat zijn de andere vergelijkingen voor 3D-printen naast traditionele productie?

Een ander alternatief voor 3D-printen is:

• 3D-printen versus lasersnijden: 3D-printen (met name SLA, SLS en SLM) en lasersnijden zijn vergelijkbaar omdat beide technologieën een laser gebruiken om onderdelen te produceren.

Wat zijn de andere vergelijkingen voor traditionele productie naast 3D-printen?

Een ander alternatief voor traditionele productie is: 

• Traditionele productie versus slimme productie: Slimme fabrieken, geassocieerd met slimme productie, digitaliseren traditionele productieprocessen en machines. 

Samenvatting

In dit artikel werd 3D-printen vergeleken met traditionele productieprocessen om te zien hoe ze verschillen qua aanpak, materiaalkeuze, productievolume en andere factoren. Neem voor meer informatie over 3D-printen of traditionele productieprocessen contact op met een vertegenwoordiger van Xometry.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen en andere diensten met toegevoegde waarde voor al uw prototyping- en productiebehoeften. Bezoek onze website voor meer informatie of vraag een gratis en vrijblijvende offerte aan.

Disclaimer

De inhoud die op deze webpagina verschijnt, is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele verklaring of garantie van welke aard dan ook, expliciet of impliciet, met betrekking tot de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en soorten materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat externe leveranciers of fabrikanten via het netwerk van Xometry zullen leveren. Kopers die offertes voor onderdelen zoeken, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke vereisten voor die onderdelen. Raadpleeg onze algemene voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is afgestudeerd aan de B.Eng Honours in Werktuigbouwkunde en heeft meer dan twintig jaar ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke functies bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep inzicht ontwikkelde in technische processen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements