Additieve vs. subtractieve fabricage: het beste proces kiezen voor uw productiebehoefte

Sinds de industriële revolutie heeft de fabricagetechnologie nooit gestopt met ontwikkelen. Bedrijven zijn altijd op zoek naar snellere, goedkopere of betere productiemethoden. In de afgelopen decennia, behoorden enkele van de meest betrouwbare processen voor het fabriceren van custom onderdelen tot twee aspecten: additieve fabricage of subtractieve fabricage. Materialen kunnen kunststoffen, thermoplasten, ijzer, staal, koolstof, enz. omvatten. Hoewel zowel additieve als subtractieve fabricageprocessen worden gebruikt om objecten van materialen te maken, zijn ze niet hetzelfde. Wat is dan het verschil tussen additieve fabricage en subtractieve fabricage?

Wat is additieve fabricage?

Additieve fabricage omvat processen die betrokken zijn bij de constructie van objecten door materialen toe te voegen. Wanneer een bedrijf een object bouwt door materialen eraan toe te voegen, wordt het additieve fabricage genoemd. Het materiaal wordt geleidelijk aan het bed of substraat toegevoegd, zodat nieuwe objecten met verschillende afmetingen en vormen van de grondstoffen kunnen worden geproduceerd.

De meeste additieve fabricageprocessen omvatten 3D-printen. Feitelijk is de term "additieve fabricage" synoniem geworden met 3D-printen. Een 3D-printer is een machine die materialen op het printbed deposeert. Daarom bouwen ze objecten door materialen toe te voegen. Het werkprincipe van een typische 3D-printer is om het geëxtrudeerde materiaal van de monding vrij te geven. Het bouwt de basisaag, en bouwt dan de volgende hoogste laag. De 3D-printer zal doorgaan met het bouwen van elke individuele laag totdat het object voltooid is.

Voordeel

Het grootste voordeel van additieve fabricage is de veelzijdigheid in ontwerp. Additieve fabricage kan hoogst complexe modellen produceren, en zelfs ontwerpen met holle binnenste delen, wat andere fabricageprocessen niet kunnen. Feitelijk kunnen ontwerpen die bijna in CAD gecreëerd kunnen worden, ook gerepliceerd worden door additieve fabricage.

Voor een klein aantal prototypemodellen, is additieve fabricage meestal praktischer. Dit is omdat additieve fabricagemachines zoals FDM 3D-printers zeer weinig setup vereisen. Met 3D-ontwerp, kunt u een 3D-printer in een paar minuten starten. Aangezien het proces bijna volledig geautomatiseerd is, hoeft er geen tijd besteed te worden aan het maken van gereedschapswisselingen. Deze flexibiliteit maakt additieve fabricage de technologie van keuze voor "on-demand" productie.

Aangezien additieve fabricage geen afval van bestaande materialen verwijdert, genereert het proces inherent veel minder afval vergeleken met subtractieve fabricage. Voor bedrijven kan dit de afvalverwijdering of hergebruikskosten verlagen.

Nadeel

Hoewel additieve fabricage veelzijdig is in ontwerp, is het strikt beperkt in termen van materialen. Meeste 3D-printtechnologieën zijn beperkt tot het gebruik van plastic of plastic composietmaterialen. Bovendien leidt de laag-voor-laag constructiemethode tot structurele zwaktes waar de lagen aan elkaar hechten. Dit betekent dat objecten gecreëerd met additieve fabricage misschien niet sterk genoeg zijn om gewicht te ondersteunen of extreme omstandigheden te weerstaan. Dit beperkt de additieve fabricage essentieel om niet-functionele prototypes te creëren.

Hoewel bestaande 3D-printers metaal voor printen kunnen gebruiken, zijn ze nog steeds zeldzaam in de industrie. Over het algemeen is het gebruik van 3D-printen om custom metaalonderdelen te creëren duurder dan het gebruik van CNC-bewerking om custom metaalonderdelen te creëren.

Zelfs voor relatief snelle 3D-printprocessen (zoals SLS en SLA), is het proces van het bouwen van objecten laag voor laag erg traag. Dit maakt additieve fabricage onpraktisch voor het reageren op hoge-volume vraag. De 3D-printer heeft ook een beperkt grootte bouwplatform. Als het werk grote onderdelen of modellen vereist, moeten ze als kleinere componenten worden geprint en samen gelijmd. Dit introduceert extra werk, niet te spreken over meer foutpunten.

Wat is subtractieve fabricage?

Subtractieve fabricage omvat processen die betrokken zijn bij de constructie van objecten door materiaal te verwijderen. Essentieel het tegenovergestelde van additieve fabricage. Het bedrijf voegt geen materialen toe, maar voert subtractieve fabricage uit door materialen te verwijderen. Het begint meestal met een groot stuk ruw materiaal. Het bedrijf verwijdert dan het overbodige materiaal eruit om nieuwe objecten met kleinere afmetingen en verschillende vormen te creëren.

De term subtractieve fabricage verwijst naar het proces van het produceren van objecten door gebruik te maken van CNC-computer numerieke controle (CNC) machines om continu materialen van het oorspronkelijke blok te verwijderen om de gewenste vorm en grootte te bereiken. Het proces begint wanneer de ontwerpingenieur het CAD-model aan de mechanische werkplaats indient, bij voorkeur via een online offertesysteem. Geavanceerde software analyseert en ontwerpt en selecteert gereedschappen, gereedschappaden en beste werkstukken. CNC-werktuigmachines kunnen een verscheidenheid aan materialen gebruiken, waaronder metaal, hout, glas, keramiek, kunststoffen en composietmaterialen.

Voordelen

Subtractieve fabricage heeft verschillende sleutelvoordelen:

• Oppervlakteafwerking
• Hoge precisie en geometrische nauwkeurigheid
• Uitstekende herhaalbaarheid
• Hoge spanning toepassingen
• Vergeleken met additieve fabricage, is de kosten van het verwerken van bepaalde onderdelen lager. Subtractieve fabricage behoudt de oorspronkelijke integriteit van het materiaal. Dit betekent dat producten geproduceerd door subtractie duurzamer zijn, wat de technologie met name populair maakt in de auto- en vliegtuigfabricage-industrieën.
• Compatibel met meerdere materialen
• Snelheid en hoge productiviteit

Subtractieve fabricage omvat machines met lineaire en multi-as rotatie mogelijkheden. Standaard 3-as en 5-as CNC-freesmachines en draaibanken kunnen werkstukken van verschillende richtingen bewerken om complexe ontwerpen te bereiken.

De kwaliteit van modellen en onderdelen gecreëerd door subtractieve fabricage is doorgaans beter dan die van additieve fabricage. Aangezien dit proces geen zichtbare lagenlijnen produceert, is er alleen minimaal werk vereist in het na-bewerkingsproces.

Nadeel

Het is onmogelijk om overmatig complexe ontwerpen of holle objecten te snijden of te graveren met CNC-bewerking. Het kost ook veel tijd om de CNC-machine in te stellen.zelfs kleine ontwerpwijzigingen kunnen hermontage vereisen, wat handmatig moet worden gedaan. Daarom is CNC-bewerking wat de fabrikant reserveert voor massaproductie.

Eindgedachten

Wat fabricagetechnologie betreft, is additieve fabricage door 3D-printen nog steeds een opkomende technologie. Hoewel het verkooppunt is dat het een uitstekend verkooppunt kan creëren voor bijna alle 3D-ontwerpen, is de technologie niet goed genoeg om meer traditionele fabricagemethoden te elimineren. Subtractieve fabricage bestaat al decennia, maar wordt nog steeds wijd beschouwd als de standaard in verschillende industrieën.

Subtractieve fabricage is nog steeds de methode die bedrijven gebruiken wanneer ze grote aantallen onderdelen snel en betrouwbaar moeten produceren. Deze technologie is met name geschikt voor het fabriceren van hoogst duurzame onderdelen van metaal. Naarmate meer en meer bedrijven nieuwe technologieën zoals lasersnijden en elektrische ontladingsbewerking (EDM) verkennen, lijkt subtractieve fabricage niet in gevaar te zijn om te verdwijnen.