Содержание статьи:
Современное производство предлагает два ключевых метода создания изделий: аддитивное (3D-печать) и субтрактивное (обработка материалов). Каждый из них имеет свои преимущества, ограничения и области применения. Рассмотрим основные различия между этими подходами.
Аддитивное и субтрактивное производство функционируют с помощью программного обеспечения CAD (Computer Aided Design). Обе формы могут быть очень точными и использоваться для изготовления сложных конструкций для различных отраслей промышленности и применений. У обоих есть свои ниши и преимущества для конкретных целей, которые мы рассмотрим ниже.
Что такое аддитивное и субтрактивное производство
- Аддитивное производство — это процесс создания объектов путем послойного добавления материала. Наиболее распространенная технология — 3D-печать.
- Субтрактивное производство — это удаление лишнего материала от заготовки с помощью резки, сверления или фрезерования. Основной инструмент — станки с ЧПУ.
Сравнение: Аддитивное производство (3D-принтер) против субтрактивного производства (токарный станок)
Аддитивное производство
Миром аддитивного производства правят 3D-принтеры. 3D, как и следует из названия, работает, печатая слои материала. Эта функция называется моделированием плавленого осаждения и осуществляется с помощью машины, многократно осаждающей одну и ту же область, чтобы выстраивать от основания вверх для создания окончательной модели. Таким образом, хотя он и называется 3D-принтером, на самом деле он печатает каждый слой в 2D-слоях поперечного сечения, накладывающихся друг на друга до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат.
Обычные принтеры используют порошок или чернила для нанесения на бумагу, но, конечно, этих веществ было бы недостаточно для создания изделий в 3D. В большинстве 3D-печати каждый слой создается из расплавленного термопластика, а затем сплавляется вместе с помощью клея или ультрафиолетового света. Термопласты – это тип пластика, форма которого зависит от их температуры: при нагревании они становятся жидкими, а при охлаждении возвращаются в твердую форму. Это означает, что в процессе 3D-печати машина должна ждать, пока каждый слой остынет, прежде чем наносить следующий, чтобы сохранить прочность и целостность формы.
Преимущества:
- Быстрое создание прототипов.
- Минимум отходов.
- Возможность работы с очень сложными геометриями.
- Создание индивидуальных изделий на заказ.
Недостатки:
- Ограниченная прочность деталей.
- Меньшая точность по сравнению с субтрактивным методом.
- Ограниченный выбор материалов.
В то время как наиболее распространенным материалом, используемым в 3D-принтерах, является пластик, некоторые из них также функционируют с использованием металла. Эти принтеры по-прежнему работают с тем же послойным процессом нанесения 2D-сечений; однако они используют слои из металлических смесей вместо своих пластиковых аналогов.
Субтрактивное производство
Субтрактивное производство начинается с цельного блока материала. Станок постепенно срезает необходимые части, чтобы создать желаемую деталь. Станки с ЧПУ доминируют в сфере субтрактивного производства и выпускаются в бесчисленных формах, чтобы удовлетворить множество требований. Как и 3D-производство, обработка с ЧПУ может использоваться для промышленного изготовления изделий из пластика и металла.
Преимущества:
- Высокая точность и повторяемость.
- Подходит для массового производства.
- Широкий выбор обрабатываемых материалов.
Недостатки:
- Значительное количество отходов.
- Сложность обработки деталей с очень сложной геометрией.
- Более длительный процесс настройки.
Станки с ЧПУ способны работать по-разному, они могут иметь либо маневрирующие и вращающиеся инструменты, вводимые в неподвижный материал, крепко удерживающийся на месте, либо обрабатываемый объект может вращаться самим станком. Опять же, это зависит от проекта. Станки с ЧПУ могут работать с различными материалами, от металла и пластика до дерева, и бывают всех форм и размеров.
Основные различия между аддитивным и субтрактивным производством
| Параметр | Аддитивное производство | Субтрактивное производство |
|---|---|---|
| Принцип работы | Добавление материала | Удаление материала |
| Используемые материалы | Пластики, металлы, композиты | Металлы, пластики, дерево |
| Точность | Средняя | Высокая |
| Время производства | Быстрое для прототипов | Дольше для сложных деталей |
| Количество отходов | Минимальное | Значительное |
| Сложность деталей | Подходит для сложных геометрий | Ограничено возможностями инструментов |
Что лучше
Субтрактивное и аддитивное производство хороши для разных целей, но, когда дело доходит до промышленного изготовления, нет никакого смысла использовать 3D-принтер для работ, предназначенных для станков с ЧПУ. Например, 3D-машины нуждаются в довольно специфическом типе металла для достижения оптимальной функциональности, что приводит к меньшей универсальности и ограниченной свободе выбора материалов, которые вы можете использовать для проектов на основе металла.
Они также обладают различием в соотношении цены и качества, когда речь заходит о крупномасштабном производстве, потому что необходимость ждать, пока высохнет каждый слой материала, вызывает задержку во времени работ. Современные станки с ЧПУ могут выполнять несколько функций одновременно, если это необходимо.
Таким образом, если вы ищете оптимальное соотношение цены и качества при сохранении целостности, детализации, количества, качества, скорости и разнообразия материальных возможностей – вам лучше всего заказать промышленную обработку на станках с ЧПУ в Тольятти.
Компания Артель гордится тем, что предлагает широкий спектр обрабатывающих услуг, включая фрезерование и токарную обработку. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваш проект и начать сотрудничество.
Примеры использования методов
| Отрасль | Аддитивное производство | Субтрактивное производство |
| Авиакосмическая | Производство сложных прототипов деталей | Обработка компонентов двигателей |
| Автомобилестроение | Создание моделей и оснастки | Массовое производство деталей |
| Медицинская | Изготовление имплантатов | Производство хирургических инструментов |
| Энергетика | Печать сложных компонентов турбин | Обработка крупных металлических деталей |
Совмещение аддитивного и субтрактивного производства
Сегодня всё чаще используется гибридный подход, который сочетает возможности обоих методов:
- Предварительное создание заготовки с помощью 3D-печати.
- Доработка детали на станке с ЧПУ для достижения точности.
- Использование аддитивного производства для ремонта или восстановления компонентов.
Заключение
Аддитивное и субтрактивное производство — это два ключевых метода, которые могут работать как отдельно, так и в связке, обеспечивая гибкость и эффективность современного производства. Компании могут выбрать подходящий метод в зависимости от требований к изделию, доступных ресурсов и целей производства.
