Vergleich der additiven Fertigung mit der subtraktiven Fertigung:Was sind die Unterschiede?

In den letzten Jahren hat sich die additive und subtraktive Fertigung weltweit bemerkbar gemacht. Aufgrund des technologischen Fortschritts profitieren heute viele Branchen von ihrer erfinderischen Produktion verschiedener Teile.

Obwohl es einen Unterschied zwischen additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren gibt, sind beide aufgrund ihrer überlagerten Anwendungsmodi aufeinander angewiesen. Der Prozess, der bei der Herstellung eines Prototyps oder Teils verwendet wird, hängt jedoch von anderen Faktoren wie dem Produktionsvolumen und dem Stadium der Produktentwicklung ab.

Dieser informative Artikel neigt dazu, die additive Fertigung mit der subtraktiven Fertigung zu vergleichen. Außerdem zeigen wir die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Herstellungsverfahren, ihre Vor- und Nachteile und ihre Hauptanwendungen auf.

Was ist additive Fertigung?

Die additive Fertigung, allgemein als 3D-Druck bekannt, ist ein industrieller computergesteuerter Prozess, der 3D-Objekte durch schichtweises Abscheiden von Materialien auf dem Grundmaterial herstellt.

Der Hauptkern dieser Methode ist das Zusammenfügen von Material, um ein neues Objekt zu erstellen. Darüber hinaus werden bei der additiven Fertigung je nach Druckverfahren unterschiedliche Materialien verwendet. Diese Materialien bewegen sich auch zwischen Metalllegierungen, duroplastischen Polymeren, Verbundwerkstoffen und Thermoplasten.

Darüber hinaus begann die Anwendung der AM-Technologie nur in der Luft- und Raumfahrt- und Medizinindustrie, hat sich aber inzwischen auf andere Branchen ausgeweitet. Darüber hinaus sind Endindustrien wie Automobile, Öl, Gas und Schwermaschinen Beispiele für seine ständig wachsende Reichweite.

Arten additiver Fertigungsverfahren

Im Allgemeinen teilen die Standards, die die additive Fertigung klassifizieren, ihre Prozesse in 7 verschiedene Kategorien ein, und dazu gehören:

Binder-Jetting

Dies ist ein Prozess der additiven Fertigung, bei dem ein Bindemittel selektiv auf ein Pulverbett aufgetragen wird, um feste Schichten zu bilden. Darüber hinaus müssen die für diese Art von 3D-Druckverfahren verwendeten Materialien in körniger Form vorliegen und Metalle, Sand und Keramik umfassen.

Darüber hinaus arbeitet Binder Jetting mit einer Walze, um ein pulverförmiges Material gleichmäßig auf der Bauplattform zu verteilen. Der nächste Schritt in dem Verfahren ist die selektive Abscheidung von Bindemittelklebstoff auf dem pulverförmigen Material. Die Walze verteilt dann eine weitere Pulverschicht über der vorherigen Schicht mit Klebstoff, und der Vorgang wiederholt sich bis zur Bildung des gesamten Objekts.

Directed Energy Deposition (DED):

Diese Methode ist ein komplexer Prozess zum Konstruieren von 3D-Objekten. Und das verwendete Material ist normalerweise ein Pulver- oder Metalldraht. Das Material schmilzt durch eine fokussierte Energiequelle wie einen Strahl oder Laser und wird dann präzise in die Bauplattform gegossen. Die Flüssigkeit härtet zu einer Schicht aus und der Prozess wiederholt sich bis zur letzten Phase.

Materialextrusion

Das Verfahren funktioniert mit Hilfe einer Klebepistole. Diese Funktion schießt das Material durch eine Spule in den Drucker. Die Düsenspitze schmilzt das Material durch Hitze und wird dann Schicht für Schicht auf die Konstruktionsplattform gelegt, um das Objekt zu verfestigen und zu formen. Diese Art ist die teuerste Form der additiven Fertigung, wenn auch mit einigen Einschränkungen.

Pulverbettfusion (PBF)

PBF umfasst verschiedene AM-Prozesse wie Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Heat Sintering (SHS), Electron Beam Melting (EBM) und Direct Metal Laser Melting (DMLM). Außerdem verwendet dieses Verfahren Laser, Strahlen oder Druckköpfe, um feine Materialschichten in 3D zu schmelzen und zu verschmelzen. Es schießt anschließend überschüssiges Pulver vom Produkt ab.

Blattlaminierung

Die beiden wichtigsten Laminierungsmethoden sind Laminated Object Manufacturing (LOM) und Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM). UAM verbindet dünne Metallbleche durch Ultraschallschweißen, während LOM klebstoffbeschichtete Papierbögen als Ausgangsmaterial verwendet, das beste für die visuelle und ästhetische Modellierung von Objekten.

MwSt. Photopolymerisation

VAT Photopolymerization erzeugt ein Objekt in der Wanne eines flüssigen Harz-Photopolymers. Der Photopolymerisationsprozess härtet nun die mikrofeine Harzschicht mit Hilfe von UV-Licht aus. Anschließend werden diese Lichtstrahlen dann über einen Spiegel auf das Objekt gerichtet.

Materialstrahlen

Diese Methode ist genauso wie Binder Jetting, nur dass sie Wachs verwendet. Der Vorgang folgt einer ähnlichen Materialschichtung, um ein Objekt zu erstellen, anstatt Klebstoff auf dem Pulverbett zu verwenden. MJ trägt Wachs auf eine Bauplattform auf. Die meisten Hersteller bevorzugen MJ, weil es billiger ist und hochwertige Oberflächengüten mit besserer Genauigkeit liefert.

Vor- und Nachteile der additiven Fertigung

Vorteile

Hier sind einige der Vorteile der additiven Fertigung.

• Hocheffizient und eliminiert Verschwendung
• Schnellerer Weg vom Design zur Produktion
• Erstellen Sie ganz einfach komplexe Designs

Nachteile

• Verfügt im Vergleich zu anderen Verfahren über eine begrenzte Auswahl an Materialien
• Es kann teuer werden, wenn es um die Verwendung von Metallen geht
• Nicht ideal für die Produktion großer Mengen

Was ist subtraktive Fertigung?

Wie der Name schon sagt, beinhaltet die subtraktive Fertigung das Entfernen von Objektteilen, um ein neues Produkt zu erstellen. Außerdem könnten Teile eines massiven Metall-, Kunststoff- oder Holzblocks weggeschnitten werden. Ein gutes Beispiel ist eine Fräsmaschine, die Metall oder Kunststoff aushöhlt.

Darüber hinaus ermöglicht diese Fertigungstechnologie Design, Prototyping und Fertigung in Endverbrauchsmaterialien. Es ist auch die perfekte Option für Klein- und Großserienproduktionen, um bestimmte mechanische Eigenschaften oder Oberflächen zu erhalten. Es funktioniert mit Metallen oder harzartigem Aluminium, Messing, ABS, Delrin, Nylon, PEEK, PVC, Plexiglas, PCA, Polypropylen sowie Holz.

Darüber hinaus ist es einfacher, das Design in subtraktiven Fertigungstechniken mit Material für Festigkeit, Flexibilität, chemische Beständigkeit oder andere dielektrische Eigenschaften abzustimmen.

Arten subtraktiver Fertigungsprozesse

Zu den gängigen Arten der subtraktiven Fertigung gehören Schneiden, Bearbeiten und Schleifen. Nachfolgend finden Sie einige Details zu jedem.

Laserschneiden

Bei diesem Verfahren werden verschiedene Materialien mit einem Laser in Form geschnitten. Darüber hinaus werden aus diesem Verfahren gewonnene Materialien häufig in industriellen und künstlerischen Bereichen verwendet.

Beim Laserschneiden helfen Computer Numerical Control (CNC) und Optik, den starken Laserstrahl auf das Material zu richten. Ein Bewegungssteuerungssystem hilft sicherzustellen, dass die CNC beim Schneiden des Materials dem gewünschten Muster folgt. Anschließend sorgt eine Bedampfung oder ein Hochdruckstrahlgas für ein hochwertiges Oberflächenfinish.

CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist eine Produktionsart, bei der eine vorprogrammierte Computersoftware industrielle Werkzeuge und Maschinen steuert. Diese subtraktive Fertigungsart erledigt dreidimensionale Schneidaufträge mit nur einem Befehlssatz.

Vor dem Einschalten eines CNC-Systems ist es jedoch erforderlich, die erforderlichen Schnitte in die Software zu programmieren, die wiederum den entsprechenden Geräten und Maschinen vorschreibt, wie die definierten Maßaufgaben auszuführen sind.

Trotz der Fehlerwahrscheinlichkeit, die größer ist, wenn eine CNC-Maschine gleichzeitig in mehr als eine Richtung schneidet, geht der Codegenerator innerhalb des numerischen Systems häufig davon aus, dass Mechanismen in der CNC-Programmierung fehlerfrei sind. Eine Reihe von Eingaben, die als Teileprogramm bekannt sind, bestimmen die Platzierung eines Werkzeugs in einem numerischen Steuerungssystem.

Abrieb

Beim Schleifprozess wird ein Schleifmittel verwendet, um Teile eines Materials abzuschleifen oder abzubürsten. Schleifmittel sind grobe Substanzen, die Material schleifen, schleifen oder polieren. Außerdem können sie durch ständiges Reiben Materialteile abtragen oder deren Oberfläche glätten. Sie können ein Schleifmittel auch auf einer harten Oberfläche anbringen oder es als Suspension einer Flüssigkeit hinzufügen. Für mehr Effizienz sollten sie härter sein als das Material, das sie entfernen möchten.

EDM (Electrical Discharge Machining)

EDM ist eine subtraktive Fertigungstechnologie, die elektrische Entladungen verwendet, um die gewünschte Form zu erreichen. Auch Funkenerosion, Funkenerosion, Senkerodieren, Drahtbrennen oder Drahterosion genannt.

Zusätzlich arbeitet es mit einer Reihe von schnell wiederkehrenden Stromentladungen zwischen zwei Elektroden (Werkzeug- und Werkstückelektroden), die durch eine dielektrische Flüssigkeit getrennt und mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt sind. Der Höhepunkt des EDM-Prozesses ist der Materialabtrag vom Werkstück. Außerdem haben Werkzeug und Werkstück bei diesem Verfahren auch keinen physischen Kontakt.

Vor- und Nachteile der subtraktiven Fertigung

Vorteile

• Sie gilt für verschiedene Materialien wie Metall, Kunststoff, Holz und Verbundwerkstoffe
• Wird für alle Formen wie Löcher, Zylinder, Schraubengewinde oder flache Oberflächen verwendet
• Ideal, um eine glatte Oberfläche zu erhalten
• Erzeugt eine hohe Genauigkeit mit einer engen Toleranz von 0,0025 mm

Nachteile

• Abfallmaterial und gebildete Späne. Die Chips sind zwar recycelbar, aber immer noch Abfall
• Es braucht mehr Zeit als die additive Fertigung

Additive Fertigung vs. subtraktive Fertigung :Was sind ihre Unterschiede?

Additive Fertigungsverfahren bauen Produkte auf, indem Materialien Schicht für Schicht hinzugefügt werden, während bei der subtraktiven Fertigung Teile eines festen Materials entfernt werden, um die Produktteile zu erzeugen.

Obwohl additive und subtraktive Fertigungsverfahren ihre Art haben, Prototypen und Produkte zu entwickeln, gehen sie die Produktion anders an.

Nachfolgend sind einige der bemerkenswerten Unterschiede zwischen additiver und subtraktiver Fertigung aufgeführt.

Materialoptionen

Beim Vergleich von additiver und subtraktiver Fertigung sind die Materialoptionen einer der Hauptunterschiede zwischen additiver und subtraktiver Fertigung. Für den Einsatz im additiven Fertigungsprozess steht eine enge Auswahl an Materialien zur Verfügung. Darüber hinaus handelt es sich bei den Materialien für diesen Prozess meist um Kunststoffderivate. Dazu gehören Keramik, Biochemikalien, Thermoplaste, Metalle und Harze sowie einige andere Materialien, die im additiven Fertigungsprozess verwendet werden.

Die subtraktive Fertigung hingegen beginnt mit einem einzigen Stück Vollmaterial. Außerdem kann es sich bei diesem Material um Glas, Metall, Kunststoff, Holz, Verbundmaterial oder Kunststoffderivate handeln.

Erreichbare Komplexität

Wenn es um komplexes Design zwischen additiver und subtraktiver Fertigung geht, ist die additive Fertigung ideal, während die subtraktive Fertigung am besten für weniger komplexe Designs geeignet ist. Aber die subtraktive Fertigung hat die Nase vorn, wenn komplexe Designs in großen Chargen produziert werden müssen.

Genauigkeit

Im Vergleich zu Maschinen für die additive Fertigung sind subtraktive genauer. Außerdem muss nach dem Drucken eine Bearbeitung erfolgen, um eine hohe Genauigkeit bei der additiven Fertigung zu erreichen.

Eigenschaften der fertigen Teile

Produkte, die durch additive Fertigung hergestellt werden, haben oft winzige Poren auf ihrer Oberfläche. Darüber hinaus führen diese Poren häufig zu strukturellen Schwächen und können bei Produkten, die im medizinischen Bereich verwendet werden, zu einer Lebensmittelverunreinigung oder Infektion führen. Daher müssen Produkte, die mit additiven Verfahren hergestellt werden, gereinigt und veredelt werden, um bessere Produkteigenschaften und ein besseres Aussehen zu erzielen.

Andererseits erzeugen Produkte, die durch subtraktive Prozesse unter Verwendung von CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) hergestellt werden, stärkere Teile. Darüber hinaus sind diese Teile auch toleranter und haben eine bessere Endbearbeitung als Teile, die mit additiver Fertigung hergestellt wurden.

Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit

Die Option der Oberflächenveredelung ist auch ein zu berücksichtigender Faktor beim Vergleich der subtraktiven Fertigung mit der additiven Fertigung.

Die additive Fertigung führt in Kombination mit dem Pulverbettschmelzen zu einer schlechten Oberflächengüte. Oft sind auf dem Produkt teilweise verschmolzene Pulver- und Ablagerungsschichten sichtbar, die die Oberfläche rauh machen.

Außerdem ermüdet ein Produkt mit einer rauen Oberfläche schlecht und ist bruchanfällig. Oberflächenbearbeitung oder Kugelstrahlen erzeugen eine glattere Oberfläche, berücksichtigen jedoch häufig keine Innenflächen und kleine Merkmale.

Umgekehrt erzeugt die subtraktive CNC-Fertigung glattere Oberflächen und bessere Toleranzen.

Geschwindigkeit

Die Losgröße und der Anwendungsfall des Designs bestimmen die Geschwindigkeit eines additiven Fertigungsprozesses. Darüber hinaus besteht einer der Vorteile der additiven Fertigung gegenüber der subtraktiven Fertigung darin, dass der 3D-Druck das Prototyping und die Gesamtzeit für die Kleinserienfertigung verkürzt. Im Vergleich zur subtraktiven Fertigung dauert es jedoch länger, ein einzelnes Teil im 3D-Druck zu drucken. Außerdem ist der 3D-Druck für die Massenproduktion von Kunststoffteilen nicht so schnell.

Vergleichstabelle zwischen Additive Fertigung vs. subtraktive Fertigung

	Additive Fertigung	Subtraktive Fertigung
Materialoptionen	Funktioniert mit einer engen Auswahl an Materialien, hauptsächlich Kunststoff, Kunststoffderivate, Biochemikalien, Harz und einige Metalle	Es verwendet eine breitere Palette von Materialien, einschließlich; Stein, Glas, Holz, Schaumstoff, Metalle und Kunststoffe
Erreichbare Komplexität	Besser als 5-Achsen-CNC-Bearbeitung bei der Entwicklung komplexer und komplizierter Designs	Ideal für die Verwendung mit einfacher Geometrie
Genauigkeit	Die mit diesem Verfahren hergestellten Produkte sind weniger genau als das herkömmliche Verfahren. Das genaueste additive Fertigungsverfahren hat eine Toleranz von 0,100 mm	Es produziert Produkte mit größerer Maßgenauigkeit. Mit Toleranzwerten von bis zu 0,025 mm
Eigenschaften fertiger Teile	Teile, die mit dieser Technik hergestellt werden, können strukturelle Schwächen aufweisen. Der Grund dafür ist, dass die Herstellung durch Schichtung erfolgt, wodurch einige Eigenschaften beeinträchtigt werden	Die hergestellten Teile haben eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und sind strukturell einwandfrei
Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit	Die Endbearbeitung ist ein wichtiger Aspekt der mit dieser Technik hergestellten Teile	Nachbearbeitung ist für Teile, die mit diesem Verfahren hergestellt werden, nicht obligatorisch
Geschwindigkeit	Schneller und kostengünstiger, wenn die Prototypen- und Serienproduktion klein sind	Schneller und kostengünstiger, wenn der Prototyp große Teile hat oder große Produktionschargen groß sind

Subtraktive vs. additive Fertigung Kosten:Was ist teurer?

Maschinen- und Werkzeugkosten

Es ist ziemlich teuer, Präzisionsgeräte für die additive Fertigung zu erwerben und zu installieren. Dadurch trägt die Investition in Maschinen am stärksten zu den Kosten der additiven Fertigung bei.

Bei der additiven Fertigung machen die Werkzeugkosten 5 % der Gesamtproduktionskosten aus und sind einer der Vorteile der additiven Fertigung gegenüber der subtraktiven Fertigung.

Außerdem macht der Schicht-für-Schicht-Druck den additiven Herstellungsprozess sehr anpassungsfähig für verschiedene Produkte, wodurch Kosten gespart werden. Andererseits ist die Konstruktion des Werkzeugs für jeden subtraktiven Fertigungsprozess wichtig.

Arbeitskosten

Aufgrund der hochgradig automatisierten Natur beider Verfahren machen die Arbeitskosten nur einen kleinen Teil der Gesamtkosten aus. Die Vereinfachung von Teilen sowohl in der additiven als auch in der subtraktiven Fertigung hilft, den Arbeitsaufwand zu reduzieren.

Darüber hinaus beinhaltet die Vereinfachung die Neugestaltung eines Produkts, um die erforderliche Anzahl von Teilen zu reduzieren. Diese Neugestaltung würde auch dazu beitragen, die Produktions-, Montage- und Nachbearbeitungskosten zu senken. Im Allgemeinen machen die Arbeitskosten weniger als 10 % der Produktionskosten in der additiven Fertigung aus.

Materialkosten

Materialien, die in der additiven Fertigung verwendet werden, kosten oft mehr als die in der subtraktiven Fertigung verwendeten. Laut der International Cost Estimating and Analysis Association sind Materialien für die additive Fertigung auf Gewichtsbasis um den Faktor 8 teurer als Materialien für die subtraktive Fertigung.

Darüber hinaus werden das genaue Material und der additive Prozess verwendet, um die genauen Kosten der additiven Fertigung zu bestimmen.

Nachbearbeitungskosten

Fertigteile erfordern oft auch eine Nachbearbeitung, um ihren endgültigen Zustand zu erreichen. Dies beinhaltet häufig das Waschen oder Polieren, um den Glanz von Metallteilen zu verbessern. Darüber hinaus wird bei additiv gefertigten Produkten, insbesondere mit dem feinmechanischen System, das überschüssige Material entfernt.

Vor allem die Nachbearbeitungskosten sind bei beiden Herstellungsprozessen ähnlich und unvermeidlich.

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Anwendungen von Additive vs. subtraktive Fertigung

Additive Fertigungsanwendung

Da immer mehr Unternehmen additive Fertigungstechniken anwenden und kreative Wege finden, sie mit der subtraktiven Fertigung zu kombinieren, hat sie ein breites Anwendungsspektrum, darunter:

• Schmuckherstellung
• Luftfahrtindustrie
• Verbesserung des Energieverbrauchs
• Modellherstellung für die Industrie
• Roboter- und elektromechanische Systeme
• Solide Freiformfunktionen
• Metamaterialien, Elektromagnetik und 3D-Elektronik
• Zahnärztliche und medizinische Elemente

Subtraktive Fertigungsanwendung

Dieses Herstellungsverfahren ist ideal für die Produktion in großen Chargen und seine Anwendung umfasst:

• Herstellung von konturierten Profilen und strukturierten Oberflächen
• Schneidfunktionen für den Haushaltsgebrauch, die Automobil-, Elektronik-, Luft- und Raumfahrt-, Dental- und Medizinindustrie.

Hybridprozess:Design-to-Prototyp implementieren

Hybridsysteme maximieren tendenziell die Vorteile der additiven Fertigung gegenüber der subtraktiven Fertigung und umgekehrt. Darüber hinaus vereinen sie die Vorteile der subtraktiven und der Vielseitigkeit der additiven Fertigung. Spezielle Maschinen handhaben beide Systeme und es eignet sich hervorragend für die Reparatur von defekten Teilen. Die Hybridfertigung erleichtert die Herstellung komplexer Teile, da sie geschichtet und dann mit Fräswerkzeugen bearbeitet werden können.

RapidDirect ist ein zertifiziertes Unternehmen (mit einer Standardregistrierungsnummer ISO 9001:2015), das diese Herstellungsprozesse vom Design bis zum Prototypen umsetzt. Wir produzieren auch die besten Qualitätsteile, um die Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen und gleichzeitig die erforderlichen Standards einzuhalten.

Darüber hinaus bieten wir sofortige Angebote und garantieren die bestmögliche automatisierte DfM-Analyse. Darüber hinaus erreichen wir diese Prozesse mit starken Fertigungskapazitäten, die mit unseren fleißigen Mitarbeitern kombiniert werden, um die rechtzeitige Lieferung von Teilen in bester Qualität sicherzustellen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist besser? Additive oder subtraktive Fertigung ?

Die Welt tendiert zu weniger Abfall, was die additive Fertigung zu einer besseren Option macht. Außerdem imitiert die additive Fertigung natürliche Prozesse bei der Herstellung eines fertigen Produkts durch Schichtung. Es ist weniger verschwenderisch als die subtraktive Fertigung. Es ist auch schneller und produziert komplexe Designs besser.

Ist Spritzgießen additive oder subtraktive Fertigung?

Ist Spritzguss additive Fertigung? Nein, Spritzguss ist weder additive noch subtraktive Fertigung. Stattdessen ist es ein Herstellungsprozess, der die Massenproduktion unterstützt. Außerdem erfolgt hier die Herstellung durch Einspritzen von geschmolzenem Material in eine Form. Diese Form hätte die Form des beabsichtigten Endprodukts.