Additive und subtraktive Fertigung synergistisch nutzen für höhere Produktqualität

Bis 2026 wird der additive Fertigungsmarkt voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,4 % auf 23,33 Milliarden Dollar ansteigen. Da Branchen weiterhin mehr Mittel in diesen wachsenden Bereich investieren und die Technologie sich weiterentwickelt, ist das Versprechen der additiven Fertigung deutlich zu erkennen.

Die additive Fertigung bietet einen kosteneffektiven Weg, kleine Teile, solche mit komplexen Designs oder Geometrien, oder Teile, die nicht mit Spritzgießen gebaut werden können, zu erstellen. Lieferzeiten sind minimal und viele Teile können schneller produziert werden als mit anderen Methoden. Dennoch bedeutet Marktexpansion nicht notwendigerweise, dass subtraktive Methoden wie CNC-Bearbeitung weniger beliebt werden.

Die Fertigungsindustrie, die bereits mit groß angelegter technologischer Disruption konfrontiert ist, wird wahrscheinlich eine zunehmende Überlappung – und möglicherweise sogar Interoperabilität – zwischen additiven und subtraktiven Methoden im Produktionsprozess erleben. Die Produkte der Zukunft werden nicht alle 3D-gedruckt sein, genauso wenig wie sie alle traditionell hergestellt werden; sie werden durch bestmögliche Methoden produziert, die eine Kombination aus additiven und subtraktiven Prozessen umfassen können.

Das Beste aus beiden Welten

Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird der Markt wahrscheinlich eine zunehmende Anzahl von Anwendungen sehen, die sowohl additive als auch subtraktive Methoden verbinden.

Die Ingenieure der Curtiss Motorcycle Company hatten beispielsweise einen hohen Auftrag. Sie wollten ein Elektromotorrad bauen, das kühn, leistungsstark und anders war als alles, was je ein Fahrer gesehen hatte. Sie hatten die Vision, aber frühere Fertigungspartner konnten keinen Prototyp rechtzeitig produzieren, der sowohl Design- als auch Qualitätsanforderungen erfüllte.

Anstatt zu versuchen, all Curtiss' Anforderungen mit einem Fertigungsprozess zu erfüllen, empfahl das Fast Radius Team Mehrachsen-CNC-Bearbeitung für größere Teile des Motorrads und additive Fertigung für kleinere, geometrisch komplexere Komponenten. Dieser hybride Ansatz steigerte die betriebliche Effizienz, produzierte stärkere Teile und lieferte ein besseres Endprodukt. In nur 12 Tagen wurde die „Zeus 8“ geboren.

Hier sehen Sie, wie die Vorteile beider Fähigkeiten – und die Limitationen jedes Verfahrens – ausbalanciert werden können, um die perfekte Lösung für die Teileproduktion zu finden.

Additive Fertigung, neu betrachtet

Während die additive Fertigung in den letzten Jahrzehnten viel Aufsehen – und viel Kapitalinvestition – erzeugt hat, macht sie nur einen winzigen Teil des gesamten Fertigungsmarktes aus. Zudem bringen additive Methoden einige wichtige Limitationen mit sich, die Ingenieure berücksichtigen müssen.

Beispielsweise gibt es zwar immer mehr Materialien für die additive Fertigung, aber bei weitem nicht so viele wie für traditionelle Prozesse wie Spritzgießen und CNC. Die Technologie verbessert sich, aber einige 3D-Druckmethoden produzieren nicht die Festigkeit, Hitzebeständigkeit oder glatte Oberflächenqualität, die für kritische Teile notwendig sind.

Und da die additive Technologie relativ neu ist, haben weniger Materialien die langen, rigorosen Zertifizierungsprozesse durchlaufen, die erforderlich sind, um Teile für stark regulierte Branchen herzustellen. Was mehr ist, die Ökonomie der additiven Fertigung stimmt nicht immer für Hochvolumenproduktion.

Lücken mit subtraktiver Fertigung füllen

Subtraktive Fertigung – wie CNC-Bearbeitung – kann einige der durch additive Fertigung aufgeworfenen Limitationen kompensieren.

Selbst mit industriellen Maschinen kann 3D-Druck manchmal Teile mit nicht einheitlicher Festigkeit und Qualität produzieren. CNC-Bearbeitung hingegen produziert konsistent starke Teile, die strengen ingenieurtechnischen Anforderungen standhalten. Der Prozess wird breit in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt, da er die unglaublich präzisen Builds ermöglicht, die notwendig sind, um den strengen Vorschriften der Federal Aviation Administration (FAA) zu entsprechen.

Was mehr ist, wenn es um die Fertigung mit Metallen geht, ist subtraktive Fertigung meist effizienter. Während metallische additive Materialien noch begrenzt und kostspielig sind, sind die Rohmaterialien für subtraktive Methoden breit verfügbar und verstanden. Es gibt keinen Mangel an Metallen für CNC, die Produkte mit engen Toleranzen und guten Oberflächen erzeugen können.

All dies soll nicht heißen, dass subtraktive Fertigung allein ausreichen wird, um die wachsenden, komplexen Anforderungen disruptiver Märkte zu erfüllen. Diese Fertigungsmethoden bringen ihre eigenen Limitationen mit. Erstens können die Startkosten der CNC-Bearbeitung so hoch sein wie die des 3D-Drucks, wenn nicht höher. Aus Designsicht bringt CNC-Bearbeitung oft mehr Limitationen als die additive Fertigung mit sich. Subtraktive Fertigung ist auch weniger materialeffizient und umweltfreundlich als additive Fertigung, da sie inhärent Abfall erzeugt.

Fähigkeiten kombinieren für ultimativen Erfolg

Die Vor- und Nachteile sowohl additiver als auch subtraktiver Fertigungsmethoden machen sie in vielen Anwendungen zu idealen Ergänzungen zueinander. Mit der Weiterentwicklung von Technologie und Konsumentenanforderungen werden Hersteller mit der Aufgabe betraut, neue Methoden zu entwickeln, die sowohl additive als auch subtraktive Techniken integrieren.

Ob Sie das Motorrad der Zukunft bauen oder versuchen, ein hochwertiges Nischenprodukt zu erstellen – es ist wichtig, einen offenen Geist in Bezug auf Prozesse zu bewahren. Traditionelle Fertigungsmethoden haben Ingenieuren und Produktmanagern, die das nächste Beste bauen wollen, viel zu bieten. Eine raffinierte Kombination aus subtraktiver und additiver Fertigung kann Herstellern helfen, ihre innovativsten Produkte zukunftssicher zu machen.

Bei Fast Radius sind wir leidenschaftlich daran interessiert, Unternehmen dabei zu helfen, die Produkte der Zukunft heute zu schaffen – sei es durch Prototyping eines einzigartigen Teils via Fused Deposition Modeling (FDM) oder durch die Verbindung additiver und subtraktiver Methoden für Hochvolumenläufe einheitlicher Teile. Wir können Ihnen helfen, auf Weisen zu kreieren, die Sie für unmöglich hielten. Kontaktieren Sie uns noch heute.

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