Additive Fertigung vs. subtraktive Fertigung

Seit der industriellen Revolution hat die Fertigungstechnologie nie aufgehört, sich weiterzuentwickeln. Unternehmen sind immer auf der Suche nach schnelleren, billigeren oder besseren Produktionsmethoden. In den letzten Jahrzehnten gehörten einige der zuverlässigsten Verfahren zur Herstellung kundenspezifischer Teile zu zwei Aspekten:der additiven Fertigung oder der subtraktiven Fertigung. Zu den Materialien können Kunststoffe, Thermoplaste, Eisen, Stahl, Kohlenstoff usw. gehören. Obwohl sowohl additive Fertigungs- als auch subtraktive Fertigungsverfahren verwendet werden, um Objekte aus Materialien herzustellen, sind sie nicht gleich. Was ist also der Unterschied zwischen additiver Fertigung und subtraktiver Fertigung?

Was ist additive Fertigung?

Die additive Fertigung umfasst Prozesse, bei denen Objekte durch Hinzufügen von Materialien konstruiert werden. Wenn ein Unternehmen ein Objekt baut, indem es Materialien hinzufügt, wird dies als additive Fertigung bezeichnet. Das Material wird dem Bett oder Substrat nach und nach hinzugefügt, sodass aus den Rohstoffen neue Objekte mit unterschiedlichen Größen und Formen hergestellt werden können.

Die meisten additiven Fertigungsverfahren beinhalten 3D-Druck. Tatsächlich ist der Begriff „additive Fertigung“ zum Synonym für 3D-Druck geworden. Ein 3D-Drucker ist eine Maschine, die Materialien auf dem Druckbett ablegt. Daher bauen sie Objekte, indem sie Materialien hinzufügen. Das Arbeitsprinzip eines typischen 3D-Druckers besteht darin, das extrudierte Material aus der Düse zu lösen. Es baut die Basisschicht auf und baut dann die nächsthöhere Schicht auf. Der 3D-Drucker baut jede einzelne Schicht weiter auf, bis das Objekt fertig ist.

B Vorteil

Der größte Vorteil der additiven Fertigung ist ihre Vielseitigkeit im Design. Die additive Fertigung kann hochkomplexe Modelle und sogar Designs mit hohlen Innenteilen herstellen, was andere Fertigungsverfahren nicht leisten können. Tatsächlich können Konstruktionen, die fast in CAD erstellt werden können, auch durch additive Fertigung repliziert werden.

Für eine kleine Anzahl von Prototypenmodellen ist die additive Fertigung in der Regel praktikabler. Dies liegt daran, dass additive Fertigungsmaschinen wie FDM-3D-Drucker nur sehr wenig Einrichtung erfordern. Mit 3D-Design können Sie einen 3D-Drucker in wenigen Minuten starten. Da der Prozess nahezu vollständig automatisiert ist, entfällt der Zeitaufwand für Werkzeugwechsel. Diese Flexibilität macht die additive Fertigung zur Technologie der Wahl für die „On-Demand“-Produktion.

Da die additive Fertigung keinen Abfall aus vorhandenen Materialien entfernt, erzeugt der Prozess von Natur aus viel weniger Abfall als die subtraktive Fertigung. Für Unternehmen können dadurch Entsorgungs- oder Recyclingkosten gesenkt werden.

Nachteil

Obwohl die additive Fertigung vielseitig in der Gestaltung ist, ist sie in Bezug auf die Materialien streng begrenzt. Die meisten 3D-Drucktechnologien beschränken sich auf die Verwendung von Kunststoff- oder Kunststoffverbundmaterialien. Außerdem führt die schichtweise Bauweise zu Strukturschwächen dort, wo die Schichten aneinander haften. Dies bedeutet, dass Objekte, die mit additiver Fertigung erstellt wurden, möglicherweise nicht stark genug sind, um Gewicht zu tragen oder extremen Bedingungen standzuhalten. Dies schränkt die additive Fertigung, die zur Erstellung nicht funktionsfähiger Prototypen verwendet wird, wesentlich ein.

Obwohl vorhandene 3D-Drucker Metall zum Drucken verwenden können, sind sie in der Branche immer noch selten. Im Allgemeinen ist die Verwendung von 3D-Druck zur Herstellung von benutzerdefinierten Metallteilen teurer als die Verwendung von CNC-Bearbeitung zur Herstellung von benutzerdefinierten Metallteilen.

Selbst bei relativ schnellen 3D-Druckverfahren (wie SLS und SLA) ist der Prozess des schichtweisen Aufbaus von Objekten sehr langsam. Dies macht die additive Fertigung unpraktisch, um auf die Nachfrage nach hohen Stückzahlen zu reagieren. Der 3D-Drucker hat auch eine Bauplattform mit begrenzter Größe. Wenn die Arbeit große Teile oder Modelle erfordert, müssen sie als kleinere Komponenten gedruckt und zusammengeklebt werden. Dies führt zu zusätzlicher Arbeit, ganz zu schweigen von weiteren Fehlerquellen.

Was ist Subtraktive Fertigung ?

Die subtraktive Fertigung umfasst Prozesse, bei denen Objekte durch Entfernen von Material konstruiert werden. Im Grunde das Gegenteil von additiver Fertigung. Das Unternehmen fügt keine Materialien hinzu, sondern führt eine subtraktive Fertigung durch, indem Materialien entfernt werden. Es beginnt normalerweise mit einem großen Stück Rohmaterial. Das Unternehmen entfernt dann das überschüssige Material davon, um neue Objekte mit kleineren Abmessungen und anderen Formen zu schaffen.

Der Begriff subtraktive Fertigung bezieht sich auf den Prozess der Herstellung von Objekten unter Verwendung von CNC-Maschinen mit numerischer Steuerung (CNC), um kontinuierlich Materialien vom ursprünglichen Block zu entfernen, um die gewünschte Form und Größe zu erreichen. Der Prozess beginnt, wenn der Konstrukteur das CAD-Modell an die mechanische Werkstatt übermittelt, vorzugsweise über ein Online-Angebotssystem. Fortschrittliche Software analysiert und entwirft und wählt Werkzeuge, Werkzeugwege und die besten Werkstücke aus. CNC-Werkzeugmaschinen können eine Vielzahl von Materialien verwenden, darunter Metall, Holz, Glas, Keramik, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe.

Vorteile

Die subtraktive Fertigung hat mehrere entscheidende Vorteile:

Oberflächenbeschaffenheit

Hohe Präzision und geometrische Genauigkeit

Hervorragende Wiederholbarkeit

Anwendungen mit hoher Belastung

Im Vergleich zur additiven Fertigung sind die Kosten für die Bearbeitung bestimmter Teile geringer. Die subtraktive Fertigung bewahrt die ursprüngliche Integrität des Materials. Das bedeutet, dass durch Subtraktion hergestellte Produkte langlebiger sind, was die Technologie besonders in der Automobil- und Flugzeugindustrie beliebt macht.

Kompatibel mit mehreren Materialien

Geschwindigkeit und hohe Produktivität

Die subtraktive Fertigung umfasst Maschinen mit linearen und mehrachsigen Rotationsfähigkeiten. Standardmäßige 3-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen und -Drehmaschinen können Werkstücke aus verschiedenen Richtungen bearbeiten, um komplexe Designs zu erzielen.

Die Qualität der durch subtraktive Fertigung erstellten Modelle und Teile ist im Allgemeinen besser als die der additiven Fertigung. Da bei diesem Verfahren keine sichtbaren Schichtlinien entstehen, ist im Nachbearbeitungsprozess nur minimaler Aufwand erforderlich.

Nachteil

Es ist unmöglich, übermäßig komplexe Designs oder hohle Objekte mit CNC-Bearbeitung zu schneiden oder zu schnitzen. Auch das Einrichten der CNC-Maschine nimmt viel Zeit in Anspruch. Selbst geringfügige Konstruktionsänderungen können einen erneuten Zusammenbau erfordern, der manuell durchgeführt werden muss. Daher ist die CNC-Bearbeitung das, was der Hersteller der Massenproduktion vorbehält.

Abschließende Gedanken

Fertigungstechnisch ist die additive Fertigung durch 3D-Druck noch eine aufstrebende Technologie. Obwohl sein Verkaufsargument darin besteht, dass es ein hervorragendes Verkaufsargument für fast alle 3D-Designs schaffen kann, ist die Technologie nicht gut genug, um traditionellere Herstellungsmethoden zu eliminieren. Die subtraktive Fertigung existiert seit Jahrzehnten, wird jedoch in mehreren Branchen immer noch weithin als Standard angesehen.

Die subtraktive Fertigung ist immer noch das Verfahren, das Unternehmen anwenden, wenn es darum geht, große Stückzahlen schnell und zuverlässig zu produzieren. Diese Technologie eignet sich besonders für die Herstellung hochbelastbarer Teile aus Metall. Da immer mehr Unternehmen neue Technologien wie Laserschneiden und Funkenerosion (EDM) erforschen, scheint die subtraktive Fertigung nicht in Gefahr zu sein, zu verschwinden.