1, "Fra riper" på teknisk prinsipp i løfting, forskjellen mellom additiv produksjon og subtraktiv produksjon handler om "fra riper til sluttdelen".
Sentralt i metalladditiv produksjonsteknologi er "lag etter lagakkumulering", der metallpulver eller ledninger er smeltet og avsatt lag etter lag via energikilder som lasere eller elektronstråler, noe som resulterer i direkte produksjon av faste komponenter fra digitale modeller. Den typiske prosessen inkluderer:
Selektiv lasermelting (SLM): Additiv produksjonsprosess som bruker en høy - energilaser for å selektivt smelte metallpulverlag for lag, ofte brukt til å produsere komplekse strukturelle komponenter som forbrenningskamre for kjernen, eller kjerneaktormotortrykk og varmevekslere.
Elektronstrålsmelting (EBM) En vakuumsmeltet prosess ved bruk av elektronstråle, høy avsetningshastighet og lave restspenningsegenskaper for produksjon av titanlegeringsavgjøringsdeler.
Arc Additive Manufacturing (WAAM): Akkumulering av metall ved å smelte metallledninger og tilsette lag for lag med en robotarm av en elektrisk bue som en varmekilde. Det er perfekt for rask oppretting av store strukturgjenstander, som skipspropeller og vindturbintårn.
I det subtraktive produksjonsmiljøet utføres 'lag etter lagfjerning' der typisk dreining, fresing, boring og slipeverktøy brukes til å fjerne materiale fra kilden (bestanden) og dermed oppnå den endelige geometrien. Dens tekniske grener inkluderer:
Work_healthcnc maskinering: datamaskin - kontrollert verktøysti kan realisere høy - nøyaktighetskompleksplane maskinering, og er mye brukt i bilmotorsylinderblokk og strukturelle deler.
Elektrisk utladningsmaskinering (EDM): Bruke elektrisk utladning for å etse metallmaterialer, bruk presisjonsbehandling av vanskelige prosesseringsmaterialer, inkludert hard legering, muggstål.
Laserskåret / vannjetskåret: Denne teknikken kutter høy - energibjelker eller høy - Trykkvannstrøm av materialer for rask produksjon av 2D plane deler.
Den essensielle forskjellen: Tilsetningsstoffproduksjon blir kvitt kombinasjonen av mugg og inventaravhengighet av tradisjonell produksjon som kan romme "gratis design"; Mens subtraktiv produksjon er bedre i presisjon, overflatekvalitet og spesielt egnet for batch - normativ produksjon.
2, applikasjonsscenarier: forskjellen mellom tilpasning og skalerbarhet
Fordeler med metalltilsetningsstoffproduksjon:
Liten - Batch Bespoke Manufacturing: Additive kan raskt tilfredsstille personlige krav - noe som har applikasjoner i sektorer som luftfart og medisinske implantater. For eksempel har de innenlandske store flyets strukturelle komponenter, som er utviklet av bolit, 3D skrevet ut i stedet for en tradisjonell teknologi, for å redusere leveringssyklusen og kostnadene, og er også gunstige for lettvekt og drivstofføkonomi.
Fremstilling av komplekse strukturelle deler: AM kan produsere geometrier fra topologi optimaliserte strukturer som er umulige med tradisjonell produksjon. For eksempel kan av EBM -teknologi GE -luftfart utforming og produsere tial kniver, som bare veier halvparten av en typisk laget av nikkellegering, noe som resulterer i sparing av drivstofforbruk for motoren.
Lett og høy - Integrasjon: Integrert design vil redusere delmengden, og delenes pålitelighet vil bli økt under forholdene til additiv produksjon (AM) -teknologi. For eksempel er det en bedrift, som utvikler en 3D - trykt hip - leddimplantat som er basert på gradientmaterialdesign, slik at den gradvis kan absorbere i kroppen uten forekomst av sekundær drift.
Gjeldende scenarier for subtraktiv produksjon:
Massestandardproduksjon: I noen områder som bil- og hjemmeapparat kan subtraktiv produksjon oppnå stor - Mengdeproduksjon ved hjelp av mugg og automatisk linje. Motorhuset til Tesla -modellen er for eksempel CNC -maskinert, med en enkelt del koster relativt lav og overflateuhet relativt lav.
Krav til høy presisjonsbearbeiding: Det er felt som ikke kan erstattes av effektiviteten av fjerningen, for eksempel innen optisk utstyr og halvlederkomponenter. For eksempel produserer Zeiss optiske linser overflatens nøyaktighet i nanometerområdet ved bruk av ultrapresisjonsgravingsteknologi.
Stor strukturell monteringsproduksjon: For komponenter som er lengre enn noen få meter, er subtraktiv produksjon kostnad og effektivitet mer fordelaktig. For eksempel kan slike skipets propellblader være i samsvar med havteknikk ekstremt høyt krav til størrelse og intensitet gjøres gjennom behandling av CNC -fresing.
3, Kostnadseffektivitet: Kampen mellom kortsiktig investering og langsiktig verdi
Cost7 of Additive Manufacture:
Pris: Industrial Metal 3D -skrivere er kostbare og må kjøres sammen med Post - behandlingsutstyr som hot isostatisk pressende ovner og CNC -maskinverktøy.
Høye kostnader for materialer: Prisen på et metallpulver (for eksempel en titanlegering, et nikkel - -basert legering) er flere ganger høyere enn for en felles stang, og er begrenset av teknologien for bruk.
Skala flaskehals: Produksjonstiden for et enkelt arbeidsstykke er eksponentielt relatert til kompleksiteten i arbeidsstykket, og skalaens produksjonseffektivitet er høyere enn for subtraktiv produksjon.
Kostnadsfordeler ved subtraktiv produksjon:
Lav enhetspris: Etter at formen er laget, er kostnaden for per stykke mye lavere når mengden er større; Det er egnet for den årlige utgangsmengden er mer enn tusen.
Bruk av høyt materiale: Materialutnyttelsen av CNC -maskinering er over 90%, og skroten kan resirkuleres og brukes på nytt.
Faktorer som påvirker dannelsen av ufullkommenheter er høye: den subtraktive produksjonsteknologien har opplevd flere tiår med iterasjon, og den har utviklet seg til et industrielt nivå når det gjelder utstyrsstabilitet og nøyaktighet.
Synergyinfusjon: Kombinasjonen av additiv produksjon og subtraktiv produksjon endrer matematikken. For eksempel produserer den "additive subtraktive" hybridmaskinen utviklet av Platinum Technology kroppen delvis ved 3D -utskrift og foredler den deretter av CNC, som kutter ned produksjonskostnaden for aeroengine -kniver i en all - rundt vei.
Materialtilpasningsevne: Fra enkelt metall til komposittmateriale brytes gjennom.
Materiell innovasjon innen additiv produksjon:
Multi - Materialeutskrift: Metall keramikk og metall polyread kan skrives ut ved å bruke forskjellige dysenummer eller blandet pulverteknologi. For eksempel har ett selskap utviklet en 3D - trykt ortopedisk implantat ved bruk av en sammensatt titan - allay og hydroxyapatite for bedre effektivitet av beinbinding.
Gradientmaterialdesign: Ved å kontrollere fordeling av pulverkomponenter kan koaksial som varierer i materialegenskapene oppnås. For eksempel er en rakettmotordyse opprettet av ett selskap laget av en spesiell nikkelbasert legering som tåler høy temperatur i det indre laget og av lett aluminiumslegeringsmateriale i det ytre laget, som alle er tilkoblet sømløst påføring av 3D -utskrift.
Materielle begrensninger for subtraktiv produksjon:
Grad av prosesseringsvanskerklassifisering: Subtraktiv produksjon av tett materiell hardhet og plastisitetskrav. F.eks. Nye materialer som høye entropilegeringer eller titan aluminiums intermetalliske forbindelser kan ikke behandles i konvensjonelle prosesseringsteknikker på grunn av deres lave skjæreytelse.
Vanskeligheter med komposittbehandling: Karbonfiberarmerte kompositter (CFRP) har en tendens til å delaminere, danne burrs og generere andre problemer i subtraktiv prosessering, og de trenger spesifikke skjæreforhold.