Additieve versus subtractieve productie: een uitgebreide gids

Additieve productie en subtractieve productie zijn twee processen die binnen het brede spectrum van de moderne productie vallen. Beide hebben verschillende methoden en voordelen, en maken gebruik van twee verschillende benaderingen.

Nadat u dit artikel hebt gelezen, hebt u meer inzicht in additieve en subtractieve productieprocessen, de bijbehorende kosten en belangrijke details. Bovendien verdiept u zich in de integratie van hybride productie met additieve en subtractieve technologieën.

Wat is subtractieve fabricage?

Subtractieve bewerking wordt weergegeven door materiaalverwijdering

Subtractieve productie vormt een werkstuk door materiaal te verwijderen en het werkstuk langzaam in de gewenste vorm te draaien. Het subtractieve proces van deze productiemethode maakt gebruik van gereedschapsmachines, zoals CNC-machines, voor het verwijderen van materiaal.

Subtractieve productie is al lange tijd een belangrijke verwerkingsmethode. De term subtractieve productie verwijst naar een breed scala aan processen waarbij materiaal wordt verwijderd om onderdelen te creëren op basis van 3D-modelgegevens.

Het subtractieve productieproces begint met het verwijderen van materiaal uit een massief blok om het werkstuk vorm te geven. Hierbij worden snijgereedschappen gebruikt met moderne machines zoals boor- en freesmachines, gecombineerd met computer numerieke besturing (CNC) die het bewerkingsproces zorgvuldig aanstuurt. 

Het basisprincipe van het proces is dat door subtractieve productie materiaal wordt verwijderd om complexe geometrieën te creëren met een hoge tolerantie en oppervlakteafwerking.

Wat zijn de meest voorkomende subtractieve productiemethoden?

CNC-boren op een draaibank

De meest voorkomende subtractieve processen omvatten verschillende methoden die verschillende toepassingen dienen. De belangrijkste soorten subtractieve methoden zijn:

• Frezen: Het freesproces maakt gebruik van geavanceerde 5-assige freesmachines om materiaal te verwijderen en een werkstuk met complexe geometrieën te vormen. De snijdiepte en het type snijgereedschap variëren afhankelijk van de materiaalkeuze en het gewenste resultaat.
• Draai: Het draaiproces roteert het werkstuk met hoge precisie, terwijl een snijgereedschap langzaam materiaal verwijdert om het eindproduct te vormen. Dit resulteert in cilindrische onderdelen.
• Boren:Bij dit proces wordt met een boormachine gaten in de werkstukken gemaakt die nauwkeurige gatenposities vereisen.
• MalenSlijpen is een eenvoudig proces waarbij een slijpschijf wordt gebruikt om kleine hoeveelheden materiaal te verwijderen en zo een hoogwaardig oppervlakteafwerking met nauwe toleranties te verkrijgen.
• Machinale bewerking van elektrische ontlading (EDM): EDM-bewerking is een uniek proces waarbij elektrische ontladingen (vonken) worden gebruikt om metaal te verdampen, waardoor werkstukken met hoge precisie worden gevormd.

Tot de gebruikelijke subtractieve processen behoren draaien, boren en frezen, die worden uitgevoerd met industriële machines of desktopmachines tot grote apparatuur in machinewerkplaatsen.

Er zijn subtractieve productietools beschikbaar Tegenwoordig zijn er verschillende vormen verkrijgbaar, die zowel in kleine als grote productiebehoeften voorzien.

Materialen in subtractieve productie

Subtractieve productie biedt een breed scala aan materiaalkeuzes, wat het proces veelzijdig maakt. Hieronder vindt u enkele van de meest gebruikte materialen:

• MetalenMetalen zijn het meest gebruikte materiaal bij subtractieve productie vanwege hun uitstekende eigenschappen. Ze zijn daardoor ideaal voor het maken van precisieonderdelen voor de lucht- en ruimtevaart- en automobielindustrie.
• Kunststoffen: Nylon en ABS kunststof worden gebruikt om precisieonderdelen te maken die in verschillende toepassingen gebruikt worden en die licht van gewicht moeten zijn.
• Composites:polymeercomposieten, zoals koolstofvezels, kunnen met speciale snijgereedschappen worden verwerkt tot hoogwaardige onderdelen.
• Hout en keramiek:Deze materialen worden uitsluitend bewerkt voor specifieke toepassingen, zoals meubilair of op maat gemaakte componenten.

De mogelijkheid om machine diverse materialen maken subtractieve productie een uitstekende keuze voor industrieën die zeer precieze onderdelen nodig hebben.

Wat is additieve productie?

3D afdrukken

Additieve productie wordt ook wel 3D-printen genoemd en is een veelgebruikt productieproces, waarbij objecten laag voor laag worden opgebouwd met behulp van een CAD 3D-model dat de 3D-printer aanstuurt.

Additieve productie, ook wel additieve fabricage genoemd, is het tegenovergestelde van subtractieve productie. Subtractieve productie werkt door materiaal te verwijderen, terwijl additieve productie materiaal toevoegt om de gewenste vorm te bereiken.

De meest voorkomende techniek die gebruik maakt van additieve productie is de 3D-afdrukproces die nauwkeurige componenten met complexe geometrieën produceert. 

Enkele veelvoorkomende additieve productieprocessen omvatten technieken zoals fused deposition modeling (FDM), stereolithografie (SLA) en selectief lasersinteren (SLS), die elk verschillende toepassingen hebben.

Dankzij de technologieën voor additieve productie is het eenvoudiger om prototypes te maken en kleine series te produceren. Bovendien zijn deze technologieën dankzij de veelzijdige toepassing van 3D-printen nu ruim beschikbaar.

Additieve productietechnologieën

Additieve productie is een zeer veelzijdig proces, dat bestaat uit diverse productietechnieken met unieke mogelijkheden:

• Fused Deposition Modeling (FDM): Dit proces staat algemeen bekend als 3D-printen en werkt door kunststof- of polymeerfilament laag voor laag door een spuitmond te deponeren om een ​​werkstuk te creëren. FDM wordt vaak gebruikt in additieve en subtractieve productie op het bureau vanwege de betaalbaarheid en het gebruiksgemak.
• Stereolithografie (SLA): SLA is een proces waarbij een laser wordt gebruikt om hars uit te harden tot vaste onderdelen met een gladde structuur. oppervlakteafwerking.
• Selectief lasersinteren (SLS): SLS smelt metaal of kunststof samen tot vaste componenten voor gebruik in verschillende toepassingen.  
• Directe metaallaser sinteren (DMLS): Dit proces lijkt op SLS en wordt gebruikt voor 3D-geprinte metalen onderdelen, waardoor de productie van metalen componenten mogelijk is.

Deze additieve technologieën worden ondersteund door gebruiksvriendelijke additieve en subtractieve productiesystemen en door grote industriële machines. Hierdoor is additieve productie in uiteenlopende sectoren toegankelijk.

Welke materialen kunnen worden gebruikt bij additieve productie?

Metaal 3D-printen

Additieve productie ondersteunt een breed scala aan materialen, wat flexibiliteit in ontwerp en toepassing mogelijk maakt. Veelgebruikte materialen zijn onder andere:

Kunststoffen:Kunststoffen zijn het meest gebruikte materiaal voor additieve productie, vanwege de kosteneffectiviteit, het naadloze printproces en de kwaliteit.

MetalenMetalen zijn taai en duurzaam. Dit maakt ze bruikbaar in een breed scala aan toepassingen. Materialen zoals titanium en legeringen worden vaak vervaardigd met behulp van CNC-machines.

Het DMLS-additiefproces wordt gebruikt voor de productie van hoogwaardige precisiecomponenten die worden gebruikt in de zware industrie  

Composites:Versterkte polymeren zoals koolstofvezels en glasvezelmaterialen zijn licht van gewicht en leveren hoge prestaties, wat ideaal is voor de auto-industrie.

Hars:SLA is een hars-uithardingsproces met een hoge mate van detail en een glad oppervlak, ideaal voor sieraden.

Keramiek en biocompatibele materialen:Deze materialen hebben een zeer specifieke toepassing, zoals implantaten, en kennen veel variatie, waardoor additieve productie, zoals 3D-printen, ideaal is voor biocompatibiliteit.

Subtractieve en additieve productie: belangrijkste verschillen

Additieve en subtractieve productie verschillen fundamenteel in hun aanpak van materiaal manipulatie, wat gevolgen heeft voor hun toepassingen en resultaten. 

Proces en methodologie

Bij subtractieve productie zijn er materiaalverwijderingsprocessen betrokken, zoals frezen, draaien en boren, die worden uitgevoerd met behulp van CNC-bewerking. 

Subtractieve productie is een zeer nauwkeurig en gedetailleerd proces. Het wordt aangestuurd door computergestuurde numerieke besturing en kan metalen, kunststof en composietwerkstukken verwerken.

Additieve productie is het tegenovergestelde van subtractieve productie. Additieve processen werken door materiaal langzaam laag voor laag te printen met behulp van 3D-printers.

Uitrusting en opstelling

Subtractieve processen maken gebruik van een 5-assige CNC-freesmachine en bewerkingsmachines om overtollig materiaal nauwkeurig te bewerken en het werkstuk te vormen. cyclustijd in CNC verbetert de algehele efficiëntie van de opstelling.

Bij additieve productie worden 3D-printers en CAD-modellen gebruikt om het werkstuk te creëren. 

De 3D-printers kunnen variëren van desktopmachines tot grote industriële apparaten die onderdelen op grote schaal en met een hoge efficiëntie kunnen produceren.

Materiaal en afval

Subtractieve productie verwijdert materiaal en creëert afval, wat de kosten van edelmetalen onderdelen kan verhogen. Additieve productie daarentegen print het materiaal door een punt, wat de efficiëntie verhoogt. 

Voor 3D-printen is ondersteuning van de componenten nodig om de juiste structuur te behouden en de print veilig te houden

Ontwerpflexibiliteit

Additieve productie is veelzijdig en kan eenvoudig complexe geometrieën creëren. Het wordt ondersteund door CAD, waardoor complexe ontwerpen zoals holle componenten mogelijk zijn, wat met subtractieve methoden niet mogelijk is. 

Subtractieve productie beperkt zich tot gespecialiseerde gereedschappen en de mogelijkheden voor gereedschaps- en materiaalbewerking.

Wat zijn de voordelen van subtractieve productie?

Subtractieve productie biedt Verschillende voordelen ten opzichte van andere bewerkingsprocessen. Hieronder worden er enkele genoemd:

• Hoge precisie en toleranties: Subtractieve CNC-processen kunnen nauwe toleranties bereiken met consistente afwerkingen met behulp van 5-assige bewerking,
• Materiaal Veelzijdigheid: Met subtractieve productie kan een breed scala aan materialen worden verwerkt, van metalen en kunststoffen tot composieten, en is geschikt voor een groot aantal toepassingen.
• Gevestigde infrastructuur:In de meeste machinewerkplaatsen zijn gereedschappen voor subtractieve productie beschikbaar, die het resultaat zijn van tientallen jaren technologische ontwikkeling en vakkundige arbeidskrachten.
• Duurzaam:Onderdelen die via subtractieve processen worden geproduceerd, zijn vaak monolithisch en bieden daardoor een grotere sterkte dan sommige 3D-geprinte componenten.

Wat zijn de voordelen van additieve productie?

Additieve productie biedt unieke voordelen die complementair zijn subtractief methoden:

• Complexe geometrieën: additieve processen maken het mogelijk om complexe ontwerpen te creëren, inclusief interne structuren en roosterpatronen, zonder dat er speciaal gereedschap nodig is.
• Rapid prototyping:Het 3D-printproces is snel en efficiënt, waardoor snelle verfijning en ontwikkeling mogelijk zijn. Zo kunnen eventuele gebreken worden geïdentificeerd voordat de massaproductie start.
• Materiaal Efficiëntie: Additieve productie produceert geen overtollig afvalmateriaal en gebruikt alleen het materiaal dat nodig is voor de productie van het werkstuk. Het produceert geen afval zoals subtractief materiaal.
• Maatwerk:Additieve productie is zeer aanpasbaar, waardoor het eenvoudig is om kleine volumes en gepersonaliseerde producten te produceren.

Prijs van additieve productie versus subtractieve productie

Het productiekosten of additief en subtractief processen Kan variëren afhankelijk van het materiaal en het type machine. De onderstaande tabel vergelijkt de belangrijkste kostenfactoren:

Subtractieve productie is duurder vanwege de noodzaak van CNC-machines en snijgereedschappen. Daarnaast produceert het afval, waarvoor speciaal gereedschap nodig is, wat de kosten exponentieel verhoogt bij het werken met metaal. Het is echter kosteneffectief voor productie in grote volumes.

Bij additieve productie ontstaat er geen materiaalverspilling, maar de materiaalkosten zijn wel hoger vanwege het gebruik van speciale polymeer- en metaalpoeders.

Het is betaalbaar en het meest geschikt voor kleinschalige serieproductie van componenten met complexe geometrieën.

Kiezen tussen additieve en subtractieve productie

Beide processen leveren zeer gedetailleerde werkstukken op die in verschillende toepassingen in verschillende industrieën worden gebruikt.

De keuze tussen additieve en subtractieve productie kan afhangen van het project en de materiaaleigenschappen

In sommige gevallen levert het combineren van additieve en subtractieve productie tot een hybride proces de beste oplossing op. Hiervoor zijn echter grondige projectevaluatie en beoordeling van het materiaalgedrag vereist.

Ontwerp en geometrische complexiteit

Het produceren van complexe geometrieën, zoals interne roosters en holle componenten, kan eenvoudig worden gemaakt met behulp van additieve productie. Deze geometrieën zijn onmogelijk te maken met subtractieve methoden.

Met subtractieve productie kunnen eenvoudige geometrieën met een hoge precisie worden geproduceerd, maar er kunnen geen interne geometrieën worden gemaakt vanwege problemen met de toegankelijkheid, omdat het gereedschap niet in het werkstuk kan lezen.

Materiaalvereisten

Subtractieve productie is veelzijdig en kan een breed scala aan materialen met hoge precisie en efficiëntie verwerken. Hierbij gaat het onder meer om metalen, kunststoffen en composieten in diverse processen zoals frezen en CNC-bewerking.

Bij additieve productie wordt gewerkt met kunststof- en polymeercomposieten, maar de sterkte van sommige 3D-geprinte onderdelen kan lager zijn dan die van bewerkte componenten. 

Precisie en oppervlakteafwerking

Met subtractieve CNC-processen kunnen producten met nauwe toleranties en oppervlakteafwerkingen worden geproduceerd, wat ideaal is voor de lucht- en ruimtevaart- en medische industrie.

Additieve productie levert weliswaar een gladde afwerking op, maar vereist slijpen en frezen om het oppervlak te polijsten en nauwe toleranties te bereiken. Deze extra bewerking kan de kosten van het werkstuk verhogen.

Productievolume en schaalbaarheid

Beide processen zijn geschikt voor verschillende productieschalen. Subtractief De productie is goedkoper bij grote volumes en maakt gebruik van snelle bewerkingsprocessen voor efficiëntie.

 Additieve productie is beter geschikt voor kleinschalige series die maatwerk en complexe geometrieën vereisen. Dit proces vereist geen dure gereedschappen, maar de kosten per eenheid zijn hoger, waardoor het alleen wordt aanbevolen voor productie in kleine aantallen. 

Doorlooptijd en prototyping

Dankzij additieve productie worden de doorlooptijden voor prototyping aanzienlijk verkort, waardoor snelle iteraties en ontwerpvalidatie mogelijk zijn zonder dat er aangepaste hulpmiddelen nodig zijn. 

Bij subtractieve productie kunnen weliswaar prototypes worden geproduceerd, maar de insteltijden zijn vaak langer vanwege de vereiste gereedschappen en programmering.

Kostenoverwegingen

De kosteneffectiviteit van elke productiemethode hangt af van de projectomvang. Subtractieve productie kan voordeliger zijn voor grote productieseries van standaardonderdelen, terwijl additieve productie voordelig is voor kleine series of complexe ontwerpen die de gereedschapskosten minimaliseren.

milieueffectrapportage

Als we de milieueffecten van beide processen bespreken, is additieve productie efficiënter en produceert het minder materiaalverspilling, wat leidt tot een kleinere ecologische voetafdruk. Per geproduceerd onderdeel verbruikt het echter wel meer energie.

Subtractieve productie is gebaseerd op het verwijderen van materiaal uit een massief blok om een ​​onderdeel te vormen. Dit resulteert in een grote hoeveelheid afvalmateriaal, vooral bij de bewerking van metalen.

Fabrikanten moeten al deze factoren in overweging nemen om te beoordelen of additieve, subtractieve of hybride productie de beste keuze is voor hun project.

Over het algemeen is additieve productie een betere optie voor complexe productiekosten in een laag volume, terwijl subtractieve productie ideaal is voor de productie van precisiemetalen onderdelen in grote volumes.

Hybride productie: het combineren van additieve en subtractieve processen

De combinatie van additieve en subtractieve technologieën tot één naadloos proces staat bekend als hybride technologie.

Bij dit hybride proces wordt een 3D-printer gebruikt om onderdelen te printen met complexe ontwerpen en interne structuren, die vervolgens door CNC-bewerking worden verfijnd om nauwkeurige toleranties en oppervlakteafwerkingen te verkrijgen.

Dit proces staat ook bekend als additieve en subtractieve bewerking en wordt uitgevoerd met behulp van moderne productiesystemen die additieve en subtractieve productiegereedschappen combineren.

Wat is hybride productie?

Hybride productie is gebaseerd op het principe van de combinatie van zowel additieve fabricage als subtractieve CNC-bewerkingen. Een 3D-geprint onderdeel kan op een CNC-freesmachine worden afgewerkt om een ​​nauwkeurige tolerantie en een hoogwaardige afwerking te bereiken.

Door de combinatie van deze processen wordt er minder materiaal verspild en kunt u onderdelen met een complex ontwerp maken.

 Hybride productie is eenvoudig geworden met direct beschikbare producten die variëren van desktopmachines tot grote industriële apparatuur.

Toepassingen van additieve en subtractieve productie

Additief en subtractief productie bedienen uiteenlopende industrieën, elk met hun eigen unieke capaciteiten:

• LUCHT- EN RUIMTEVAART:Subtractieve productie wordt gebruikt voor nauwkeurige metalen onderdelen, terwijl additieve productie lichte, complexe onderdelen produceert, zoals brandstofsproeiers.
• Automobielsector:CNC-machines maken duurzame motoronderdelen, terwijl 3D-printers prototypes van aangepaste onderdelen maken en lichtgewicht constructies produceren.
• MEDISCHE:Additieve productie maakt op maat gemaakte implantaten en protheses mogelijk, terwijl subtractieve processen zorgen voor precisie in chirurgische instrumenten.
• Consumer Products:Desktop-tools voor additieve en subtractieve productie ondersteunen rapid prototyping en de productie van kleine series consumptiegoederen.

Conclusie

Additieve en subtractieve productie zijn de meestgebruikte moderne productieprocessen en bieden voordelen voor verschillende toepassingen in uiteenlopende sectoren.

Subtractieve productie kent een hoge precisie en veelzijdigheid in materialen, gecombineerd met een reeds gevestigde industrie die ideaal is voor de productie van grote volumes metaal- en composietonderdelen.

Additieve productie is ideaal voor het creëren van complexe geometrieën en op maat gemaakte onderdelen met minimale verspilling. Hybride productie combineert additieve en subtractieve processen voor een optimale aanpak voor het maken van onderdelen op basis van 3D-modelgegevens.

Het proces van het kiezen tussen additieve en subtractieve productie, of het integreren van deze twee in een hybride proces, is een ingewikkeld proces dat een beoordeling van de materiaaleigenschappen, het ontwerp en het productievolume vereist.

Hoge precisie CNC-bewerkingsservices at Prolean-Tech

Bij Prolean-tech bieden we diensten aan op het gebied van subtractieve bewerking en additieve productie. Bovendien biedt Prolean-tech tientallen jaren technische ervaring die leidt tot bewerkingsoplossingen in elke productiefase. 

Verzoek om een gratis offerte Bestel vandaag nog en ontvang productieondersteuning van ons team.