製造業依靠兩種方法從原料製造零件： 加法和減法. 根據要求和工件材料，這兩種技術各有其重要性。兩者之間的主要區別在於小麥的加工過程涉及去除材料或不從原材料中形成所需的形狀。
減材製造不斷地從外表面去除材料，直到將其轉化為所需的形狀。相比之下，增材方法透過添加材料層來創建所需的形狀。
本文將全面詳細介紹 減材和積層製造技術、它們的優點、缺點、比較等等。
什麼是減材製造？
這是一種透過從工件上去除材料來製造適合不同應用的功能部件的製造技術。材料去除過程涉及加工工具和設備，例如 銑刀、銑刀、鑽頭、車床、CNC工具機、電火花加工工具機、 還有很多。
減材製造工藝
減材製造方法自人類文明初期就已存在。在進化的早期階段，人類使用這種方法來創造狩獵工具、藝術品和其他物品。
在現代製造業中，減材製造扮演重要角色。一些電器、機械系統、工具、藝術品、醫療植入物、航空航太零件、火箭零件、國防系統和其他行業的零件都使用減材製造流程。
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減材製造的類型
有多種去除材料以產生零件的方法。這些技術各有優點、缺點、材料選擇和應用。讓我們分別快速回顧一下它們。
1.CNC加工
數控機床
CNC（電腦數控）加工是廣泛用於創建 3D 物件的減材製造方法。自 1950 年發明以來，它一直以傑出的製造技術而聞名（Oyoun，2020）。它在製造業革命中發揮著重要作用。如果我們談論自動化，CNC 是領先的技術，可以使用 3D 模型和數位指令創建精密零件。
各種數控加工作業都遵循減材方法，幾乎可以用每種材料製造精密零件。
- 數控銑床
傳統CNC銑削 涉及旋轉刀具和固定工件，而現代銑床可以旋轉工件和加工刀具。它透過送入旋轉工具從工件上去除材料，反之亦然。工具的多軸運動消除了材料，並透過電腦控制指示工具的運動，根據上傳的 3D 模型創建精確的形狀。
- CNC路由
CNC路由 是另一種減材製造技術，它從工件上去除材料，將其加工成所需的形狀。數控銑床負責銑削操作，這與銑削類似，但材料浪費更少，並且可以產生更精確和更複雜的設計。
- 數控車削
在數控車削中，刀具被送入旋轉的圓柱形工件中。在車削過程中，工件表面的材料被送入刀具中去除，以產生所需的幾何形狀。數控車削還涉及使用電腦軟體控制去除過程。
2.放電法
該技術使用電弧從工件上切除材料並將其塑造成所需的形狀。放電方法適用於硬金屬。數控電火花機在製造業中很受歡迎，它可以透過電腦控制對材料進行精確切割和雕刻。
3、激光切割
雷射切割是用高強度雷射光束切割工件的過程。雷射光束撞擊切割位置並藉助高溫將工件分開。然而，它不僅適用於分割工件。雷射光束可以雕刻、鑽孔、標記和焊接材料。
4. 水刀切割
曼徹斯特 水刀切割 該技術涉及使用高壓水柱對原料進行線切割。其基礎是水侵蝕的想法。當高速水柱接觸表面時，就會發生材料移除。
減材製造的優點
精度是減材製造方法的主要優點；它允許透過材料去除來製造零件，公差低至 0.005mm.
以下是其他主要優勢；
- 它幾乎與所有材料相容，金屬、合金、木材、塑膠、複合材料、陶瓷等。
- 減材方法留下光滑的表面光潔度。
- 該工藝過程快速，適合大量生產。
- 減材製造幾乎可以創建所有特徵、孔、雕刻、螺紋等。
- 對於大量生產來說具有成本效益。
- 它可以創建具有高度尺寸精度的複雜形狀。
減材製造的缺點
材料浪費是減材製造的根本缺點，因為它使用材料去除來產生所需的形狀。
以下是其他主要缺點；
- 材料密度無法控制，完全取決於原料的成分（George Belgiu，2021）。
- 安裝成本高，因為每次操作都需要不同的設備設定。
- It 可能會很混亂，因為創建一個形狀可能需要很多步驟.
什麼是積層製造？
積層製造方法涉及透過添加或連接材料來創建 3D 物體，其中材料可以是粉末、層、線、片或液體。
3D列印工藝
它也是一種已經存在了幾個世紀的高效製造過程。在文明之初，積層製造被用來製造各種泥漿產品。
它已發展成為現代製造業中稱為 3D 列印的自動化程序。它與當前場景中的多種材料選擇相容，例如金屬、合金、熱塑性塑膠、複合材料等等。汽車、石油、天然氣和能源等不同產業都利用這種技術來製造零件和設備。
積層製造的類型
積層製造技術
與減材製造方法一樣，它也有各種不同的技術，透過添加不同形式的材料來創建 3D 物件。
1. 定向能量沉積（DED）
它使用金屬絲或粉末作為原材料並粘合以製造功能部件和產品。粉末或線材透過不同形式的能量（典型的是雷射）熔化，並在熔化階段置於建造平台上。然後，凝固形成所需的形狀。
2. 黏合劑噴射
黏合劑噴射技術利用顆粒狀原料（金屬、沙子和陶瓷）。原料的粒狀結構進入粉末床，透過反覆沉積的黏附形成所需的形狀。
3.擠壓法
該製程利用熔化的材料來製造零件。它使用印表機，涉及多層粘合。通常，線材形式的原料經過噴嘴，噴嘴尖端熔化材料並傳送到建造平台。
4.其他方法
還有其他幾種增材製造方法：片材層壓、粉末床熔融、VAT 光聚合、材料噴射等。
積層製造的優點
由於積層製造涉及添加材料而不是移除材料來創建幾何形狀，因此材料浪費是根本優勢。 不浪費原料 正在進行中。
以下是其他主要優勢；
- 從設計到創建實體零件是一個快速的過程。
- 透過積層製造方法可以創建複雜的形狀，並提供設計靈活性。
- 快速原型開發具有成本效益
- 透過積層製造方法可以更有效地實現可重複性。
- 在大批量生產中保持尺寸一致性。
- 材料密度可以輕鬆控制。
- 由於材料浪費可以忽略不計，因此更加環保。
積層製造的缺點
- 增材製造導致表面光潔度較差。
- 它不適合大規模生產。
- 增材製造的材料選擇較少。
- 它會導致機械和物理性能下降。
不同方面的比較
為您的專案選擇製造方法可能很棘手，因為這兩種方法都有不同的優點和缺點。那麼，我們就從各方面來比較一下吧。
| 比較標準 | 減法法 | 累加法 |
| 材質選擇 | 幾乎所有材料，金屬、合金、複合材料、塑膠、木材、複合材料、陶瓷等等。 | 材料選擇較少，有金屬、合金、熱塑性塑膠和一些複合材料。 |
| 準確性 | 更精確，公差低至 0.025 毫米。 | 精度較低，公差低至 0.1 毫米。 |
| 材料浪費 | 儘管在大多數情況下廢物可以回收利用，但更多的材料浪費 | 材料浪費可忽略不計 |
| 交貨時間 | 快速流程 | 原型開發的前置時間比減法少 |
| 大量生產 | 大量生產具有成本效益 | 比減法方法的成本效益較低 |
| 自動化 | 更多自動化 | 自動化程度較低 |
| 零件尺寸 | 適合小尺寸和大尺寸 | 適 |
| 設計靈活性 | 設計靈活性較低 | 更大的設計彈性 |
| 環境建議 影響 | 不太環保 | 更加環保。然而，根據材料類型，它可能會排放有毒氣體。 |
| 安裝費用 | 高 | 低 |
| 複雜 | 更複雜 | 不太複雜 |
| 表面處理 | 更多品質 | 大多數情況下品質較差，需要進行後處理。 |
結語
減材製造流程和積層製造流程是製造業中兩種重要的方法。這兩種方法在不同情況下各有優缺點。然而，減材法更可靠，因為它更先進、更精確、更具成本效益，並且適用於各個行業。
ProleanTech 提供專業、精確的減材製造服務，包括 數控加工, 激光切割, 水刀切割, 線切割和 放電加工。我們擁有尖端技術和專家工程師來滿足您的期望。因此，請將您的設計發送給我們，並在幾天內將零件送到您家門口。
常見問題解答
減法和加法哪種方法比較流行？
減材製造比積層製造更受歡迎。由於積層技術仍在發展，減材技術是更先進的技術。最好使用減法。然而，某些熱塑性塑膠的原型開發使用添加劑可以更有效。
有哪些標準減材製造技術？
數控加工、雷射切割、水刀切割、放電加工和線切割是一些標準的減材製造技術。
哪個比較精準、性價比更高？
減法法更加精確且更具成本效益。它可以保持低至0.025mm的公差。
參考書目
- 喬治·貝爾吉，康涅狄格州 (2021)。選擇減材製造技術與積層製造技術進行聚合物產品的快速原型製作。 研究之門.
- 奧尤恩，L.（2020）。計算機數控。 研究之門.
感謝您的全面比較，清楚地顯示了差異！