增材制造和減材制造均通過(guò)CAD(計算機輔助設計)軟件運行,這兩種制造形式都可以高度精確,并用于各種行業(yè)和用途的復雜設計。
增材制造
增材制造的世界由3D打印統治,顧名思義,通過(guò)打印材料層來(lái)操作,而不是減損預先存在的對象,此功能稱(chēng)為熔融沉積建模。由機器在同一區域重復沉積從底部向上構建最終的模型。因此,它被稱(chēng)為3D打印機,實(shí)際上是在2D橫截面層中打印每一層,這些層基本上相互堆疊,直到產(chǎn)生所需的設計。它從3D模型數據中逐層連接材料,通常通過(guò)噴嘴沉積材料、UV固化或熱能。生產(chǎn)制造提供四種3D打印技術(shù):熔融沉積建模(FDM)、激光燒結(LS)、多射流融合(MJF)和直接金屬激光熔化(DMLM),3D打印用于金屬和塑料小批量生產(chǎn)零件的快速樣板制作和制造。
普通打印機使用粉末或墨水在紙上來(lái)進(jìn)行標記,但這些物質(zhì)當然不足以構建3D設計,在大多數3D打印中,每一層都由熔融的熱塑性塑料制成,然后使用粘合劑或紫外線(xiàn)融合在一起。熱塑性塑料是一種形狀取決于溫度的塑料,加熱時(shí)會(huì )變成液體,冷卻時(shí)會(huì )恢復為固體形式。這當然意味著(zhù)在3D打印過(guò)程中,機器必須等待每一層冷卻后再沉積下一層,以保持形狀的完整性。3D打印最常用的材料是塑料,但有些也使用金屬。這些打印機仍然使用相同的2D切片逐層處理過(guò)程,他們也可以使用金屬粉末代替塑料材料。
減材制造
減材制造從一塊材料開(kāi)始,然后對其進(jìn)行切割,以顯示和創(chuàng )建所需的零件,CNC機器在減材制造領(lǐng)域占主導地位,并以多種形式滿(mǎn)足各種需求。與3D制造一樣,CNC加工可用于塑料和金屬,但可以以它們的實(shí)體原始形式進(jìn)行加工。CNC機器以各種方式工作,它們可以將操縱和旋轉工具引入固定到位的靜止材料,或者物體本身可以由機器旋轉,這取決于項目。CNC機器可以加工從金屬和塑料到木材的各種材料,并且有各種形狀和尺寸。
通常用于注塑成型和CNC加工的塑料已被開(kāi)發(fā)用于與熔融沉積建模(FDM)和激光燒結(LS)等熱塑性3D打印技術(shù)配合使用。傳統的機械加工金屬,例如不銹鋼和鈦,已開(kāi)發(fā)用于使用直接金屬激光熔化(DMLM)進(jìn)行粉末金屬制造。
二者的優(yōu)缺點(diǎn)
CNC加工的最大優(yōu)勢之一是它能夠實(shí)現非常嚴格的公差,通常為+/-0.01或+/-0.025mm,以較大者為準。對于設計良好的零件,使用熔融沉積建模(FDM)技術(shù)可以實(shí)現+/-0.05mm或+/-.005mm的公差,以較大者為準,如果優(yōu)先考慮公差,CNC加工是最好的制造選擇。
速度-3D打印在快速生產(chǎn)方面表現出色,根據零件的幾何形狀和尺寸,使用多射流融合(MJF)和熔融沉積建模(FDM)等技術(shù)的3D打印作業(yè)需要數小時(shí)才能完成。如果零件是一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何形狀且加工次數有限,CNC加工可能是一種更快的操作。CNC加工可能需要比3D打印更多的操作,機械師必須在構建過(guò)程中手動(dòng)重新定位夾具或零件,從而延長(cháng)了加工時(shí)間。
設計復雜性-3D打印可以自由地設計復雜的主圖案,包括CNC加工無(wú)法實(shí)現的孔、有機形狀和通道。它還為零件整合打開(kāi)了大門(mén),其中多個(gè)組件可以組合成一個(gè)零件設計,以減少模具數量。CNC加工圖案可以實(shí)現復雜的幾何形狀,但設計越復雜,它就越依賴(lài)于手工制造和后處理。
結論
減法和增材制造適用于不同的目的,但歸根結底,使用3D打印來(lái)替代CNC機器的工作是沒(méi)有用的。例如,3D機器需要相當特定的金屬類(lèi)型才能實(shí)現最佳功能,這導致在可用于基于金屬的項目的材料方面的通用性和余地較小。在大規模生產(chǎn)方面,它們也無(wú)法提供相同的效率,它們必須等待每一層材料干燥會(huì )導致時(shí)間延遲,CNC機器可以同時(shí)完成多項功能。因此,如果您正在尋找最佳的性?xún)r(jià)比,同時(shí)保持材料可能性的完整性、細節、數量、質(zhì)量、速度和多樣性,最好選擇CNC加工。
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