魔猴網(wǎng)數(shù)字化制造簡明手冊（二）：增材制造和減材制造的比較

魔猴君  知識堂   540天前

魔猴網(wǎng)數(shù)字化制造簡明手冊（一）：為什么要使用數(shù)字化制造？

在這一章魔猴網(wǎng)將和大家一起學習：

1.初識增材和減材工藝

2.了解各自的優(yōu)劣勢

盡管數(shù)字制造使用不同的技術(shù)來快速生產(chǎn)各種組件，但機械加工和 3D 打印技術(shù)可以非常巧妙地分為增材制造和減材制造方法。 本章解釋了加法和減法之間的區(qū)別，檢查了每種方法的優(yōu)缺點，并考慮了這兩種方法如何相互補充。

了解最根本的區(qū)別

增材制造和減材制造在數(shù)字制造中都有適當?shù)挠猛?，但兩者之間確實存在一些根本性的差異。了解這些差異對您來說很重要，這樣您才能更好地了解如何使用這些方法。

增材制造

增材制造是一種通過添加堆積薄層材料來構(gòu)建零件的方法，每添加一層材料，都將作為后一層材料的基座。

3D打印是與增材制造的俗稱，在一般情況下兩個名詞是可以互換的，在一些特殊場景，或者更嚴格來講，3D打印通常更傾向于指代使用熔融塑料或類似材料制造零件的工藝，而增材制造工藝則是包含了更多工藝，特別是一些工業(yè)級的，能提供的材料選項更多，打印質(zhì)量更優(yōu)，更貼近生產(chǎn)工具而不是大眾消費品，比方有一種工藝叫金屬粉末燒結(jié)（SLM）——一種通過融合粉末層來制造金屬部件的工藝——可能會更愿意稱之為“增材制造”而非“3D打印”。

減材制造

減材制造是一種加工零件的方法，它從一塊大的材料開始，然后不斷去除不需要的材料，直到成品零件。 我們可以使用不同類型的工具去除多余的材料，例如車和銑是最常見的減材制造工藝。

為了更好地可視化減材制造，請考慮雕塑家如何從一大塊石頭開始。 雕刻家用錘子和鑿子鑿開石頭，創(chuàng)造出雕像。 雕像比原來的石塊小，因為雕塑家已經(jīng)減去了不適合最終設計的石塊。

如今，減材制造通常結(jié)合計算機數(shù)控機械(CNC)，例如CNC車床和CNC銑床來生產(chǎn)精密零件。 CNC設備通常比人工操作的機器更快、更精確。 CNC 設備還提供了良好的可重復性，這在CNC出現(xiàn)之前，對大多數(shù)人類操作員來說都是一個難題。

注塑成型在技術(shù)定義上是一種等材工藝，但由于減材工藝用于制造注塑模具，因此通常被歸為減材工藝。

優(yōu)勢和劣勢

沒有一種制造方法（或材料）可以滿足所有的用途。 科幻電視劇《星際迷航》里出現(xiàn)的復制機還只是個傳說，因此了解增材制造和減材制造方法的固有優(yōu)勢和劣勢非常重要。

增材制造的優(yōu)勢

由于增材制造由數(shù)千個極薄的層疊加構(gòu)成零件，因此可以創(chuàng)建使用其他方法可能無法實現(xiàn)的高度復雜的幾何形狀。 例如，零件可以含有內(nèi)部通道和孔，這是任何現(xiàn)代銑床都無法制造的。 這還意味著一個非常復雜的組件可能能夠被整體制造成一件，而不是需要多個配合零件。

增材制造還提供了獨特的機會來制作產(chǎn)量非常低的定制件。 例如，增材制造為牙科和珠寶領(lǐng)域個性化定制提供了個性定制的可能性。 顯然，定制義齒是不可能大批量生產(chǎn)的； 相反，它非常適合使用增材制造。

盡管增材制造和減材制造方法都具有使用多種材料的能力，但這些材料的特性可能會隨著工藝方法的改變而產(chǎn)生差異。 如果您有一個經(jīng)驗老道知識淵博的數(shù)字化制造合作伙伴（比如魔猴網(wǎng)），可以要求提供工藝對材料性能影響的建議。

增材制造的劣勢

盡管增材制造的用途廣泛，但由于以下幾個原因，它并不能滿足所有情況的需求：

增材制造最適合小批量生產(chǎn)。 隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大到成千上萬件，增材制造會變得過于昂貴，無法持續(xù)使用。一般來說如果生產(chǎn)超過幾百個零件，增材制造通常將不再具有成本優(yōu)勢。 隨著未來技術(shù)的進步，增材制造的從成本減低，生產(chǎn)效率提高，這種規(guī)模生產(chǎn)的價格溢價可能會降低，增材制造也可能普遍用于規(guī)模生產(chǎn)。但目前來說，如果您需要大量生產(chǎn)零件，您可能需要仔細考慮成本。

增材制造的另一個弱點是零件制造工藝的結(jié)果。 與模制或機加工零件不同，使用增材制造的零件往往外觀較粗糙。 通?？梢詫κ褂迷霾闹圃斓牧慵砻孢M行拋光或其他后處理，但這種額外的加工步驟確實會增加生產(chǎn)時間和成本

減材的優(yōu)勢

銑削和車削是傳統(tǒng)減材制造中眾所周知的工藝。 機加工零件可以由大多數(shù)固體形式的材料制成。 例如，大部分金屬、木材和塑料可以用減材制造的方法加工。

減材制造更容易制造外觀非常完美的零件，這些零件通常不需要進一步加工即可使用。 此外，由于加工是從實心材料塊開始的，因此您通常不會遇到增材工藝有時會出現(xiàn)的孔隙率問題。 此外，由于材料成本的關(guān)系，減材制造可能比增材制造便宜，尤其在批量生產(chǎn)時。

減材的劣勢

正如增材制造具有某些弱點一樣，減材制造工業(yè)也是如此。 例如，為了在零件中加工內(nèi)部通道或孔，刀具或模具必須要能夠達到這些特征區(qū)域。 這一要求意味著單個零件可能無法像增材制造工藝那樣可以很復雜。 在某些情況下，這意味著必須設計多個零件，以便它們可以正確加工，然后在最終組裝過程中裝配在一起。

減材制造還要受到用于制造零件的模具能力的限制。 根據(jù)模具制造商的不同，不同模具可以加工的材料可能會存在尺寸限制（最小或最大尺寸限制）。

增材和減材的聯(lián)用

當然，您不需要限于使用單一工藝和材料來完成整個產(chǎn)品的生產(chǎn)。事實上，您可能會發(fā)現(xiàn)不同的工藝適用于產(chǎn)品的不同部分或不同階段。

正如我們在第 1 章中提到的，您可能還會發(fā)現(xiàn)您需要使用不同的方法來制作快速原型。例如，您最初的3D打印原型可能會接受粗糙的表面處理，但客戶可能會反饋增材工藝可產(chǎn)生的粗糙感覺。這時候可能的解決方案包括二次精加工、切換到機加工零件，甚至在原型制作過程中使用注塑成型等等。您的數(shù)字制造合作伙伴可以就最適合生產(chǎn)您需要的零件的制造方法提供建議。

無論哪種數(shù)字制造方法最適合制造您的產(chǎn)品，您都需要從一個好的3D數(shù)字模型開始。您的數(shù)字制造合作伙伴應該能夠使用此模型來提供設計建議并幫助選擇合適的制造工藝。