産業革命以来、製造技術の発展は止まることはありません。 企業は常により速く、より安く、より良い生産方法を探しています。 過去数十年の間に、カスタムパーツを製造するための最も信頼性の高いプロセスのいくつかは、積層造形またはサブトラクティブ製造の2つの側面に属していました。 材料には、プラスチック、熱可塑性プラスチック、鉄、鋼、炭素などが含まれます。 アディティブマニュファクチャリングとサブトラクティブマニュファクチャリングの両方のプロセスが材料からオブジェクトを作成するために使用されますが、それらは同じではありません。 では、アディティブマニュファクチャリングとサブトラクティブマニュファクチャリングの違いは何ですか？
アディティブマニュファクチャリングとは何ですか？
アディティブマニュファクチャリングは、材料を追加してオブジェクトを構築するプロセスを対象としています。 企業が材料を追加してオブジェクトを構築する場合、それは積層造形と見なされます。 ベッドや基板に徐々に素材を加えていくことで、素材とはサイズや形の異なる新しいものを作ることができます。
ほとんどの積層造形プロセスには、3D印刷が含まれます。 実際、「アディティブマニュファクチャリング」という用語は3Dプリントの同義語になっています。 3Dプリンターは、印刷ベッドに材料を堆積させる機械です。 したがって、彼らは材料を追加することによってオブジェクトを構築します。 典型的な3Dプリンターの動作原理は、押し出された材料をノズルから放出することです。 ベースレイヤーを構築してから、次に高いレイヤーを構築します。 3Dプリンターは、オブジェクトが完成するまで、個々のレイヤーを構築し続けます。
利点
アディティブマニュファクチャリングの最大の利点は、設計の多様性です。 アディティブマニュファクチャリングは、他の製造プロセスでは不可能な、非常に複雑なモデルや、中空の内部部品を使用した設計でさえも生成できます。 実際、CADでほぼ作成できる設計は、積層造形によって複製することもできます。
少数のプロトタイプモデルの場合、通常、積層造形の方が実用的です。 これは、FDM3Dプリンターなどの積層造形機のセットアップがほとんど必要ないためです。 3Dデザインを使用すると、数分で3Dプリンターを起動できます。 プロセスはほぼ完全に自動化されているため、ツールの変更に時間を費やす必要はありません。 この柔軟性により、積層造形は「オンデマンド」生産に最適なテクノロジーになります。
アディティブマニュファクチャリングは既存の材料から廃棄物を除去しないため、このプロセスはサブトラクティブマニュファクチャリングと比較して本質的に廃棄物の発生がはるかに少なくなります。 企業にとって、これは廃棄物処理またはリサイクルコストを削減することができます。
不利
アディティブマニュファクチャリングは設計において用途が広いですが、材料の点で厳密に制限されています。 ほとんどの3D印刷技術は、プラスチックまたはプラスチック複合材料の使用に限定されています。 さらに、レイヤーバイレイヤーの構築方法は、レイヤーが互いに接着する構造上の弱点につながります。 これは、積層造形を使用して作成されたオブジェクトは、重量を支えたり、極端な条件に耐えるのに十分な強度がない可能性があることを意味します。 これは本質的に、機能しないプロトタイプを作成するために使用される積層造形を制限します。
既存の3Dプリンターは印刷に金属を使用できますが、業界ではまだまれです。 一般に、3D印刷を使用してカスタム金属部品を作成することは、CNC機械加工を使用してカスタム金属部品を作成するよりも費用がかかります。
比較的高速な3D印刷プロセス（SLSやSLAなど）の場合でも、オブジェクトをレイヤーごとに構築するプロセスは非常に遅くなります。 これにより、大量の需要に対応するための積層造形は実用的ではありません。 3Dプリンターには、限られたサイズのビルドプラットフォームもあります。 作業に大きな部品やモデルが必要な場合は、小さなコンポーネントとして印刷し、接着する必要があります。 これにより、より多くの障害点は言うまでもなく、余分な作業が発生します。
サブトラクティブマニュファクチャリングとは何ですか？
サブトラクティブマニュファクチャリングには、材料を除去してオブジェクトを構築するプロセスが含まれます。 本質的に積層造形の反対です。 同社は材料を追加しませんが、材料を除去することによってサブトラクティブ製造を実行します。 それは通常、大きな原材料から始まります。 次に、会社は余分な材料を取り除き、より小さな寸法とさまざまな形状の新しいオブジェクトを作成します。
サブトラクティブマニュファクチャリングという用語は、CNCコンピューター数値制御（CNC）マシンを使用して、元のブロックから材料を連続的に除去し、目的の形状とサイズを実現することによってオブジェクトを製造するプロセスを指します。 このプロセスは、設計エンジニアがCADモデルを機械工房に提出したときに始まります。できればオンライン見積もりシステムを使用します。 高度なソフトウェア分析と設計、およびツール、ツールパス、最適なワークピースの選択。 CNC工作機械は、金属、木材、ガラス、セラミック、プラスチック、複合材料など、さまざまな材料を使用できます。
利点
サブトラクティブマニュファクチャリングには、いくつかの重要な利点があります。
表面仕上げ
高精度と幾何学的精度
優れた再現性
高応力アプリケーション
アディティブマニュファクチャリングと比較して、特定の部品の処理コストは低くなります。 サブトラクティブマニュファクチャリングは、材料の元の完全性を維持します。 これは、減算によって製造された製品がより耐久性があることを意味し、この技術は自動車および航空機製造業界で特に人気があります。
複数の素材と互換性があります
サブトラクティブマニュファクチャリングには、直線および多軸回転機能を備えた機械が含まれます。 標準の3軸および5軸CNCフライス盤および旋盤は、さまざまな方向からワークピースを加工して、複雑な設計を実現できます。
サブトラクティブマニュファクチャリングによって作成されたモデルとパーツの品質は、一般的にアディティブマニュファクチャリングよりも優れています。 このプロセスでは目に見えるレイヤーラインが生成されないため、後処理プロセスで必要な作業は最小限です。
不利
CNC機械加工では、過度に複雑なデザインや中空のオブジェクトを切断または彫刻することはできません。 また、CNCマシンのセットアップにも時間がかかります。 わずかな設計変更でも再組み立てが必要になる場合があり、これは手動で行う必要があります。 したがって、CNC機械加工は、メーカーが大量生産のために予約しているものです。
最終的な考え
製造技術に関しては、3Dプリントによる積層造形はまだ新しい技術です。 そのセールスポイントは、ほぼすべての3Dデザインに優れたセールスポイントを作成できることですが、このテクノロジーは、従来の製造方法を排除するには十分ではありません。 サブトラクティブマニュファクチャリングは数十年前から存在していますが、それでもいくつかの業界で標準と広く見なされています。
減算製造は、企業が多数の部品を迅速かつ確実に製造する必要がある場合に使用する方法です。 この技術は、金属から耐久性の高い部品を製造するのに特に適しています。 レーザー切断や放電加工（EDM）などの新技術を模索する企業が増えるにつれ、サブトラクティブ製造が消滅する危険性はないようです。