Comparando manufatura aditiva versus manufatura subtrativa:quais são as diferenças

Nos últimos anos, a manufatura aditiva e subtrativa teve um impacto notável em todo o mundo. Devido ao avanço tecnológico, muitas indústrias agora se beneficiam de sua produção inventiva de diferentes peças.

Embora haja uma diferença entre os métodos de implementação de manufatura aditiva e subtrativa, ambos dependem um do outro por causa de seus modos de aplicação sobrepostos. No entanto, o processo utilizado na fabricação de um protótipo ou peça depende de outros fatores, como volume de produção e estágio de desenvolvimento do produto.

Este artigo informativo tende a comparar a manufatura aditiva com a manufatura subtrativa. Destacamos também as principais diferenças entre os dois processos de fabricação, seus prós e contras e suas principais aplicações.

O que é manufatura aditiva?

A manufatura aditiva, comumente conhecida como impressão 3D, é um processo industrial controlado por computador que produz objetos 3D depositando materiais em camadas no material base.

O núcleo principal deste método é a adição de material para criar um novo objeto. Além disso, a manufatura aditiva utiliza vários materiais, dependendo do processo de impressão. Esses materiais também variam entre ligas metálicas, polímeros termofixos, compósitos e termoplásticos.

Além disso, a aplicação da tecnologia AM começou apenas nas indústrias aeroespacial e médica, mas agora se expandiu para outras indústrias. Além disso, indústrias finais como automóveis, petróleo, gás e equipamentos pesados ​​são exemplos de seu alcance cada vez maior.

Tipos de processos de manufatura aditiva

Geralmente, as normas que classificam a manufatura aditiva dividem seus processos em 7 categorias diferentes, e incluem:

Jato de ligante

Este é um processo sob manufatura aditiva que envolve a deposição seletiva de um aglutinante em um leito de pó para formar camadas sólidas. Além disso, os materiais usados ​​para esse tipo de processo de impressão 3D devem ser granulares e incluir metais, areia e cerâmica.

Além disso, o jateamento de ligante funciona usando um rolo para espalhar um material em pó uniformemente na plataforma de construção. A próxima etapa do processo é a deposição seletiva do adesivo ligante no material em pó. O rolo então espalha outra camada de pó sobre a camada anterior com adesivo, e o processo se repete até a formação de todo o objeto.

Deposição de Energia Dirigida (DED):

Este método é um processo complexo para construir objetos 3D. E o material usado geralmente é um pó ou fio de metal. O material derrete através de uma fonte de energia focada, como um feixe ou laser, e é então derramado com precisão na plataforma do edifício. O líquido endurece para formar uma camada, e o processo se repete até a fase final.

Extrusão de materiais

O processo funciona com o auxílio de uma pistola de cola. Esse recurso injeta o material na impressora por meio de uma bobina. A ponta do bico derrete o material com calor e é então colocada na plataforma de construção camada por camada para solidificar e formar o objeto. Este tipo é a forma mais cara de manufatura aditiva, embora com algumas limitações.

Fusão em leito de pó (PBF)

O PBF inclui diversos processos de AM, como Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS), Sinterização Seletiva a Laser (SLS), Sinterização Seletiva por Calor (SHS), Fusão por Feixe de Elétrons (EBM) e Fusão Direta por Laser de Metal (DMLM). Além disso, esse método usa lasers, feixes ou cabeças de impressão para derreter e fundir finas camadas de material em 3D. Ele atira o excesso de pó do produto depois.

Laminação de chapas

As duas principais folhas de métodos de laminação são a fabricação de objetos laminados (LOM) e a fabricação aditiva ultrassônica (UAM). O UAM une chapas finas de metal por soldagem ultrassônica, enquanto o LOM utiliza folhas de papel revestidas com adesivo como material original, o melhor para objetos de modelagem visual e estética.

Fotopolimerização de IVA

A fotopolimerização VAT produz um objeto na cuba de um fotopolímero de resina líquida. O processo de fotopolimerização agora cura a camada de resina microfina com a ajuda de iluminação ultravioleta. Depois, esses raios de luz são direcionados para o objeto usando um espelho.

Jato de materiais

Este método é como o jateamento de aglutinante, só que usa cera. A operação segue uma estratificação semelhante de material para criar um objeto em vez de usar adesivo no leito de pó. MJ deposita cera em uma plataforma de construção. A maioria dos produtores prefere o MJ porque é mais barato e oferece acabamentos de superfície de alta qualidade com melhor precisão.

Prós e contras da manufatura aditiva

Prós

Aqui estão algumas das vantagens da manufatura aditiva.

• Altamente eficiente e elimina o desperdício
• Rota mais rápida do design à produção
• Crie designs complexos facilmente

Contras

• Tem uma gama limitada de materiais em comparação com outros processos
• Pode ser caro quando envolve o uso de metais
• Não é ideal para produção em grande quantidade

O que é manufatura subtrativa?

Como o nome indica, a fabricação subtrativa envolve a remoção de partes do objeto para criar um novo produto. Além disso, pode ser cortar partes de um bloco sólido de metal, plástico ou madeira. Um bom exemplo é uma fresadora escavando um metal ou plástico.

Além disso, essa tecnologia de fabricação permite projetar, prototipar e fabricar em materiais de uso final. É também a opção perfeita para produções de pequeno e grande volume para obter propriedades mecânicas ou acabamentos específicos. Trabalha com metais ou resinas de alumínio, latão, ABS, Delrin, Nylon, PEEK, PVC, plexiglass, PCA, Polipropileno, além de madeira.

Além disso, é mais fácil combinar o projeto em técnicas de fabricação subtrativa com material para resistência, flexibilidade, resistência química ou outras propriedades dielétricas.

Tipos de processos de fabricação subtrativos

Os tipos comuns de fabricação subtrativa incluem corte, usinagem e abrasão. Abaixo alguns detalhes de cada um.

Corte a Laser

Este processo usa um laser para cortar diferentes materiais para moldar. Além disso, os materiais derivados desse processo são comumente usados ​​nos setores industrial e artístico.

No processo de corte a laser, o Controle Numérico Computadorizado (CNC) e a ótica ajudam a direcionar o poderoso feixe de laser sobre o material. Um sistema de controle de movimento ajuda a garantir que o CNC siga o padrão desejado ao cortar o material. Depois, vaporização ou jato de gás de alta pressão garante um acabamento superficial de alta qualidade.

Usinagem CNC

A usinagem CNC é um tipo de produção em que um software de computador pré-programado orienta as ferramentas e máquinas industriais. Este tipo de fabricação subtrativa completa trabalhos de corte tridimensionais com apenas um conjunto de comandos.

No entanto, antes de ligar um sistema CNC, é necessário programar os cortes necessários no software que, por sua vez, dita aos equipamentos e máquinas apropriados como realizar as tarefas dimensionais conforme definido.

Apesar da probabilidade de erros, que é maior quando uma máquina CNC corta em mais de uma direção ao mesmo tempo, o gerador de código dentro do sistema numérico frequentemente presumirá que os mecanismos são perfeitos na programação CNC. Um conjunto de entradas conhecido como programa de peça determina o posicionamento de uma ferramenta em um sistema de controle numérico.

Desbaste

O processo de abrasão envolve o uso de um abrasivo para moer ou escovar partes de um material. Abrasivos são substâncias ásperas que trituram, lixam ou polim o material. Além disso, podem remover partes do material por meio de fricção constante ou alisar sua superfície. Você também pode anexar um abrasivo a uma superfície dura ou adicioná-lo a um líquido como uma suspensão. Para maior eficiência, eles devem ser mais duros do que o material que desejam remover.

EDM (usinagem de descarga elétrica)

EDM é uma tecnologia de fabricação subtrativa que utiliza descargas elétricas para atingir a forma desejada. Também denominada usinagem por faísca, erosão por faísca, afundamento de matriz, queima de fio ou erosão de fio.

Além disso, ele funciona por meio de uma série de descargas de corrente rapidamente recorrentes entre dois eletrodos (eletrodos da ferramenta e da peça) separados por um líquido dielétrico e submetidos a uma tensão elétrica. O ponto culminante do processo de EDM é a remoção de materiais da peça de trabalho. Além disso, a ferramenta e a peça também não fazem contato físico nesse processo.

Prós e contras da manufatura subtrativa

Prós

• Aplica-se a vários materiais, como metal, plástico, madeira e compósitos
• Usado para todas as formas, como furos, cilindros, roscas ou superfícies planas
• Ideal para obter uma superfície lisa
• Produz alta precisão com tolerância próxima de 0,0025 mm

Contras

• Resíduos de material e cavacos formados. Os chips são recicláveis, mas ainda são resíduos
• Leva mais tempo do que manufatura aditiva

Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa :Quais são suas diferenças?

Os processos de manufatura aditiva criam produtos adicionando materiais camada por camada, enquanto a manufatura subtrativa remove partes de um material sólido para criar as partes do produto.

Embora os processos de manufatura aditiva e subtrativa tenham sua maneira de desenvolver protótipos e produtos, eles abordam a produção de maneira diferente.

Aqui estão algumas das diferenças notáveis ​​entre manufatura aditiva e subtrativa abaixo.

Opções de materiais

Comparando a manufatura aditiva versus subtrativa, as opções de materiais são uma grande diferença entre a manufatura aditiva e a subtrativa. Uma gama estreita de materiais está disponível para uso no processo de manufatura aditiva. Além disso, os materiais para este processo são principalmente derivados de plástico. Estes incluem cerâmicas, bioquímicos, termoplásticos, metais e resinas também são alguns outros materiais utilizados no processo de manufatura aditiva.

Por outro lado, a fabricação subtrativa começa com uma única peça de material sólido. Além disso, este material pode ser vidro, metal, plástico, madeira, material compósito ou derivado de plástico.

Complexidade alcançável

Quando se trata de projeto complexo entre manufatura aditiva versus manufatura subtrativa, a manufatura aditiva é ideal, enquanto a manufatura subtrativa é mais adequada para projetos menos complexos. Mas a fabricação subtrativa se destaca quando há a necessidade de produzir projetos complexos em grandes lotes.

Precisão

Em comparação com as máquinas usadas para manufatura aditiva, as subtrativas são mais precisas. Além disso, a usinagem deve ocorrer após a impressão para obter alta precisão usando manufatura aditiva.

Propriedades das peças acabadas

Produtos feitos com manufatura aditiva geralmente têm poros minúsculos em suas superfícies. Além disso, esses poros geralmente levam à fraqueza estrutural e podem resultar em contaminação ou infecção de alimentos para produtos usados ​​na área médica. Assim, os produtos fabricados com processos aditivos requerem limpeza e acabamento para obter melhores propriedades e aparência do produto.

Por outro lado, produtos fabricados por meio de processos subtrativos usando usinagem de controle numérico computadorizado (CNC) produzem peças mais resistentes. Além disso, essas peças também são mais tolerantes e têm melhor acabamento do que as peças produzidas com manufatura aditiva.

Escolhas de acabamento de superfície

A opção de acabamento de superfície também é um fator a ser considerado ao comparar a manufatura subtrativa versus a manufatura aditiva.

A fabricação aditiva resulta em acabamento superficial ruim quando combinada com a fusão em leito de pó. Muitas vezes, pó parcialmente fundido e camadas de deposição são visíveis no produto, tornando a superfície áspera.

Além disso, um produto com superfície áspera apresenta baixo desempenho em termos de fadiga e é propenso a fraturas. A usinagem de superfície ou shotpeening produz uma superfície mais lisa, mas geralmente não considera superfícies internas e pequenos recursos.

Por outro lado, a fabricação subtrativa CNC produz acabamentos mais suaves e melhor tolerância.

Velocidade

O tamanho do lote e o caso de uso do projeto determinam a velocidade de um processo de manufatura aditiva. Além disso, uma das vantagens da manufatura aditiva sobre a manufatura subtrativa é que a impressão 3D agiliza a prototipagem e o tempo total necessário para a produção de pequenos volumes. Mas em comparação com a fabricação subtrativa, leva mais tempo para imprimir uma única peça usando a impressão 3D. Além disso, a impressão 3D não é tão rápida para a produção em massa de peças plásticas.

Tabela de comparação entre Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa

	Manufatura Aditiva	Manufatura Subtrativa
Opções de materiais	Funciona com uma gama restrita de materiais, principalmente plástico, derivados de plástico, bioquímicos, resina e alguns metais	Ele usa uma ampla gama de materiais, incluindo; pedra, vidro, madeira, espuma, metais e plásticos
Complexidade alcançável	Melhor que usinagem CNC de 5 eixos no desenvolvimento de projetos complexos e intrincados	Ideal para uso com geometria simples
Precisão	Os produtos produzidos por este processo são menos precisos do que o processo tradicional. O processo de manufatura aditiva mais preciso tem um nível de tolerância de 0,100mm	Produz produtos com maior precisão dimensional. Com níveis de tolerância tão apertados quanto 0,025 mm
Propriedades das peças acabadas	Peças produzidas usando esta técnica podem ter deficiências estruturais. O motivo é que a produção ocorre por meio de camadas, e isso compromete algumas propriedades	As peças produzidas têm excelente resistência ao calor e são estruturalmente sólidas
Escolhas de acabamento de superfície	O acabamento é um aspecto importante das peças produzidas com esta técnica	O acabamento não é obrigatório para peças produzidas usando este método
Velocidade	Mais rápido e menos caro quando o protótipo e a produção em lote são pequenos	Mais rápido e menos caro quando o protótipo tem peças grandes ou lotes de produção são grandes

Manufatura Subtrativa x Manufatura Aditiva Custo:qual é mais caro?

Custos de máquinas e ferramentas

É bastante caro adquirir e instalar equipamentos de manufatura aditiva de precisão. Isso torna o investimento em máquinas o maior contribuinte para os custos de manufatura aditiva.

Para a manufatura aditiva, as despesas com ferramentas são responsáveis ​​por 5% do custo total de produção e são uma das vantagens da manufatura aditiva sobre a manufatura subtrativa.

Além disso, a impressão camada por camada torna o processo de fabricação aditiva muito adaptável para diferentes produtos, economizando custos. Por outro lado, projetar a ferramenta é importante para cada processo de fabricação subtrativa.

Custos trabalhistas

Devido à natureza altamente automatizada de ambos os métodos, os custos trabalhistas representam uma pequena proporção do custo total. A simplificação de peças na fabricação aditiva e subtrativa ajuda a reduzir a mão de obra.

Além disso, a simplificação envolve redesenhar um produto para reduzir o número necessário de peças. Esse redesenho também ajudaria a reduzir os custos de produção, montagem e pós-processamento. Geralmente, o custo de mão de obra representa menos de 10% dos custos de produção na manufatura aditiva.

Custos de Materiais

Os materiais usados ​​na manufatura aditiva geralmente custam mais do que os usados ​​na manufatura subtrativa. De acordo com a associação internacional de estimativa e análise de custos, os materiais para manufatura aditiva são mais caros do que aqueles usados ​​para manufatura subtrativa por um fator de 8 por peso.

Além disso, o material exato e o processo aditivo são usados ​​para determinar o custo exato da manufatura aditiva.

Custos de pós-processamento

As peças fabricadas geralmente também exigem pós-processamento para atingir seu estado final. Isso geralmente envolve lavagem ou polimento para melhorar o brilho das peças metálicas. Além disso, os produtos fabricados aditivamente, principalmente com o sistema mecânico de precisão, envolvem a remoção do material excedente.

Acima de tudo, os custos de pós-processamento são semelhantes para ambos os processos de fabricação e inevitáveis.

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Aplicativos de Manufatura Aditiva x Subtrativa

Aplicação de manufatura aditiva

Com mais empresas adotando técnicas de manufatura aditiva e encontrando formas criativas de combiná-las com manufatura subtrativa, ela possui uma ampla gama de aplicações, incluindo:

• Produção de joias
• Indústria aeroespacial
• Melhoria no uso de energia
• Fabricação de modelos para indústrias
• Sistemas robóticos e eletromecânicos
• Recursos de forma livre sólida
• Metamateriais, eletromagnéticos e eletrônicos 3D
• Elementos odontológicos e médicos

Aplicação de fabricação subtrativa

Este processo de fabricação é ideal para produção em grandes lotes, e sua aplicação inclui:

• Fabricação de perfis contornados e superfícies texturizadas
• Recursos de corte para uso doméstico, automotivo, eletrônicos, aeroespacial, odontológico e médico.

Processo Híbrido:Implementar Design para Protótipo

Os sistemas híbridos tendem a maximizar as vantagens da manufatura aditiva sobre a manufatura subtrativa e vice-versa. Além disso, combinam as vantagens da subtração e a versatilidade da manufatura aditiva. Máquinas especiais lidam com os dois sistemas e funcionam muito bem para reparos de peças quebradas. A fabricação híbrida facilita a produção de peças complexas, pois elas podem ser colocadas em camadas e depois finalizadas usando ferramentas de fresamento.

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Perguntas frequentes

Qual ​​é melhor? Manufatura Aditiva ou Subtrativa ?
O mundo está se inclinando para menos desperdício, tornando a manufatura aditiva uma opção melhor. Além disso, a manufatura aditiva imita os processos naturais na criação de um produto acabado por camadas. É menos dispendioso do que a fabricação subtrativa. Também é mais rápido e produz projetos complexos melhor.
A moldagem por injeção é aditiva ou subtrativa?
A moldagem por injeção é manufatura aditiva? Não, a moldagem por injeção não é manufatura aditiva nem subtrativa. Em vez disso, é um processo de fabricação que auxilia a produção em massa. Além disso, a produção aqui ocorre por injeção de material fundido em um molde. Este molde teria a forma do produto acabado pretendido.