增材制造 vs 减材制造:解锁生产制造的未来
随增材制造(如3D打印)采用增长,尤其在航空航天等高科技行业,我们专访Spatial产品管理总监Ray Bagley解读这一迷人趋势。
访谈中Ray剖析减材制造(数十年制造主流)与增材制造的差异,及后者带来的新收益与挑战。
采访者: 先澄清增材与减材制造的主要区别
Ray Bagley: 减材制造从一块材料起步,逐位移除材料直至最终形状。移除方式含铣削、车削、钻孔、电蚀、磨削、锤凿。
增材制造从无到有,仅在所需位置逐位添加材料直至最终形状。增材技术众多,但单机通常仅用一种。
减材制造案例
采访者: 能否给出具体减材制造例子?
Ray Bagley: 最常见是机加工。CNC铣床有旋转刀具切削金属。CNC(计算机数控)让其可编程实现复杂形状和可重复生产。铣削是最常见减材操作。
车床车削(工件旋转对固定刀具)是第二常见减材形式,电蚀和磨削用于去除少量材料。减材法众多,但铣削和车削最常见。

增材制造优势
采访者: 增材制造提供了减材没有的哪些主要优势?
Ray Bagley: 减材制造中,“空气要花钱”。意即原始毛坯上任何需去除材料的地方都消耗周期时间从而花费成本。
复杂度受限于可去除范围;极易设计出无任何减材组合能制造的形状。
增材制造中,复杂度(和空腔)免费但材料贵。有机形状、内部流道、晶格等诸多适合打印但无法机加工的形状成为可能。
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采访者: 各适用何种场景?
Ray Bagley: 增材适合稀疏设计——如晶格/骨架结构,材料/总体积比低,或极复杂难以/无法机加工的形状。
减材适合从毛坯去除材料相对较少的情况。少量孔/特征的块体,机加工通常比打印便宜得多。
增材制造面临的阻碍
采访者: 增材制造要克服哪些路障才能更广泛应用?
Ray Bagley: 可预测性与控制。
可预测性
如今买台3D打印机可靠打印零件仍具挑战。必须学会正确准备打印件、添加支撑、无重大缺陷打印、最小化后处理、控制成品物理属性。
多数人经历大量试错或失败打印才能可靠打印新设计。更多专业知识应内置软件,缩短新机器/工艺达产时间,提升成熟机器产出率。
材料控制
工艺与材料控制是另一障碍。买块Ti-6Al-4V钛合金机加工成零件,对其力学性能有高置信度预期。
但买同材料粉末打印零件,考虑打印多次熔融循环、气孔等,最终材料性能不确定性大幅增加。
表征并标准化所有这些工艺对材料性能的影响,是将增材制造推向制造主流的关键。
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