减材制造与增材制造

随着增材制造（例如 3D 打印）的普及，尤其是在航空航天等高科技行业，我们采访了 Spatial 产品管理总监 Ray Bagley 建立对迷人趋势的理解。

在这次采访中，Ray 探讨了减材制造（几十年来制造工艺的支柱）与增材制造有何不同，以及后者在新的优势和挑战方面提供了什么。

面试官： 让我们首先澄清增材制造和减材制造之间的主要区别

雷巴吉 ：在减法中，您从一大块材料开始，然后一点一点地从中去除材料，直到达到最终形状。可以通过铣削、车削、钻孔、腐蚀、磨削或锤子和凿子来去除。

在增材制造中，您从零开始，一点一点地添加材料——只在需要的地方——直到达到最终形状。有许多不同的添加剂技术，但通常一台机器只使用其中一种。

减材制造示例

面试官： 您能否提供具体的减材制造示例？

雷巴吉 ：减材制造最常见的例子是机械加工。数控铣床里面有一个旋转工具，它可以切割金属。 CNC（代表计算机数字控制）允许通过计算机对其进行编程，因此您可以制作精美的形状并一遍又一遍地重复做事。铣削是最常见的减法操作。

使用车床车削，将零件旋转成固定刀具，是减材制造的第二种最常见形式，而侵蚀和磨削用于去除少量材料。有很多减法方法和方法，但铣削和车削是最常见的。

面试官： 增材制造提供哪些减材制造没有的主要优势？

雷巴吉 :在减材制造中，空气是要花钱的。这意味着，必须从原始库存中移除材料的任何地方都会花费周期时间，因此会花费金钱。

复杂性仅限于可以删除的内容；设计任何减法组合都无法制作的形状非常容易。

在附加方面，复杂性（和空间）是免费的，但材料很昂贵。有机形状、内部通道、格子和许多其他适合印刷但不能加工的形状。

面试官： 在什么情况下使用它们有意义？

雷巴吉 ：当您的设计稀疏时（例如晶格或骨架）材料与总体积的比例较低，或者形状可能非常复杂且难以加工或无法加工时，添加剂是最好的选择。

当从库存中去除的材料量相对较少时，减法效果更好。带有几个孔或特征的块通常比打印便宜得多。

面试官： 增材制造必须克服哪些障碍才能得到更广泛的应用？

雷巴吉 :可预测性和控制性。

如今，购买 3D 打印机并开始可靠地打印零件对人们来说具有挑战性。您必须学习如何正确准备要打印的零件、应用支撑、成功打印而不会出现重大缺陷、最大限度地减少后处理以及控制结果的物理特性。

大多数人在能够可靠地打印新设计之前，都要经历大量的实验或失败的打印。越来越多的这种专业知识应该被内置到软件中，这将缩短新机器或新工艺达到生产用途的时间，并提高现有机器的生产力。

过程和材料控制是另一回事。如果您购买一块 Ti-6Al-4V 钛并将其加工成零件，您就会非常自信地知道该材料的机械性能会带来什么。

但是，如果您购买相同的粉末材料并打印零件，则最终的材料特性（考虑到打印过程中的多个熔化循环、孔隙率等）将变得更加不确定。

表征和标准化所有这些工艺对材料性能的影响是将增材制造带入制造主流的关键。

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