增材制造与减材制造：如何为您的生产需求选择最佳工艺

自工业革命以来，制造技术从未停止发展。企业始终寻求更快、更廉价或更好的生产方法。过去几十年，制造定制零件最可靠的工艺主要属于两大范畴：增材制造或减材制造。材料可包括塑料、热塑性塑料、铁、钢、碳等。虽然增材和减材制造都用于从材料制造物体，但两者并不相同。那么，增材制造与减材制造有何区别？

什么是增材制造？

增材制造涵盖通过添加材料构建物体的工艺。当企业通过向物体添加材料来构建时，即视为增材制造。材料逐层添加到构建平台或基板上，从而从原材料生产出不同尺寸形状的新物体。

大多数增材制造工艺涉及3D打印。事实上，“增材制造”一词已成为3D打印的同义词。3D打印机是将材料沉积在打印床上的机器。因此，它们通过添加材料构建物体。典型3D打印机工作原理是从喷嘴挤出材料。构建基础层，再构建次高层。3D打印机将继续逐层构建，直到物体完成。

增材制造最大优势是设计通用性强。增材制造可生产高度复杂模型，甚至带空心内部结构的设计，这是其他制造工艺无法做到的。事实上，几乎所有可在CAD中创建的设计都可通过增材制造复制。

对于少量原型模型，增材制造通常更实用。因为FDM 3D打印机等增材制造设备几乎无需设置。有3D设计即可在几分钟内启动3D打印机。因过程几乎全自动，无需花费时间换刀。这种灵活性使增材制造成为“按需”生产的首选技术。

增材制造不从现有材料去除废料，过程固有产生的废料远少于减材制造。对企业而言，可降低废料处理或回收成本。

尽管增材制造设计通用性强，但在材料方面受限严重。大多数3D打印技术仅限于塑料或塑料复合材料。此外，逐层构建导致层间结合处存在结构弱点。这意味着增材制造制造的物体可能不够坚固，无法承重或承受极端条件。这本质上将增材制造限制在制造非功能性原型上。

虽然现有3D打印机可用金属打印，但在行业中仍属罕见。通常用3D打印制造定制金属零件比用CNC加工更昂贵。

即使是相对快速的3D打印工艺（如SLS、SLA），逐层构建物体过程也非常缓慢。这使增材制造难以应对大批量需求。3D打印机构建平台尺寸有限。若工件需要大尺寸零件或模型，必须作为较小组件打印再粘合。这引入额外工作，更不用说更多故障点。

减材制造包含通过去除材料构建物体的工艺。本质上与增材制造相反。企业不添加材料，而是通过去除材料实现减材制造。通常从大块原材料开始，再去除多余材料，以创建尺寸更小、形状不同的新物体。

减材制造指使用CNC计算机数控机床从原始块持续去除材料以达到所需形状尺寸的工艺。过程始于设计工程师提交CAD模型给机械车间，最好用在线报价系统。高级软件分析设计并选择刀具、刀具路径和最佳工件。CNC机床可用多种材料，包括金属、木材、玻璃、陶瓷、塑料和复合材料。

减材制造有几大关键优势：

减材制造涉及具有直线和多轴旋转能力的机床。标准三轴和五轴CNC铣床和车床可从不同方向加工工件以实现复杂设计。

减材制造创建的模型和零件质量通常优于增材制造。因该工艺不产生可见层纹，后处理仅需极少工作量。

无法用CNC加工切削或雕刻过于复杂的设计或中空物体。设置CNC机床也需大量时间。即使微小设计变更可能需要重新装配，且必须手动完成。因此，CNC加工是制造商为大批量生产保留的工艺。

就制造技术而言，通过3D打印的增材制造仍属新兴技术。尽管其卖点是能为几乎所有3D设计创建极佳卖点，但技术尚不足以取代更传统制造方法。减材制造存在数十年，仍被广泛视为多个行业标准。

当企业需要快速可靠地生产大量零件时，减材制造仍是首选方法。该技术特别适合用金属制造高耐久性零件。随着越来越多企业探索激光切割和电火花加工（EDM）等新技术，减材制造似乎不面临消失危险。

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