Comparaison de la fabrication additive et de la fabrication soustractive :quelles sont les différences

Ces dernières années, la fabrication additive et soustractive a eu un impact notable à l'échelle mondiale. En raison des progrès technologiques, de nombreuses industries bénéficient désormais de leur production inventive de différentes pièces.

Même s'il existe une différence entre les méthodes de mise en œuvre de la fabrication additive et soustractive, elles reposent toutes deux l'une sur l'autre en raison de leurs modes d'application superposés. Cependant, le processus utilisé dans la fabrication d'un prototype ou d'une pièce dépend d'autres facteurs tels que le volume de production et le stade de développement du produit.

Cet article informatif tend à comparer la fabrication additive à la fabrication soustractive. Nous soulignons également les différences majeures entre les deux procédés de fabrication, leurs avantages et inconvénients, et leurs principales applications.

Qu'est-ce que la fabrication additive ?

La fabrication additive, communément appelée impression 3D, est un processus industriel contrôlé par ordinateur qui produit des objets 3D en déposant des matériaux en couches sur le matériau de base.

Le noyau principal de cette méthode est l'ajout de matériaux ensemble pour créer un nouvel objet. De plus, la fabrication additive utilise divers matériaux en fonction du processus d'impression. Ces matériaux se situent également entre les alliages métalliques, les polymères thermodurcissables, les composites et les thermoplastiques.

De plus, l'application de la technologie AM a commencé avec les seules industries aérospatiale et médicale, mais s'est maintenant étendue à d'autres industries. De plus, les industries finales telles que l'automobile, le pétrole, le gaz et l'équipement lourd sont des exemples de sa portée en constante expansion.

Types de processus de fabrication additive

Généralement, les normes qui classent la fabrication additive divisent ses processus en 7 catégories différentes, et elles incluent :

Jet de liant

Il s'agit d'un procédé de fabrication additive qui consiste à déposer sélectivement un liant sur un lit de poudre pour former des couches solides. De plus, les matériaux utilisés pour ce type de processus d'impression 3D doivent être sous forme granulaire et inclure des métaux, du sable et de la céramique.

De plus, le jet de liant fonctionne à l'aide d'un rouleau pour étaler uniformément un matériau en poudre sur la plate-forme de construction. L'étape suivante du processus est le dépôt sélectif d'adhésif liant sur le matériau en poudre. Le rouleau étale ensuite une autre couche de poudre sur la couche précédente avec de l'adhésif, et le processus se répète jusqu'à la formation de l'objet entier.

Dépôt d'énergie dirigée (DED) :

Cette méthode est un processus complexe pour construire des objets 3D. Et le matériau utilisé est généralement une poudre ou un fil métallique. Le matériau fond à travers une source d'énergie focalisée comme un faisceau ou un laser et est ensuite versé avec précision dans la plate-forme du bâtiment. Le liquide durcit pour former une couche et le processus se répète jusqu'à la phase finale.

Extrusion de matériaux

Le procédé fonctionne à l'aide d'un pistolet à colle. Cette fonction projette le matériau dans l'imprimante à travers une bobine. La pointe de la buse fait fondre le matériau avec de la chaleur, et il est ensuite placé sur la plate-forme de construction couche par couche pour solidifier et former l'objet. Ce type est la forme la plus coûteuse de fabrication additive, bien qu'avec certaines limitations.

Fusion sur lit de poudre (PBF)

Le PBF comprend divers processus de FA tels que le frittage laser direct de métal (DMLS), le frittage laser sélectif (SLS), le frittage thermique sélectif (SHS), la fusion par faisceau d'électrons (EBM) et la fusion laser directe de métal (DMLM). En outre, cette méthode utilise des lasers, des faisceaux ou des têtes d'impression pour fondre et fusionner de fines couches de matériau en 3D. Il élimine ensuite l'excès de poudre du produit.

Laminage de feuilles

Les deux principales feuilles de méthodes de stratification sont la fabrication d'objets laminés (LOM) et la fabrication additive par ultrasons (UAM). UAM assemble des tôles minces par soudage par ultrasons, tandis que LOM utilise des feuilles de papier enduites d'adhésif comme matériau d'origine, le meilleur pour la modélisation visuelle et esthétique des objets.

Photopolymérisation TVA

TVA La photopolymérisation produit un objet dans la cuve d'un photopolymère de résine liquide. Le processus de photopolymérisation durcit maintenant la couche de résine microfine à l'aide d'un éclairage ultraviolet. Ensuite, ces rayons lumineux se dirigent ensuite vers l'objet à l'aide d'un miroir.

Jet de matière

Cette méthode ressemble au jet de liant, sauf qu'elle utilise de la cire. L'opération suit une superposition similaire de matériau pour créer un objet au lieu d'utiliser de l'adhésif sur le lit de poudre. MJ dépose de la cire sur une plate-forme de construction. La plupart des producteurs préfèrent le MJ car il est moins cher et donne des finitions de surface de haute qualité avec une meilleure précision.

Avantages et inconvénients de la fabrication additive

Avantages

Voici quelques-uns des avantages de la fabrication additive.

• Très efficace et élimine le gaspillage
• Route plus rapide de la conception à la production
• Créez facilement des conceptions complexes

Inconvénients

• Dispose d'une gamme limitée de matériaux par rapport à d'autres procédés
• Cela peut être coûteux lorsqu'il implique l'utilisation de métaux
• Pas idéal pour la production en grande quantité

Qu'est-ce que la fabrication soustractive ?

Comme son nom l'indique, la fabrication soustractive implique la suppression de parties d'objets pour créer un nouveau produit. En outre, il peut s'agir de découper des parties d'un bloc solide de métal, de plastique ou de bois. Un bon exemple est une fraiseuse creusant un métal ou un plastique.

De plus, cette technologie de fabrication permet la conception, le prototypage et la fabrication de matériaux d'utilisation finale. C'est également l'option idéale pour les petites et grandes productions afin d'obtenir des propriétés mécaniques ou des finitions spécifiques. Il fonctionne avec des métaux ou de l'aluminium de type résine, du laiton, de l'ABS, du Delrin, du nylon, du PEEK, du PVC, du plexiglas, du PCA, du polypropylène, ainsi que du bois.

De plus, il est plus facile de faire correspondre la conception dans les techniques de fabrication soustractive avec un matériau pour la résistance, la flexibilité, la résistance chimique ou d'autres propriétés diélectriques.

Types de processus de fabrication soustractifs

Les types courants de fabrication soustractive comprennent la coupe, l'usinage et l'abrasion. Vous trouverez ci-dessous quelques détails sur chacun.

Découpe laser

Ce processus utilise un laser pour couper différents matériaux à façonner. De plus, les matériaux issus de ce procédé sont couramment utilisés dans les secteurs industriels et artistiques.

Dans le processus de découpe au laser, la commande numérique par ordinateur (CNC) et l'optique aident à diriger le puissant faisceau laser sur le matériau. Un système de contrôle de mouvement permet de s'assurer que la CNC suit le modèle souhaité lors de la coupe du matériau. Ensuite, la vaporisation ou le jet de gaz à haute pression assure une finition de surface de haute qualité.

Usinage CNC

L'usinage CNC est un type de production dans lequel un logiciel informatique préprogrammé guide les outils et les machines industriels. Ce type de fabrication soustractive effectue des travaux de découpe en trois dimensions avec un seul ensemble de commandes.

Cependant, avant d'allumer un système CNC, il est nécessaire de programmer les coupes nécessaires dans le logiciel qui, à son tour, dicte à l'équipement et aux machines appropriés comment effectuer les tâches dimensionnelles telles que définies.

Malgré la probabilité d'erreurs, qui est plus grande lorsqu'une machine CNC coupe dans plusieurs directions en même temps, le générateur de code dans le système numérique présumera fréquemment que les mécanismes sont sans faille dans la programmation CNC. Un ensemble d'entrées connu sous le nom de programme pièce détermine le placement d'un outil dans un système de commande numérique.

Abraser

Le processus d'abrasion consiste à utiliser un abrasif pour broyer ou brosser des parties d'un matériau. Les abrasifs sont des substances rugueuses qui meulent, poncent ou polissent les matériaux. De plus, ils peuvent enlever des parties de matériau par frottement constant ou lisser leur surface. Vous pouvez également fixer un abrasif sur une surface dure ou l'ajouter à un liquide sous forme de suspension. Pour plus d'efficacité, ils doivent être plus durs que le matériau qu'ils veulent enlever.

EDM (usinage par électroérosion)

L'EDM est une technologie de fabrication soustractive qui utilise des décharges électriques pour obtenir la forme souhaitée. Également appelé usinage par étincelage, érosion par étincelage, enfonçage, brûlage par fil ou érosion par fil.

De plus, il fonctionne à l'aide d'une série de décharges de courant rapidement récurrentes entre deux électrodes (électrodes d'outil et de pièce) séparées par un liquide diélectrique et soumises à une tension électrique. Le point culminant du processus EDM est l'élimination des matériaux de la pièce. De plus, l'outil et la pièce n'entrent pas non plus en contact physique au cours de ce processus.

Avantages et inconvénients de la fabrication soustractive

Avantages

• Il s'applique à divers matériaux comme le métal, le plastique, le bois et les composites
• Utilisé pour toutes les formes comme les trous, les cylindres, les filetages ou les surfaces planes
• Idéal pour obtenir une surface lisse
• Produit une grande précision avec une tolérance étroite de 0,0025 mm

Inconvénients

• Déchets et copeaux formés. Les puces sont recyclables mais restent des déchets
• Cela prend plus de temps que la fabrication additive

Fabrication additive contre fabrication soustractive  :Quelles sont leurs différences ?

Les processus de fabrication additive créent des produits en ajoutant des matériaux couche par couche, tandis que la fabrication soustractive supprime des parties d'un matériau solide pour créer les pièces du produit.

Bien que les processus de fabrication additive et soustractive aient leur façon de développer des prototypes et des produits, ils abordent la production différemment.

Voici quelques-unes des différences notables entre la fabrication additive et soustractive ci-dessous.

Options matérielles

En comparant la fabrication additive et soustractive, les options de matériaux constituent une différence majeure entre la fabrication additive et soustractive. Une gamme restreinte de matériaux est disponible pour une utilisation dans le processus de fabrication additive. De plus, les matériaux de ce procédé sont majoritairement des dérivés plastiques. Ceux-ci incluent la céramique, les produits biochimiques, les thermoplastiques, les métaux et les résines sont également d'autres matériaux utilisés dans le processus de fabrication additive.

D'autre part, la fabrication soustractive commence avec une seule pièce de matériau solide. De plus, ce matériau peut être du verre, du métal, du plastique, du bois, un matériau composite ou un dérivé du plastique.

Complexité réalisable

Lorsqu'il s'agit de conception complexe entre la fabrication additive et la fabrication soustractive, la fabrication additive est idéale, tandis que la fabrication soustractive convient mieux aux conceptions moins complexes. Mais la fabrication soustractive se démarque lorsqu'il est nécessaire de produire des conceptions complexes en gros lots.

Précision

En comparaison avec les machines utilisées pour la fabrication additive, les machines soustractives sont plus précises. De plus, l'usinage doit avoir lieu après l'impression pour obtenir une grande précision grâce à la fabrication additive.

Propriétés des pièces finies

Les produits fabriqués à l'aide de la fabrication additive ont souvent de minuscules pores sur leurs surfaces. De plus, ces pores entraînent souvent une faiblesse structurelle et peuvent entraîner une contamination des aliments ou une infection des produits utilisés dans le domaine médical. Par conséquent, les produits fabriqués avec des procédés additifs nécessitent un nettoyage et une finition pour obtenir de meilleures propriétés et une meilleure apparence du produit.

D'autre part, les produits fabriqués par des processus soustractifs utilisant l'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) produisent des pièces plus solides. De plus, ces pièces sont également plus tolérantes et ont une meilleure finition que les pièces issues de la fabrication additive.

Choix de finition de surface

L'option de finition de surface est également un facteur à prendre en compte lors de la comparaison de la fabrication soustractive et de la fabrication additive.

La fabrication additive entraîne une mauvaise finition de surface lorsqu'elle est combinée à la fusion sur lit de poudre. Souvent, des couches de poudre et de dépôt partiellement fondues sont visibles sur le produit, rendant la surface rugueuse.

De plus, un produit avec une surface rugueuse est peu performant en termes de fatigue et a tendance à se fracturer. L'usinage de surface ou le grenaillage produit une surface plus lisse, mais ils ne tiennent pas souvent compte des surfaces internes et des petites caractéristiques.

À l'inverse, la fabrication soustractive CNC produit des finitions plus lisses et une meilleure tolérance.

Vitesse

La taille du lot et le cas d'utilisation de la conception déterminent la vitesse d'un processus de fabrication additive. De plus, l'un des avantages de la fabrication additive par rapport à la fabrication soustractive est que l'impression 3D accélère le prototypage et le temps total nécessaire à la production en petit volume. Mais par rapport à la fabrication soustractive, il faut plus de temps pour imprimer une seule pièce en utilisant l'impression 3D. De plus, l'impression 3D n'est pas aussi rapide pour la production de masse de pièces en plastique.

Tableau de comparaison entre Fabrication additive contre fabrication soustractive

	Fabrication additive	Fabrication soustractive
Options matérielles	Fonctionne avec une gamme restreinte de matériaux, principalement du plastique, des dérivés plastiques, biochimiques, de la résine et certains métaux	Il utilise une plus large gamme de matériaux, notamment ; pierre, verre, bois, mousse, métaux et plastiques
Complexité réalisable	Mieux que l'usinage CNC 5 axes dans le développement de conceptions complexes et élaborées	Idéal pour une utilisation avec une géométrie simple
Précision	Les produits fabriqués à l'aide de ce processus sont moins précis que le processus traditionnel. Le processus de fabrication additive le plus précis a un niveau de tolérance de 0,100 mm	Il fabrique des produits avec une plus grande précision dimensionnelle. Avec des niveaux de tolérance aussi serrés que 0,025 mm
Propriétés des pièces finies	Les pièces produites à l'aide de cette technique peuvent présenter des faiblesses structurelles. La raison en est que la production se fait par stratification, ce qui compromet certaines propriétés	Les pièces produites ont une excellente résistance à la chaleur et sont structurellement saines
Choix de finition de surface	La finition est un aspect important des pièces produites à l'aide de cette technique	La finition n'est pas obligatoire pour les pièces produites selon cette méthode
Vitesse	Plus rapide et moins coûteux lorsque la production de prototypes et de lots est petite	Plus rapide et moins coûteux lorsque le prototype comporte de grandes pièces ou que les lots de production sont importants

Fabrication soustractive ou additive Coût :lequel est le plus cher ?

Coûts des machines et de l'outillage

Il est assez coûteux d'acquérir et d'installer des équipements de fabrication additive de précision. Cela fait d'un investissement dans des machines le contributeur le plus important aux coûts de fabrication additive.

Pour la fabrication additive, les dépenses d'outillage représentent 5% du coût total de production et sont l'un des avantages de la fabrication additive par rapport à la fabrication soustractive.

De plus, l'impression couche par couche rend le processus de fabrication additive très adaptable à différents produits, ce qui permet de réduire les coûts. D'autre part, la conception de l'outil est importante pour chaque processus de fabrication soustractive.

Coûts de main-d'œuvre

En raison de la nature hautement automatisée des deux méthodes, les coûts de main-d'œuvre ne représentent qu'une faible proportion du coût total. La simplification des pièces dans la fabrication additive et soustractive permet de réduire la main-d'œuvre.

De plus, la simplification implique de reconcevoir un produit pour réduire le nombre de pièces nécessaires. Cette refonte permettrait également de réduire les coûts de production, d'assemblage et de post-traitement. Généralement, le coût de la main-d'œuvre représente moins de 10 % des coûts de production dans la fabrication additive.

Coûts matériels

Les matériaux utilisés dans la fabrication additive coûtent souvent plus cher que ceux utilisés dans la fabrication soustractive. Selon l'association internationale d'estimation et d'analyse des coûts, les matériaux pour la fabrication additive sont plus chers que ceux utilisés pour la fabrication soustractive par un facteur de 8 sur une base de poids.

De plus, le matériau exact et le processus additif sont utilisés pour déterminer le coût exact de la fabrication additive.

Coûts de post-traitement

Les pièces fabriquées nécessitent également souvent un post-traitement pour atteindre leur état final. Cela implique souvent un lavage ou un polissage pour améliorer l'éclat des pièces métalliques. De plus, les produits fabriqués de manière additive, notamment en utilisant le système mécanique de précision, impliquent d'éliminer le surplus de matière.

Surtout, les coûts de post-traitement sont similaires pour les deux processus de fabrication et inévitables.

Par conséquent, si vous avez des besoins de prototypage et souhaitez obtenir un devis compétitif, choisissez simplement RapidDirect. RapidDirect est une société de prototypage qui possède son usine de prototypage rapide, réduisant le coût du prototypage jusqu'à 30 %. Chez RapidDirect, nous produisons des pièces qui respectent des tolérances serrées et dans des délais courts. Essayez-le maintenant.

Applications de Fabrication additive vs soustractive

Application de fabrication additive

Avec de plus en plus d'entreprises adoptant des techniques de fabrication additive et trouvant des moyens créatifs de les combiner avec la fabrication soustractive, elle a un large éventail d'applications, notamment :

• Fabrication de bijoux
• Industrie aérospatiale
• Amélioration de la consommation d'énergie
• Fabrication de modèles pour les industries
• Systèmes robotiques et électromécaniques
• Fonctionnalités solides de forme libre
• Métamatériaux, électromagnétisme et électronique 3D
• Éléments dentaires et médicaux

Application de fabrication soustractive

Ce procédé de fabrication est idéal pour la production en grandes séries, et son application comprend :

• Fabrication de profils profilés et de surfaces texturées
• Caractéristiques de coupe pour usage domestique, automobile, électronique, aérospatial, dentaire et médical

Processus hybride :implémenter la conception au prototype

Les systèmes hybrides ont tendance à maximiser les avantages de la fabrication additive par rapport à la fabrication soustractive et vice versa. De plus, ils combinent les avantages de la fabrication soustractive et la polyvalence de la fabrication additive. Des machines spéciales gèrent les deux systèmes, et cela fonctionne très bien pour les réparations de pièces cassées. La fabrication hybride facilite la production de pièces complexes car elles peuvent être superposées puis finies à l'aide d'outils de fraisage.

RapidDirect est une entreprise certifiée (avec un numéro d'enregistrement standard ISO 9001:2015) qui met en œuvre ces processus de fabrication de la conception aux prototypes. Nous produisons également des pièces de la meilleure qualité pour répondre aux besoins de nos clients tout en maintenant les normes requises.

De plus, nous fournissons des devis instantanés et garantissons la meilleure analyse DfM automatisée. De plus, nous réalisons ces processus avec de solides capacités de fabrication fusionnées avec notre main-d'œuvre diligente pour assurer la livraison en temps opportun des pièces de la meilleure qualité.

FAQ

Quel est le meilleur ? Fabrication additive ou soustractive ?

Le monde s'oriente vers moins de déchets, faisant de la fabrication additive une meilleure option. De plus, la fabrication additive imite les processus naturels en créant un produit fini par superposition. C'est moins coûteux que la fabrication soustractive. Il est également plus rapide et produit mieux des conceptions complexes.

Le moulage par injection est-il une fabrication additive ou soustractive ?

Le moulage par injection est-il de la fabrication additive ? Non, le moulage par injection n'est ni une fabrication additive ni soustractive. Au lieu de cela, il s'agit d'un processus de fabrication qui facilite la production de masse. De plus, la fabrication s'effectue ici par injection de matière fondue dans un moule. Ce moule aurait la forme du produit fini visé.