Fabrication soustractive ou additive

Alors que la fabrication additive - telle que l'impression 3D - est de plus en plus adoptée, en particulier dans les industries de haute technologie telles que l'aérospatiale, nous parlons à Ray Bagley, directeur de la gestion des produits chez Spatial pour construire une compréhension de la tendance fascinante.

Dans cette interview, Ray examine en quoi la fabrication soustractive - le pilier des processus de fabrication pendant des décennies - diffère de la fabrication additive et ce que cette dernière offre en termes de nouveaux avantages et défis.

Enquêteur : Commençons par clarifier la principale différence entre la fabrication additive et soustractive

Ray BagIey :En soustractif, vous commencez avec un morceau de matériau et enlevez du matériau petit à petit jusqu'à ce que vous atteigniez la forme finale. L'enlèvement peut être effectué par fraisage, tournage, perçage, érosion, meulage ou marteau et burin.

Dans la fabrication additive, vous partez de rien et ajoutez de la matière petit à petit - uniquement aux endroits souhaités - jusqu'à ce que vous atteigniez la forme finale. Il existe de nombreuses technologies additives différentes, mais généralement une seule machine n'en utilise qu'une seule.

Exemples de fabrication soustractive

Enquêteur : Pourriez-vous fournir des exemples spécifiques de fabrication soustractive ?

Ray BagIey :L'exemple le plus courant de fabrication soustractive est l'usinage. Une fraiseuse CNC contient un outil rotatif et coupe le métal. Et CNC (qui signifie Computer Numerical Control) permet de programmer cela par ordinateur afin que vous puissiez créer des formes fantaisistes et faire des choses de manière répétée encore et encore. Le fraisage est l'opération soustractive la plus courante.

Le tournage à l'aide d'un tour, où vous faites tourner la pièce dans une fraise fixe, est la deuxième forme la plus courante de fabrication soustractive, tandis que l'érosion et le meulage sont utilisés pour enlever de petites quantités de matériau. Il existe de nombreuses approches et méthodes soustractives, mais le fraisage et le tournage sont les plus courants.

Avantages de la FABRICATION ADDITIVE

Enquêteur : Quels sont les principaux avantages que la fabrication additive offre par rapport à la soustraction ?

Ray BagIey :Dans la fabrication soustractive, l'air coûte de l'argent. Cela signifie que partout où ce matériau doit être retiré du stock d'origine, cela coûte du temps de cycle et donc de l'argent.

La complexité est limitée à ce qui peut être supprimé; il est assez facile de concevoir des formes qui ne peuvent être réalisées avec aucune combinaison de méthodes soustractives.

En additif, la complexité (et l'espace d'air) est gratuite mais la matière est chère. Formes organiques, passages internes, treillis et bien d'autres formes qui se prêtent à l'impression, mais ne peuvent pas être usinées.

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Enquêteur : Dans quelles situations est-il judicieux d'utiliser chacun ?

Ray BagIey  :L'additif est préférable lorsque vous avez une conception clairsemée - comme un treillis ou un squelette - qui a un faible rapport matériau/volume total ou peut-être des formes très complexes et difficiles ou impossibles à usiner.

La soustraction est meilleure lorsque la quantité de matière à retirer du stock est relativement faible. Un bloc avec quelques trous ou caractéristiques est généralement beaucoup moins cher à usiner qu'à imprimer.

Problèmes de fabrication additive

Enquêteur : Quels obstacles la fabrication additive doit-elle surmonter pour devenir plus largement utilisée ?

Ray BagIey :Prévisibilité et contrôle.

Prévisibilité

Aujourd'hui, il est difficile pour quelqu'un d'acheter une imprimante 3D et de commencer à imprimer des pièces de manière fiable. Vous devez apprendre à préparer correctement les pièces pour l'impression, à appliquer des supports, à imprimer avec succès sans défauts majeurs, à minimiser le post-traitement et à contrôler les propriétés physiques du résultat.

La plupart des gens passent par énormément d'expérimentations ou d'impressions ratées avant de pouvoir imprimer de nouveaux designs de manière fiable. De plus en plus de cette expertise devrait être intégrée dans des logiciels, ce qui réduirait le temps avant d'atteindre une utilisation productive pour une nouvelle machine ou un nouveau processus et augmenterait la productivité des machines établies.

Contrôle du matériel

Le contrôle des processus et des matériaux en est un autre. Si vous achetez un bloc de titane Ti-6Al-4V et que vous l'usinez dans une pièce, vous saurez - avec un haut niveau de confiance - à quoi vous attendre des propriétés mécaniques de ce matériau.

Mais si vous achetez le même matériau en poudre et imprimez une pièce, les propriétés finales du matériau - compte tenu des multiples cycles de fusion lors de l'impression, des porosités, etc. - sont considérablement plus incertaines.

Caractériser et standardiser tous ces effets de processus sur les propriétés des matériaux est essentiel pour intégrer la fabrication additive dans le courant dominant de la fabrication.