Nos últimos anos, a manufatura aditiva e subtrativa teve um impacto notável em todo o mundo. Devido ao avanço tecnológico, muitas indústrias agora se beneficiam de sua produção inventiva de peças diferentes.
Embora haja uma diferença entre os métodos de implementação de manufatura aditiva e subtrativa, ambos dependem um do outro por causa de seus modos de aplicação sobrepostos. No entanto, o processo usado na fabricação de um protótipo ou peça depende de outros fatores, como volume de produção e estágio de desenvolvimento do produto.
Este artigo informativo tende a comparar manufatura aditiva versus manufatura subtrativa. Também destacamos as principais diferenças entre os dois processos de fabricação, seus prós e contras e suas principais aplicações.
O que é Manufatura Aditiva?
A manufatura aditiva, comumente conhecida como impressão 3D, é um processo industrial controlado por computador que produz objetos 3D depositando materiais em camadas sobre o material base.
O núcleo principal deste método é a adição de material para criar um novo objeto. Além disso, a manufatura aditiva utiliza vários materiais, dependendo do processo de impressão. Esses materiais também variam entre ligas metálicas, polímeros termofixos, compósitos e termoplásticos.
Além disso, a aplicação da tecnologia AM começou apenas nas indústrias aeroespacial e médica, mas agora se expandiu para outras indústrias. Além do mais, indústrias finais como automóveis, petróleo, gás e equipamentos pesados são exemplos de seu alcance em constante expansão.
Tipos de Processos de Fabricação Aditiva
Geralmente, as normas que classificam a manufatura aditiva dividem seus processos em 7 categorias diferentes, e incluem:
Jateamento de aglutinante
Este é um processo sob manufatura aditiva que envolve depositar um ligante seletivamente em um leito de pó para formar camadas sólidas. Além disso, os materiais usados para este tipo de processo de impressão 3D devem estar em forma granular e incluir metais, areia e cerâmica.
Além disso, o jato de fichário funciona usando um rolo para espalhar um material em pó uniformemente na plataforma de construção. A próxima etapa do processo é a deposição seletiva do adesivo aglutinante no material em pó. O rolo então espalha outra camada de pó sobre a camada anterior com adesivo, e o processo se repete até a formação de todo o objeto.
Deposição de Energia Direcionada (DED):
Este método é um processo complexo para construir objetos 3D. E o material utilizado geralmente é um pó ou fio de metal. O material derrete através de uma fonte de energia focada como um feixe ou laser e é então derramado precisamente na plataforma do edifício. O líquido endurece formando uma camada, e o processo se repete até a fase final.
Extrusão de materiais
O processo funciona com o auxílio de uma pistola de cola. Esse recurso injeta o material na impressora por meio de uma bobina. A ponta do bocal derrete o material com calor e, em seguida, é colocada na plataforma de construção, camada por camada, para solidificar e formar o objeto. Este tipo é a forma mais cara de fabricação aditiva, embora com algumas limitações.
Fusão em leito de pó (PBF)
O PBF inclui diversos processos AM, como sinterização direta de metal a laser (DMLS), sinterização seletiva a laser (SLS), sinterização seletiva de calor (SHS), fusão por feixe de elétrons (EBM) e fusão direta a laser de metal (DMLM). Além disso, esse método usa lasers, feixes ou cabeças de impressão para derreter e fundir camadas finas de material em 3D. Ele atira o excesso de pó do produto depois.
Laminação de folha
As duas folhas principais de métodos de laminação são Fabricação de objetos laminados (LOM) e Fabricação aditiva ultrassônica (UAM). O UAM une chapas finas de metal por soldagem ultrassônica, enquanto o LOM usa folhas de papel revestidas com adesivo como material original, o melhor para objetos de modelagem visual e estética.
VAT Fotopolimerização
VAT Fotopolimerização produz um objeto na cuba de um fotopolímero de resina líquida. O processo de fotopolimerização agora cura a camada de resina microfina com a ajuda da iluminação ultravioleta. Depois, esses raios de luz são direcionados para o objeto usando um espelho.
Jateamento de Material
Este método é como o jato de fichário, só que usa cera. A operação segue uma camada semelhante de material para criar um objeto em vez de usar adesivo no leito de pó. MJ deposita cera em uma plataforma de construção. A maioria dos produtores prefere o MJ porque é mais barato e oferece acabamentos superficiais de alta qualidade com melhor precisão.
Prós e Contras da Manufatura Aditiva
Vantagens
Aqui estão algumas das vantagens da manufatura aditiva.
- Altamente eficiente e elimina o desperdício
- Rota mais rápida do design à produção
- Crie designs complexos facilmente
Desvantagens
- Tem uma gama limitada de materiais em comparação com outros processos
- Pode ser caro quando envolve o uso de metais
- Não é ideal para produção em grande quantidade
O que é Manufatura Subtrativa?
Como o nome indica, a manufatura subtrativa envolve a remoção de partes do objeto para criar um novo produto. Além disso, pode ser cortar partes de um bloco sólido de metal, plástico ou madeira. Um bom exemplo é uma fresadora que escava um metal ou plástico.
Além disso, esta tecnologia de fabricação permite projetar, prototipar e fabricar em materiais de uso final. É também a opção perfeita para produções de pequeno e grande volume para obter propriedades mecânicas ou acabamentos específicos. Trabalha com metais ou resinas de alumínio, latão, ABS, Delrin, Nylon, PEEK, PVC, plexiglass, PCA, Polipropileno, além de madeira.
Além disso, é mais fácil combinar o design em técnicas de fabricação subtrativas com material para resistência, flexibilidade, resistência química ou outras propriedades dielétricas.
Tipos de processos de fabricação subtrativos
Os tipos comuns de manufatura subtrativa incluem corte, usinagem e abrasão. Abaixo alguns detalhes de cada um.
Corte a Laser
Este processo usa um laser para cortar diferentes materiais para dar forma. Além disso, os materiais derivados deste processo são comumente usados nos setores industrial e artístico.
De acordo com o relatório processo de corte a laser, Controle Numérico Computadorizado (CNC) e óptica ajudam a direcionar o poderoso feixe de laser no material. Um sistema de controle de movimento ajuda a garantir que o CNC siga o padrão desejado ao cortar o material. Posteriormente, a vaporização ou jato de gás de alta pressão garante um acabamento superficial de alta qualidade.
Usinagem CNC
A usinagem CNC é um tipo de produção em que um software de computador pré-programado orienta ferramentas e máquinas industriais. Esse tipo de fabricação subtrativa conclui trabalhos de corte tridimensionais com apenas um conjunto de comandos.
No entanto, antes de ligar um sistema CNC, é necessário programar os cortes necessários no software que, por sua vez, dita ao equipamento e maquinário apropriado como realizar as tarefas dimensionais definidas.
Apesar da probabilidade de erros, que é maior quando uma máquina CNC corta em mais de uma direção ao mesmo tempo, o gerador de código dentro do sistema numérico frequentemente presumirá que os mecanismos são perfeitos em Programação CNC. Um conjunto de entradas conhecido como programa de peça determina a colocação de uma ferramenta em um sistema de controle numérico.
abrasão
O processo de abrasão envolve o uso de um abrasivo para moer ou escovar partes de um material. Abrasivos são substâncias ásperas que trituram, lixam ou polim materiais. Além disso, podem remover partes de material por fricção constante ou alisar sua superfície. Você também pode anexar um abrasivo a uma superfície dura ou adicioná-lo a um líquido como uma suspensão. Para maior eficiência, eles devem ser mais duros do que o material que desejam remover.
EDM (Usinagem por descarga elétrica)
EDM é uma tecnologia de fabricação subtrativa que usa descargas elétricas para obter a forma desejada. Também denominado usinagem por faísca, erosão por faísca, afundamento de matriz, queima de arame ou erosão por arame.
Além disso, funciona por meio de uma série de descargas de corrente rapidamente recorrentes entre dois eletrodos (eletrodos da ferramenta e da peça) separados por um líquido dielétrico e submetidos a uma tensão elétrica. A culminação de o processo EDM é a remoção de materiais da peça de trabalho. Além do mais, a ferramenta e a peça de trabalho também não fazem contato físico neste processo.
Prós e Contras da Manufatura Subtrativa
Vantagens
- Aplica-se a vários materiais como metal, plástico, madeira e compósitos
- Usado para todas as formas, como furos, cilindros, roscas ou superfícies planas
- Ideal para obter uma superfície lisa
- Produz alta precisão com tolerância estreita de 0.0025 mm
Desvantagens
- Resíduos de material e cavacos formados. Os chips são recicláveis, mas ainda são resíduos
- Leva mais tempo do que a manufatura aditiva
Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa: Quais são as suas diferenças?
Os processos de manufatura aditiva constroem produtos adicionando materiais camada por camada, enquanto a manufatura subtrativa remove partes de um material sólido para criar as partes do produto.
Embora os processos de manufatura aditiva e subtrativa tenham sua maneira de desenvolver protótipos e produtos, eles abordam a produção de maneira diferente.
Aqui estão algumas das diferenças notáveis entre manufatura aditiva e subtrativa abaixo.
Opções de Material
Comparando a manufatura aditiva com a manufatura subtrativa, as opções de material são uma das principais diferenças entre a manufatura aditiva e subtrativa. Uma gama estreita de materiais está disponível para uso no processo de manufatura aditiva. Além disso, os materiais para este processo são principalmente derivados de plástico. Estes incluem cerâmica, bioquímicos, termoplásticos, metais e resinas também são alguns outros materiais utilizados no processo de fabricação aditiva.
Por outro lado, a manufatura subtrativa começa com uma única peça de material sólido. Além disso, esse material pode ser vidro, metal, plástico, madeira, material composto ou derivado de plástico.
Complexidade Alcançável
Quando se trata de design complexo entre manufatura aditiva e subtrativa, a manufatura aditiva é ideal, enquanto a manufatura subtrativa é mais adequada para designs menos complexos. Mas a fabricação subtrativa se destaca quando há necessidade de produzir projetos complexos em grandes lotes.
Precisão
Em comparação com as máquinas usadas para manufatura aditiva, as subtrativas são mais precisas. Além disso, a usinagem deve ocorrer após a impressão para obter alta precisão usando manufatura aditiva.
Propriedades das peças acabadas
Os produtos feitos com manufatura aditiva geralmente têm poros minúsculos em suas superfícies. Além disso, esses poros muitas vezes levam à fraqueza estrutural e podem resultar em contaminação de alimentos ou infecção de produtos usados na área médica. Assim, os produtos fabricados com processos aditivos requerem limpeza e acabamento para obter melhores propriedades e aparência do produto.
Por outro lado, produtos fabricados por meio de processos subtrativos usando usinagem de controle numérico computadorizado (CNC) produzem peças mais fortes. Além disso, essas peças também são mais tolerantes e têm melhor acabamento do que as peças produzidas por Manufatura Aditiva.
Opções de acabamento de superfície
A opção de acabamento de superfície também é um fator a ser considerado ao comparar manufatura subtrativa versus manufatura aditiva.
A manufatura aditiva resulta em acabamento superficial ruim quando combinada com fusão em leito de pó. Muitas vezes, pó parcialmente fundido e camadas de deposição são visíveis no produto, tornando a superfície áspera.
Além disso, um produto com superfície rugosa apresenta baixo desempenho em termos de fadiga e está sujeito a fraturas. A usinagem de superfície ou o jateamento produzem uma superfície mais lisa, mas muitas vezes não consideram superfícies internas e pequenos recursos.
Por outro lado, a fabricação subtrativa CNC produz acabamentos de superfície e melhor tolerância.
Velocidade
O tamanho do lote e o caso de uso do projeto determinam a velocidade de um processo de manufatura aditiva. Além disso, uma das vantagens da manufatura aditiva sobre a manufatura subtrativa é que a impressão 3D agiliza a prototipagem e o tempo total necessário para a produção de pequenos volumes. Mas, em comparação com a manufatura subtrativa, leva mais tempo para imprimir uma única peça usando a impressão 3D. Além disso, a impressão 3D não é tão rápida para a produção em massa de peças de plástico.
Tabela de comparação entre Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa
| De produção de aditivos | Manufatura Subtrativa | |
| Opções de Material | Trabalha com uma gama estreita de materiais, principalmente plástico, derivados de plástico, bioquímicos, resinas e alguns metais | Utiliza uma gama mais ampla de materiais, incluindo; pedra, vidro, madeira, espuma, metais e plásticos |
| Complexidade Alcançável | Melhor que a usinagem CNC de 5 eixos no desenvolvimento de projetos complexos e intrincados | Ideal para uso com geometria simples |
| Precisão | Os produtos produzidos usando este processo são menos precisos do que o processo tradicional. O processo de fabricação aditiva mais preciso tem um nível de tolerância de 0.100 mm | Produz produtos com maior precisão dimensional. Com níveis de tolerância de até 0.025 mm |
| Propriedades das peças acabadas | As peças produzidas com esta técnica podem apresentar fragilidades estruturais. O motivo é que a produção ocorre por estratificação, e isso compromete algumas propriedades | As peças produzidas têm excelente resistência ao calor e são estruturalmente sólidas |
| Opções de acabamento de superfície | O acabamento é um aspecto importante das peças produzidas com esta técnica | O acabamento não é obrigatório para as peças produzidas por este método |
| Velocidade | Mais rápido e menos dispendioso quando o protótipo e a produção em lote são pequenos | Mais rápido e menos dispendioso quando o protótipo tem peças grandes ou os lotes de produção são grandes |
Manufatura Subtrativa Vs Manufatura Aditiva Custo: Qual é mais caro?
Custos de máquinas e ferramentas
É muito caro adquirir e instalar equipamentos de fabricação aditiva de precisão. Isso torna o investimento em máquinas o que mais contribui para os custos de manufatura aditiva.
Para a manufatura aditiva, as despesas com ferramentas são responsáveis por 5% do custo total de produção e são uma das vantagens da manufatura aditiva sobre a manufatura subtrativa.
Além disso, a impressão camada por camada torna o processo de manufatura aditiva muito adaptável para diferentes produtos, economizando custos. Por outro lado, projetar a ferramenta é importante para cada processo de fabricação subtrativo.
Custos de mão de obra
Devido à natureza altamente automatizada de ambos os métodos, os custos de mão-de-obra representam uma pequena proporção do custo total. Simplificar as peças na manufatura aditiva e subtrativa ajuda a reduzir a mão de obra.
Além disso, a simplificação envolve redesenhar um produto para reduzir o número necessário de peças. Esse redesenho também ajudaria a reduzir os custos de produção, montagem e pós-processamento. Geralmente, o custo de mão de obra é responsável por menos de 10% dos custos de produção na manufatura aditiva.
Custos de material
Os materiais usados na manufatura aditiva geralmente custam mais do que os usados na manufatura subtrativa. De acordo com a associação internacional de estimativa e análise de custos, os materiais para manufatura aditiva são mais caros do que aqueles usados para manufatura subtrativa por um fator de 8 por peso.
Além disso, o material exato e o processo aditivo são usados para determinar o custo exato da manufatura aditiva.
Custos de pós-processamento
Muitas vezes, as peças fabricadas também requerem pós-processamento para atingir seu estado final. Isso geralmente envolve lavagem ou polimento para melhorar o brilho das peças de metal. Além disso, os produtos fabricados de forma aditiva, principalmente pelo sistema mecânico de precisão, envolvem a retirada do material excedente.
Acima de tudo, os custos de pós-processamento são semelhantes para ambos os processos de fabricação e inevitáveis.
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Aplicações de Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa
Aplicação de Manufatura Aditiva
Com mais empresas adotando técnicas de manufatura aditiva e encontrando formas criativas de combiná-las com a manufatura subtrativa, ela tem uma ampla gama de aplicações, incluindo:
- Produção de joias
- Indústria aeroespacial
- Melhoria no uso de energia
- Fabricação de modelos para indústrias
- Sistemas Robóticos e Eletromecânicos
- Recursos de forma livre sólida
- Metamateriais, Eletromagnetismo e Eletrônica 3D
- Elementos odontológicos e médicos
Aplicação de Manufatura Subtrativa
Este processo de fabricação é ideal para produção em grandes lotes, e sua aplicação inclui:
- Fabricação de perfis contornados e superfícies texturizadas
- Recursos de corte para uso doméstico, automotivo, eletrônico, aeroespacial, odontológico e médico.
Processo Híbrido: Implementar Design para Protótipo
Os sistemas híbridos tendem a maximizar as vantagens da manufatura aditiva sobre a manufatura subtrativa e vice-versa. Além disso, combinam as vantagens da manufatura subtrativa e a versatilidade da manufatura aditiva. Máquinas especiais lidam com ambos os sistemas e funcionam muito bem para reparos de peças quebradas. A fabricação híbrida facilita a produção de peças complexas, pois podem ser colocadas em camadas e, em seguida, finalizadas com ferramentas de fresagem.
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Perguntas Frequentes
O mundo está se inclinando para menos desperdício, tornando a manufatura aditiva uma opção melhor. Além disso, a manufatura aditiva imita processos naturais na criação de um produto acabado por camadas. É menos dispendioso do que a manufatura subtrativa. Também é mais rápido e produz designs complexos melhor.
A moldagem por injeção é manufatura aditiva? Não, a moldagem por injeção não é manufatura aditiva nem subtrativa. Em vez disso, é um processo de fabricação que ajuda na produção em massa. Além disso, a produção aqui ocorre por injeção de material fundido em um molde. Este molde teria a forma do produto acabado pretendido.
