魔猴网数字化制造简明手册（二）：增材制造和减材制造的比较
魔猴君 知识堂 363天前
在这一章魔猴网将和大家一起学习：
1.初识增材和减材工艺
2.了解各自的优劣势
尽管数字制造使用不同的技术来快速生产各种组件，但机械加工和 3D 打印技术可以非常巧妙地分为增材制造和减材制造方法。 本章解释了加法和减法之间的区别，检查了每种方法的优缺点，并考虑了这两种方法如何相互补充。
了解最根本的区别
增材制造和减材制造在数字制造中都有适当的用途，但两者之间确实存在一些根本性的差异。了解这些差异对您来说很重要，这样您才能更好地了解如何使用这些方法。
增材制造
增材制造是一种通过添加堆积薄层材料来构建零件的方法，每添加一层材料，都将作为后一层材料的基座。
3D打印是与增材制造的俗称，在一般情况下两个名词是可以互换的，在一些特殊场景，或者更严格来讲，3D打印通常更倾向于指代使用熔融塑料或类似材料制造零件的工艺，而增材制造工艺则是包含了更多工艺，特别是一些工业级的，能提供的材料选项更多，打印质量更优，更贴近生产工具而不是大众消费品，比方有一种工艺叫金属粉末烧结（SLM）——一种通过融合粉末层来制造金属部件的工艺——可能会更愿意称之为“增材制造”而非“3D打印”。
减材制造
减材制造是一种加工零件的方法，它从一块大的材料开始，然后不断去除不需要的材料，直到成品零件。 我们可以使用不同类型的工具去除多余的材料，例如车和铣是最常见的减材制造工艺。
为了更好地可视化减材制造，请考虑雕塑家如何从一大块石头开始。 雕刻家用锤子和凿子凿开石头，创造出雕像。 雕像比原来的石块小，因为雕塑家已经减去了不适合最终设计的石块。
如今，减材制造通常结合计算机数控机械(CNC)，例如CNC车床和CNC铣床来生产精密零件。 CNC设备通常比人工操作的机器更快、更精确。 CNC 设备还提供了良好的可重复性，这在CNC出现之前，对大多数人类操作员来说都是一个难题。
注塑成型在技术定义上是一种等材工艺，但由于减材工艺用于制造注塑模具，因此通常被归为减材工艺。
优势和劣势
没有一种制造方法（或材料）可以满足所有的用途。 科幻电视剧《星际迷航》里出现的复制机还只是个传说，因此了解增材制造和减材制造方法的固有优势和劣势非常重要。
增材制造的优势
由于增材制造由数千个极薄的层叠加构成零件，因此可以创建使用其他方法可能无法实现的高度复杂的几何形状。 例如，零件可以含有内部通道和孔，这是任何现代铣床都无法制造的。 这还意味着一个非常复杂的组件可能能够被整体制造成一件，而不是需要多个配合零件。
增材制造还提供了独特的机会来制作产量非常低的定制件。 例如，增材制造为牙科和珠宝领域个性化定制提供了个性定制的可能性。 显然，定制义齿是不可能大批量生产的； 相反，它非常适合使用增材制造。
尽管增材制造和减材制造方法都具有使用多种材料的能力，但这些材料的特性可能会随着工艺方法的改变而产生差异。 如果您有一个经验老道知识渊博的数字化制造合作伙伴（比如魔猴网），可以要求提供工艺对材料性能影响的建议。
增材制造的劣势
尽管增材制造的用途广泛，但由于以下几个原因，它并不能满足所有情况的需求：
增材制造最适合小批量生产。 随着生产规模扩大到成千上万件，增材制造会变得过于昂贵，无法持续使用。一般来说如果生产超过几百个零件，增材制造通常将不再具有成本优势。 随着未来技术的进步，增材制造的从成本减低，生产效率提高，这种规模生产的价格溢价可能会降低，增材制造也可能普遍用于规模生产。但目前来说，如果您需要大量生产零件，您可能需要仔细考虑成本。
增材制造的另一个弱点是零件制造工艺的结果。 与模制或机加工零件不同，使用增材制造的零件往往外观较粗糙。 通常可以对使用增材制造的零件表面进行抛光或其他后处理，但这种额外的加工步骤确实会增加生产时间和成本
减材的优势
铣削和车削是传统减材制造中众所周知的工艺。 机加工零件可以由大多数固体形式的材料制成。 例如，大部分金属、木材和塑料可以用减材制造的方法加工。
减材制造更容易制造外观非常完美的零件，这些零件通常不需要进一步加工即可使用。 此外，由于加工是从实心材料块开始的，因此您通常不会遇到增材工艺有时会出现的孔隙率问题。 此外，由于材料成本的关系，减材制造可能比增材制造便宜，尤其在批量生产时。
减材的劣势
正如增材制造具有某些弱点一样，减材制造工业也是如此。 例如，为了在零件中加工内部通道或孔，刀具或模具必须要能够达到这些特征区域。 这一要求意味着单个零件可能无法像增材制造工艺那样可以很复杂。 在某些情况下，这意味着必须设计多个零件，以便它们可以正确加工，然后在最终组装过程中装配在一起。
减材制造还要受到用于制造零件的模具能力的限制。 根据模具制造商的不同，不同模具可以加工的材料可能会存在尺寸限制（最小或最大尺寸限制）。
增材和减材的联用
当然，您不需要限于使用单一工艺和材料来完成整个产品的生产。事实上，您可能会发现不同的工艺适用于产品的不同部分或不同阶段。
正如我们在第 1 章中提到的，您可能还会发现您需要使用不同的方法来制作快速原型。例如，您最初的3D打印原型可能会接受粗糙的表面处理，但客户可能会反馈增材工艺可产生的粗糙感觉。这时候可能的解决方案包括二次精加工、切换到机加工零件，甚至在原型制作过程中使用注塑成型等等。您的数字制造合作伙伴可以就最适合生产您需要的零件的制造方法提供建议。
无论哪种数字制造方法最适合制造您的产品，您都需要从一个好的3D数字模型开始。您的数字制造合作伙伴应该能够使用此模型来提供设计建议并帮助选择合适的制造工艺。
