增材制造与减材制造的区别

从某种意义上说，讨论增材制造和减材制造之间的区别，就相当于讨论数控加工和 3D 打印之间的区别。

什么是增材制造和减材制造？

迄今为止，人类制造方法经历了三大变革，即等材料制造、减材制造和增材制造。

等材料制造是指通过铸造、锻造和焊接等方法生产产品，材料重量保持相对不变（产品+杂质），这种做法已有 3000 多年的历史。

减材制造（CNC）是指使用以下设备，如 车床, 磨坊切割机、刨床和磨床切割材料，以达到所需的形状。这种做法自工业革命以来已有 300 多年的历史。关于减材制造的具体工艺，我们推荐阅读" "。什么是 CNC 加工.”

增材制造（俗称三维打印）是指使用光聚合、选择性激光烧结和熔融沉积建模等技术，逐步添加材料以形成所需的形状。自 20 世纪 80 年代以来，这种做法的历史仅有 30 多年。要了解增材制造，建议阅读" "。三维打印.”

回顾历史，无论是等材料制造还是减材料制造，都为人类发展做出了重大贡献，甚至直接推动了人类社会的工业飞跃。相信在不久的将来，3D 打印也会给人们带来更多的创新和便利。

增材制造和减材制造的优缺点

每种制造方法的出现都代表着制造业的一场革命，但它们各自的优缺点既推动了自身技术的发展，也制约了自身技术的发展。下面，我将分析每种技术的优缺点。

等材料制造：

优势 相对成熟、可定制的生产

缺点 效率低、成本高，不适合大规模生产

减法制造

优势 能够进行大规模批量生产，效率高，可实现极高的精度

缺点 个性化定制成本高，浪费下脚料和废料

快速成型制造（现阶段）：

优势 可进行个性化定制、产品开发周期短、成本低

缺点 大规模生产成本高，材料选择相对有限

减法制造与加法制造的优缺点

如前所述，减材制造技术的主要优势之一是能够提供高尺寸精度。与大多数依赖热量的三维打印工艺不同，减材制造技术可以在室温下制造零件，避免了与材料加工相关的尺寸精度问题（见图 1）。缩水).

为确保减材制造的尺寸精度，必须进行环境控制。例如，如果使用钢块来设计零件，则必须至少提前 3 天将材料送入进行切割的房间，否则其尺寸会因温度和湿度而发生变化。

与三维打印相比，减材制造还得益于更广泛的兼容材料。三维打印需要多台基于不同材料的打印机，而减材制造则不同，它可以在同一台机器上制造金属、塑料或木质部件。

减材制造的挑战和局限性

然而，减法制造工艺有很大的缺点。首先，与三维打印相比，不同的生产方法会留下大量的废料，而增材制造的吸引力在于它只使用所需的材料量。

例如，在加工过程中，制造商必须清除生产过程中的切屑和其他碎片，以限制可能干扰切割工艺的多余材料数量。除了减材制造产生的粉尘外，加工过程中的烟雾也会对操作人员造成伤害，这在使用激光或电火花加工工艺时很常见。

此外，减材制造无法提供与三维打印相同的制造自由度--有时，可以一次性打印的部件需要多次操作，使用不同的机器，并分成多个部件进行组装，以便通过减材制造进行复制。

最后，通过材料去除工艺实现复杂的几何形状更加困难。增材制造使设计过程具有更大的自由度。换句话说，设计师不必担心他们所使用的机床所带来的限制，从而使他们的想象力得以自由发挥，而不受制造能力的限制。

减材制造和增材制造如何相辅相成

如果说这两种技术通常被认为是竞争对手，那么就目前而言，它们的应用领域却大相径庭。这就是为什么它们主要以互补的方式使用。自 3D 打印技术开始强劲发展以来，它最常用于原型制作。

由于三维技术的优势，它可以快速、低成本地制造多个零件，从而为不同的迭代提供可能。一旦确定了形状、材料和零件，就可以使用减材制造方法进行批量生产。

激光切割和水射流切割等工艺可以在短时间内设计出大量零件。然而，数控加工等其他方法则非常耗时。这种技术需要大量的编程步骤，而且几乎必须有人在场。如今，数控加工主要用于制造注塑模具，这是一种成型制造技术。

制造业的进步：减法和增法制造的合作

此外，虽然减材制造可以修复物体，但三维打印在这方面提供了更多可能性。例如，定向能量沉积（DED）工艺可用于修复金属零件，而无需更换。

具体来说，这种技术能够在现有部件上添加材料，从而避免制造部件或不必要地更换大型部件。在全球范围内，三维技术可以复制长期失效或磨损的零件，所有这些零件都是按需小批量生产的。用户无需丢弃这些部件，而是可以对其进行维修，并将其对环境的影响降至最低。

尽管在工艺和流程上存在差异，但减材制造和增材制造往往是齐头并进的。由于各自的特点，这两种制造方式相辅相成，可以快速制造出以前无法想象的精密零件。

为了将这些制造技术结合起来，一些合作项目应运而生，如 FirstMold，旨在为企业提供增材制造的设计自由度和减材制造的精确度。

增材制造能否取代减材制造？

FirstMold 公司给出的答案是：至少目前不能。

为什么说3D打印技术在现阶段无法取代减法制造呢？我认为主要可以从以下两个方面来分析。

目前的需求是什么？

在分析当前需求之前，我们先来分析一下为什么减法制造能够取代大部分等材料制造业。

人类社会发展到一定程度，基本的生存需求已经得到满足。随之而来的是对更多物质产品的需求。再加上大航海带来的全球化，传统的小作坊式生产方式根本无法满足社会物质需求的巨大缺口。为了更高效、更优质地生产产品，减法生产或大规模生产方式应运而生。

现在来看，情况也是如此。基本的材料需求已经难以满足，越来越多的人开始有了个性化定制的想法。如果仍然采用传统的减法制造方法，势必会增加成本。所以，这就是增材制造的机会。

但在现阶段，它还没有发展到对个性化产品有大量需求的地步，很大一部分人追求的仍然是成本效益，而不是精神欲望。

熟练掌握这项技术需要时间，目前，3D 打印技术还远远无法实现大规模的个性化定制。

缺乏能力

与减材制造相比，快速成型制造速度慢、材料选择有限且价格昂贵。

目前的 3D 打印设备速度缓慢是不争的事实。生产一件成品所需的时间太长，而且供不应求。

打印一个杯子需要两到三个小时，而当我们打印出杯子时，人已经渴了。

当我们能在一秒钟内打印出一辆汽车，或在十分钟内打印出一套房屋？这才是革命性的技术。

此外，在材料方面，目前可实现的打印材料有限。除了最常见的塑料，还有尼龙、树脂、石膏粉、金属粉末等，而一台设备每次基本上只能打印一种材料。

如果想用复合材料打印产品，可能需要进行后装配或其他操作。

如前所述，从精神需求与性价比的角度分析当前人们的愿望，绝大多数人会选择性价比。所以，要让市场广泛接受3D打印产品的价格，还是有一定难度的。

事实上，在现阶段，增材制造和减材制造相处得相当融洽，这是目前使用这两种技术的最佳方式。

最后的话

无论是等材料制造、减材制造还是增材制造，实际上都不存在一种技术取代另一种技术的现象。最好的结果就是各种技术共存，总有一些行业需要它们。FirstMold 提供 数控加工服务 和 3D 打印服务，并在这两个行业拥有多年经验。因此，它在这方面具有一定的影响力。

也许我们共同期待的是未来可能出现的所谓 "混合制造"。