Comparación de la fabricación aditiva frente a la fabricación sustractiva:¿cuáles son las diferencias?

En los últimos años, la fabricación aditiva y sustractiva ha tenido un impacto notable a nivel mundial. Debido al avance tecnológico, muchas industrias ahora se benefician de su producción inventiva de diferentes piezas.

Aunque existe una diferencia entre los métodos de implementación de la fabricación aditiva y sustractiva, ambos dependen el uno del otro debido a sus modos de aplicación superpuestos. Sin embargo, el proceso utilizado en la fabricación de un prototipo o una pieza depende de otros factores, como el volumen de producción y la etapa de desarrollo del producto.

Este artículo informativo tiende a comparar la fabricación aditiva con la fabricación sustractiva. También destacamos las principales diferencias entre los dos procesos de fabricación, sus pros y sus contras, y sus principales aplicaciones.

¿Qué es la fabricación aditiva?

La fabricación aditiva, comúnmente conocida como impresión 3D, es un proceso industrial controlado por computadora que produce objetos 3D depositando materiales en capas sobre el material base.

El núcleo principal de este método es la adición de material para crear un nuevo objeto. Además, la fabricación aditiva utiliza varios materiales según el proceso de impresión. Estos materiales también varían entre aleaciones metálicas, polímeros termoestables, compuestos y termoplásticos.

Además, la aplicación de la tecnología AM comenzó solo con las industrias aeroespacial y médica, pero ahora se ha expandido a otras industrias. Además, las industrias finales como la automotriz, la del petróleo, la del gas y la de equipos pesados ​​son ejemplos de su alcance en constante expansión.

Tipos de procesos de fabricación aditiva

Generalmente, los estándares que clasifican la fabricación aditiva dividen sus procesos en 7 categorías diferentes, e incluyen:

Lavado de ligantes

Este es un proceso de fabricación aditiva que consiste en depositar un aglutinante de forma selectiva sobre un lecho de polvo para formar capas sólidas. Además, los materiales utilizados para este tipo de proceso de impresión 3D deben estar en forma granular e incluir metales, arena y cerámica.

Además, la inyección de aglutinante funciona con un rodillo para esparcir un material en polvo de manera uniforme en la plataforma de construcción. El siguiente paso en el proceso es la deposición selectiva de adhesivo aglutinante sobre el material en polvo. Luego, el rodillo extiende otra capa de polvo sobre la capa anterior con adhesivo, y el proceso se repite hasta la formación del objeto completo.

Deposición de energía dirigida (DED):

Este método es un proceso complejo para construir objetos 3D. Y el material utilizado suele ser un polvo o alambre metálico. El material se derrite a través de una fuente de energía enfocada como un rayo o láser y luego se vierte con precisión en la plataforma de construcción. El líquido se endurece para formar una capa, y el proceso se repite hasta la fase final.

Extrusión de materiales

El proceso funciona con la ayuda de una pistola de pegamento. Esta característica dispara el material a la impresora a través de una bobina. La punta de la boquilla derrite el material con calor y luego se coloca en la plataforma de construcción capa por capa para solidificar y formar el objeto. Este tipo es la forma más cara de fabricación aditiva, aunque con algunas limitaciones.

Fusión de lecho de polvo (PBF)

PBF incluye diversos procesos AM como la sinterización directa de metal por láser (DMLS), la sinterización selectiva por láser (SLS), la sinterización selectiva por calor (SHS), la fusión por haz de electrones (EBM) y la fusión directa por láser de metal (DMLM). Además, este método utiliza láseres, rayos o cabezales de impresión para derretir y fusionar finas capas de material en 3D. Después, expulsa el exceso de polvo del producto.

Laminación de láminas

Las dos hojas principales de métodos de laminación son la fabricación de objetos laminados (LOM) y la fabricación aditiva ultrasónica (UAM). UAM une láminas delgadas de metal mediante soldadura ultrasónica, mientras que LOM utiliza como material original láminas de papel recubiertas con adhesivo, lo mejor para el modelado visual y estético de los objetos.

Fotopolimerización del IVA

La fotopolimerización VAT produce un objeto en la cuba de un fotopolímero de resina líquida. El proceso de fotopolimerización ahora cura la capa de resina microfina con la ayuda de la iluminación ultravioleta. Luego, estos rayos de luz se dirigen hacia el objeto usando un espejo.

Lanzamiento de material

Este método es como el chorro de aglomerante, solo que utiliza cera. La operación sigue una capa similar de material para crear un objeto en lugar de usar adhesivo en el lecho de polvo. MJ deposita cera en una plataforma de construcción. La mayoría de los productores prefieren MJ porque es más económico y brinda acabados superficiales de alta calidad con mayor precisión.

Ventajas y desventajas de la fabricación aditiva

Ventajas

Estas son algunas de las ventajas de la fabricación aditiva.

• Altamente eficiente y elimina los residuos
• Ruta más rápida desde el diseño hasta la producción
• Cree diseños complejos fácilmente

Contras

• Tiene una gama limitada de materiales en comparación con otros procesos
• Puede ser costoso cuando se trata del uso de metales
• No es ideal para la producción de grandes cantidades

¿Qué es la fabricación sustractiva?

Como su nombre lo indica, la fabricación sustractiva implica la eliminación de partes de objetos para crear un nuevo producto. Además, podría estar cortando partes de un bloque sólido de metal, plástico o madera. Un buen ejemplo es una fresadora que ahueca un metal o un plástico.

Además, esta tecnología de fabricación permite diseñar, crear prototipos y fabricar en materiales de uso final. También es la opción perfecta para producciones de pequeño y gran volumen para conseguir propiedades mecánicas o acabados específicos. Funciona con metales o aluminio tipo resina, latón, ABS, Delrin, Nylon, PEEK, PVC, plexiglás, PCA, Polipropileno, así como madera.

Además, es más fácil hacer coincidir el diseño en técnicas de fabricación sustractiva con material para resistencia, flexibilidad, resistencia química u otras propiedades dieléctricas.

Tipos de procesos de fabricación sustractivos

Los tipos comunes de fabricación sustractiva incluyen corte, mecanizado y abrasión. A continuación se presentan algunos detalles de cada uno.

Corte por láser

Este proceso utiliza un láser para cortar diferentes materiales para darles forma. Además, los materiales derivados de este proceso son de uso habitual en sectores industriales y artísticos.

En el proceso de corte por láser, el control numérico por computadora (CNC) y la óptica ayudan a dirigir el poderoso rayo láser sobre el material. Un sistema de control de movimiento ayuda a garantizar que el CNC siga el patrón deseado al cortar el material. Posteriormente, la vaporización o el chorro de gas a alta presión garantizan un acabado superficial de alta calidad.

Mecanizado CNC

El mecanizado CNC es un tipo de producción en el que un software informático preprogramado guía las herramientas y la maquinaria industrial. Este tipo de fabricación sustractiva completa trabajos de corte tridimensional con solo un conjunto de comandos.

Sin embargo, antes de encender un sistema CNC, es necesario programar los cortes necesarios en el software que, a su vez, dicta al equipo y la maquinaria apropiados cómo llevar a cabo las tareas dimensionales definidas.

A pesar de la probabilidad de errores, que es mayor cuando una máquina CNC corta en más de una dirección al mismo tiempo, el generador de código dentro del sistema numérico supondrá con frecuencia que los mecanismos son perfectos en la programación CNC. Un conjunto de entradas conocido como programa de pieza determina la ubicación de una herramienta en un sistema de control numérico.

Rasgado

El proceso de abrasión implica el uso de un abrasivo para moler o cepillar partes de un material. Los abrasivos son sustancias ásperas que muelen, lijan o pulen el material. Además, pueden eliminar partes de material mediante el frotamiento constante o alisar su superficie. También puede adherir un abrasivo a una superficie dura o agregarlo a un líquido como suspensión. Para una mayor eficiencia, deben ser más duros que el material que quieren eliminar.

EDM (Mecanizado por descarga eléctrica)

EDM es una tecnología de fabricación sustractiva que utiliza descargas eléctricas para lograr la forma deseada. También se denomina mecanizado por chispa, erosión por chispa, hundimiento de matriz, quemado de alambre o erosión por alambre.

Además, funciona mediante una serie de descargas de corriente que se repiten rápidamente entre dos electrodos (electrodos de herramienta y de pieza de trabajo) separados por un líquido dieléctrico y sometidos a una tensión eléctrica. La culminación del proceso EDM es la eliminación de materiales de la pieza de trabajo. Además, la herramienta y la pieza de trabajo tampoco hacen contacto físico en este proceso.

Ventajas y desventajas de la fabricación sustractiva

Ventajas

• Se aplica a varios materiales como metal, plástico, madera y compuestos
• Se utiliza para todas las formas, como agujeros, cilindros, roscas de tornillo o superficies planas
• Ideal para obtener una superficie lisa
• Produce alta precisión con una tolerancia estrecha de 0,0025 mm

Desventajas

• Material de desecho y virutas formadas. Sin embargo, las fichas son reciclables, pero siguen siendo residuos
• Lleva más tiempo que la fabricación aditiva

Fabricación aditiva frente a fabricación sustractiva :¿Cuáles son sus diferencias?

Los procesos de fabricación aditiva construyen productos agregando materiales capa por capa, mientras que la fabricación sustractiva elimina partes de un material sólido para crear las partes del producto.

Aunque los procesos de fabricación aditiva y sustractiva tienen su forma de desarrollar prototipos y productos, abordan la producción de manera diferente.

Estas son algunas de las diferencias notables entre la fabricación aditiva y sustractiva a continuación.

Opciones de materiales

Al comparar la fabricación aditiva con la sustractiva, las opciones de materiales son una diferencia importante entre la fabricación aditiva y la sustractiva. Hay una gama limitada de materiales disponibles para su uso en el proceso de fabricación aditiva. Además, los materiales para este proceso son en su mayoría derivados del plástico. Estos incluyen cerámica, bioquímicos, termoplásticos, metales y resinas, entre otros materiales utilizados en el proceso de fabricación aditiva.

Por otro lado, la fabricación sustractiva comienza con una sola pieza de material sólido. Adicionalmente, este material puede ser vidrio, metal, plástico, madera, material compuesto o derivado del plástico.

Complejidad Alcanzable

Cuando se trata de un diseño complejo entre la fabricación aditiva y la sustractiva, la fabricación aditiva es ideal, mientras que la fabricación sustractiva es más adecuada para diseños menos complejos. Pero la fabricación sustractiva se destaca cuando existe la necesidad de producir diseños complejos en grandes lotes.

Precisión

En comparación con las máquinas utilizadas para la fabricación aditiva, las sustractivas son más precisas. Además, el mecanizado debe realizarse después de la impresión para lograr una alta precisión mediante la fabricación aditiva.

Propiedades de las piezas acabadas

Los productos hechos con fabricación aditiva a menudo tienen pequeños poros en sus superficies. Además, estos poros a menudo conducen a una debilidad estructural y podrían provocar la contaminación de los alimentos o la infección de los productos utilizados en el campo médico. Por lo tanto, los productos fabricados con procesos aditivos requieren limpieza y acabado para lograr mejores propiedades y apariencia del producto.

Por otro lado, los productos fabricados a través de procesos sustractivos que utilizan mecanizado de control numérico por computadora (CNC) producen piezas más fuertes. Además, estas piezas también son más tolerantes y tienen un mejor acabado que las piezas producidas mediante fabricación aditiva.

Opciones de acabado de superficie

La opción de acabado superficial también es un factor a tener en cuenta al comparar la fabricación sustractiva con la fabricación aditiva.

La fabricación aditiva da como resultado un acabado superficial deficiente cuando se combina con la fusión de lecho de polvo. A menudo, las capas de polvo y deposición parcialmente fusionadas son visibles en el producto, lo que hace que la superficie sea áspera.

Además, un producto con una superficie rugosa se comporta mal en términos de fatiga y es propenso a la fractura. El mecanizado de superficies o el granallado producen una superficie más suave, pero a menudo no tienen en cuenta las superficies internas y las características pequeñas.

Por el contrario, la fabricación sustractiva CNC produce acabados más suaves y una mejor tolerancia.

Velocidad

El tamaño del lote y el caso de uso del diseño determinan la velocidad de un proceso de fabricación aditiva. Además, una de las ventajas de la fabricación aditiva sobre la fabricación sustractiva es que la impresión 3D agiliza la creación de prototipos y el tiempo total necesario para la producción de pequeños volúmenes. Pero en comparación con la fabricación sustractiva, lleva más tiempo imprimir una sola pieza mediante la impresión 3D. Además, la impresión 3D no es tan rápida para la producción en masa de piezas de plástico.

Tabla de comparación entre Fabricación aditiva frente a fabricación sustractiva

	Fabricación aditiva	Fabricación sustractiva
Opciones de materiales	Funciona con una gama limitada de materiales, principalmente plástico, derivados del plástico, bioquímicos, resina y algunos metales	Utiliza una gama más amplia de materiales, incluidos; piedra, vidrio, madera, espuma, metales y plásticos
Complejidad Alcanzable	Mejor que el mecanizado CNC de 5 ejes en el desarrollo de diseños complejos e intrincados	Ideal para usar con geometría simple
Precisión	Los productos producidos mediante este proceso son menos precisos que el proceso tradicional. El proceso de fabricación aditiva más preciso tiene un nivel de tolerancia de 0,100 mm	Produce productos con mayor precisión dimensional. Con niveles de tolerancia de hasta 0,025 mm
Propiedades de las piezas acabadas	Las piezas producidas con esta técnica pueden tener debilidades estructurales. La razón es que la producción se produce por capas, y esto compromete algunas propiedades	Las piezas producidas tienen una excelente resistencia al calor y son estructuralmente sólidas
Opciones de acabado de superficie	El acabado es un aspecto importante de las piezas producidas con esta técnica	El acabado no es obligatorio para las piezas producidas con este método
Velocidad	Más rápido y menos costoso cuando la producción de lotes y prototipos es pequeña	Más rápido y menos costoso cuando el prototipo tiene piezas grandes o los lotes de producción son grandes

Fabricación sustractiva frente a aditiva Costo:¿Cuál es más caro?

Costos de maquinaria y herramientas

Es bastante costoso adquirir e instalar equipos de fabricación aditiva de precisión. Esto hace que la inversión en máquinas sea el factor que más contribuye a los costes de fabricación aditiva.

Para la fabricación aditiva, los gastos de herramientas representan el 5% del costo total de producción y son una de las ventajas de la fabricación aditiva sobre la fabricación sustractiva.

Además, la impresión capa por capa hace que el proceso de fabricación aditiva sea muy adaptable para diferentes productos, lo que ahorra costos. Por otro lado, el diseño de la herramienta es importante para cada proceso de fabricación sustractivo.

Costos de mano de obra

Debido a la naturaleza altamente automatizada de ambos métodos, los costos de mano de obra representan una pequeña proporción del costo total. La simplificación de las piezas en la fabricación aditiva y sustractiva ayuda a reducir la mano de obra.

Además, la simplificación implica rediseñar un producto para reducir el número necesario de piezas. Este rediseño también ayudaría a reducir los costos de producción, ensamblaje y procesamiento posterior. Generalmente, el costo de la mano de obra representa menos del 10 % de los costos de producción en la fabricación aditiva.

Costos de materiales

Los materiales utilizados en la fabricación aditiva suelen costar más que los utilizados en la fabricación sustractiva. Según la asociación internacional de estimación y análisis de costos, los materiales para la fabricación aditiva son más caros que los utilizados para la fabricación sustractiva por un factor de 8 por peso.

Además, el material exacto y el proceso aditivo se utilizan para determinar el costo exacto de la fabricación aditiva.

Costos de posprocesamiento

Las piezas fabricadas a menudo también requieren un procesamiento posterior para alcanzar su estado final. Esto a menudo implica lavar o pulir para mejorar el brillo de las piezas metálicas. Además, los productos fabricados de forma aditiva, especialmente mediante el sistema mecánico de precisión, implican la eliminación del material sobrante.

Sobre todo, los costes de posprocesamiento son similares para ambos procesos de fabricación e inevitables.

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Aplicaciones de Fabricación aditiva frente a sustractiva

Aplicación de fabricación aditiva

Con más empresas que adoptan técnicas de fabricación aditiva y encuentran formas creativas de combinarlas con la fabricación sustractiva, tiene una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:

• Producción de joyería
• Industria aeroespacial
• Mejora del uso de la energía
• Fabricación de modelos para industrias
• Sistemas robóticos y electromecánicos
• Características sólidas de forma libre
• Metamateriales, Electromagnetismo y Electrónica 3D
• Elementos dentales y médicos

Aplicación de fabricación sustractiva

Este proceso de fabricación es ideal para la producción en grandes lotes, y su aplicación incluye:

• Fabricación de perfiles contorneados y superficies texturizadas
• Características de corte para uso doméstico, industria automotriz, electrónica, aeroespacial, dental y médica.

Proceso Híbrido:Implementación del Diseño al Prototipo

Los sistemas híbridos tienden a maximizar las ventajas de la fabricación aditiva sobre la fabricación sustractiva y viceversa. Además, combinan las ventajas de la fabricación sustractiva y la versatilidad de la fabricación aditiva. Las máquinas especiales manejan ambos sistemas y funciona muy bien para reparar piezas rotas. La fabricación híbrida facilita la producción de piezas complejas, ya que se pueden colocar en capas y luego terminar con herramientas de fresado.

RapidDirect es una empresa certificada (con número de registro estándar ISO 9001:2015) que implementa estos procesos de fabricación desde el diseño hasta los prototipos. También producimos piezas de la mejor calidad para satisfacer las necesidades de nuestros clientes manteniendo los estándares requeridos.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es mejor? Fabricación aditiva o sustractiva ?

El mundo se inclina hacia menos desperdicio, lo que hace que la fabricación aditiva sea una mejor opción. Además, la fabricación aditiva imita los procesos naturales en la creación de un producto terminado por capas. Es menos derrochador que la fabricación sustractiva. También es más rápido y produce mejores diseños complejos.

¿El moldeo por inyección es fabricación aditiva o sustractiva?

¿Es el moldeo por inyección fabricación aditiva? No, el moldeo por inyección no es una fabricación aditiva ni sustractiva. En cambio, es un proceso de fabricación que ayuda a la producción en masa. Además, aquí la producción se produce mediante la inyección de material fundido en un molde. Este molde tendría la forma del producto final previsto.