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3D Printing and 3D Systems printers 3D Printing and 3D Systems printers
Fabrication additive ou soustractive?

Fabrication additive ou soustractive?

mai 14, 2019 in Nouvelles, Nouvelles, Nouvelles, Nouvelles
Comment optimiser le processus de fabrication avec l’arrivée de la 3D?

Les processus de fabrication additive construisent des objets en ajoutant du matériau couche par couche, tandis que la fabrication soustractive enlève le matériau à partir d’une forme pleine pour créer des pièces. Bien que ces approches soient fondamentalement différentes, les procédés de fabrication soustractive et additive sont souvent utilisés côte à côte en raison du chevauchement de leurs domaines d’application et de leurs apports respectifs.

Au début, il peut être difficile de comprendre comment tirer le meilleur parti de chaque type de technologie pour optimiser le développement et la fabrication des produits. Dans les deux cas, il est logique d’utiliser une approche plutôt qu’une autre, par exemple, un processus peut être plus utile pour un certain volume de production ou à une étape spécifique du développement du produit.

Fabrication soustractive

La fabrication soustractive est un terme générique pour divers processus d’usinage et d’enlèvement de matière contrôlés qui commencent avec des blocs solides, des barres, des tiges de plastique, de métal ou d’autres matériaux qui sont façonnés par enlèvement de matière par découpe, perçage, perçage et rectification.

Ces processus sont effectués soit manuellement, soit plus couramment, à l’aide d’une commande numérique par ordinateur (CNC).

La CNC 

Dans la CNC, un modèle virtuel conçu dans un logiciel de CAO sert d’entrée pour l’outil de fabrication. La simulation logicielle est combinée avec l’entrée utilisateur pour générer des parcours d’outils qui guident l’outil de coupe à travers la géométrie de la pièce. Ces instructions indiquent à la machine comment effectuer les coupes nécessaires, les canaux, les trous et toutes les autres caractéristiques qui nécessitent l’enlèvement de matière, en tenant compte de la vitesse de l’outil de coupe et de l’avance de la matière. Les outils CNC fabriquent des pièces à partir de ces données de fabrication assistée par ordinateur (FAO), avec peu ou pas d’aide ou d’interaction humaine.

Aussi, les procédés de fabrication soustractive sont généralement utilisés pour créer des pièces en plastique ou en métal à des fins de prototypage, de fabrication d’outils et d’utilisation finale. Elles sont idéales pour les applications qui nécessitent des tolérances serrées et des géométries difficiles à mouler, à couler ou à produire avec d’autres méthodes de fabrication traditionnelles.

Certainement, la fabrication soustractive offre une variété de matériaux et de méthodes de transformation. En effet, les matériaux plus tendres sont beaucoup plus faciles à usiner à la forme désirée, mais ils s’usent plus rapidement.

fabrication soustractive
Fabrication additive

Contrairement au processus soustractif d’enlèvement de matière d’une pièce plus grande, les procédés de fabrication additive ou d’impression 3D construisent des objets en ajoutant de la matière une couche à la fois, chaque couche successive étant liée à la couche précédente jusqu’à ce que la pièce soit complète.

Tout comme les outils CNC soustractifs, les technologies de fabrication additive créent des pièces à partir de modèles CAO. La préparation des modèles pour l’impression 3D à l’aide d’un logiciel de préparation d’impression ou d’un logiciel de slicing (découpage en tranche de la pièce) est généralement automatisée, ce qui facilite et accélère considérablement la configuration des travaux par rapport aux outils CNC. Selon la technologie, l’imprimante 3D dépose le matériau, fait fondre et fusionne sélectivement la poudre, ou durcit les matériaux photopolymères liquides pour créer des pièces à partir des données CAM. Les pièces imprimées en 3D nécessitent souvent une certaine forme de nettoyage et de finition pour obtenir leurs propriétés finales et leur apparence avant d’être prêtes à l’emploi.

La fabrication d’additifs est idéale pour une gamme d’applications d’ingénierie et de fabrication, y compris le prototypage, la fabrication d’outils et de modèles de coulée. De plus, la fabrication sur mesure de pièces finales peut également être réalisée avec cette technique et les petites séries peuvent être envisagées lorsque la gamme d’usinage est complexe, ou que le cout de réalisation d’un moule est important ou encore pour réduire le délai de mise sur le marché. Les imprimantes 3D offrent un très haut degré de liberté de conception et peuvent produire des conceptions complexes qu’il serait impossible ou excessivement coûteux de créer avec toute autre méthode de fabrication.

Les matériaux les plus couramment utilisés dans la fabrication additive sont les plastiques et les métaux.

Quand utiliser la fabrication soustractive et la fabrication additive ?

Bien qu’il y ait des différences clés, la fabrication soustractive et la fabrication additive ne s’excluent pas mutuellement. En fait, elles sont souvent utilisées côte à côte et à différentes étapes du développement et de la fabrication des produits.

Par exemple, le processus de prototypage repose souvent à la fois sur des outils additifs et soustractifs. Les premiers modèles et prototypes sont généralement plus économiques et plus rapides à produire avec des procédés de fabrication additive en plastique, comme la stéréolithographie (SLA) ou le frittage sélectif au laser (SLS). Indubitablement, l’impression 3D offre une grande variété d’options de matériaux pour le prototypage fonctionnel de pièces plastiques. Les technologies additives sont aussi généralement mieux adaptées aux petites pièces et aux conceptions très complexes ou complexes.

Lorsque les étapes ultérieures du processus de développement nécessitent des lots plus importants, les processus soustractifs deviennent plus compétitifs. Les objets plus grands et moins complexes se prêtent aussi davantage à la fabrication soustractive. En raison de la myriade de choix de finitions de surface et de la rapidité du processus, la fabrication soustractive est le plus souvent le choix pour la fabrication de pièces finies nécessitant des tolérances faibles.

Les deux processus

Dans la fabrication, les procédés soustractifs et additifs se complètent souvent dans la production d’outillage, de gabarits, de montages, de consoles, de moules et de modèles. Les fabricants utilisent souvent des pièces plastiques imprimées en 3D pour des pièces rapides, personnalisées, de faible volume ou de remplacement et optent pour des procédés soustractifs pour des volumes plus importants ou pour des pièces soumises à des contraintes mécaniques plus extrêmes.

L’utilisation de la fabrication additive et soustractive aboutit à un procédé hybride. Cela permet aux concepteurs et aux fabricants de produits de combiner la polyvalence et la rapidité d’exécution de la fabrication additive avec la force des pièces produites par soustraction. 

Fabrication
Systèmes de fabrication additive vs fabrication soustractive

Les technologies additives et soustractives se présentent sous de nombreuses formes, avec une gamme de coûts et de capacités, allant des machines de bureau aux gros équipements industriels.  Voice un tableau pour vous donner des exemples concrets.

Additive ManufacturingSubtractive Manufacturing
Frais d’équipementLes imprimantes de bureau professionnelles coûtent à partir de 3,500 $ pour les plastiques. Les machines industrielles à grande échelle pour les métaux commencent à partir de ~150 000€Les petites machines à commande numérique pour les ateliers commencent aux alentours de 2 000 $. Des outils d’atelier plus avancés vont bien au-delà de cela en fonction du nombre d’axes, des caractéristiques, de la taille des pièces et de l’outillage nécessaires pour des matériaux spécifiques.
TrainingLes imprimantes de bureau sont pratiquement prêtes à l’emploi, nécessitant une formation mineure sur la configuration de la construction, l’entretien, le fonctionnement de la machine et la finition. Les systèmes de fabrication additive pour l’industrie exigent un personnel dévoué et une formation poussée.Les petites machines CNC nécessitent une formation modérée pour le logiciel, la configuration du travail, la maintenance, le fonctionnement de la machine et la finition. Les systèmes soustractifs industriels de plus grande taille nécessitent un personnel dédié et une formation poussée.
Exigences d’installationLes machines de bureau sont adaptées aux systèmes de bureau et de table pour un environnement d’atelier avec un espace modéré. Les imprimantes 3D industrielles ont souvent besoin d’un espace ou d’une pièce dédiée avec contrôle HVAC.Les petites machines CNC sont adaptées aux ateliers. Les systèmes industriels nécessitent un espace plus grand et dédié.
Équipement auxiliaireOutils et (certains systèmes automatisés) pour le nettoyage, le lavage, le post-traitement et la finition, selon le processus.Outillage divers. Des systèmes plus avancés automatisent certains processus comme le changement d’outils, le dégagement et la manutention des copeaux et la gestion du liquide de refroidissement.

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