Manufaktur Aditif vs Subtraktif: Perbedaan Kunci & Aplikasi

Dalam beberapa tahun terakhir, manufaktur aditif dan subtraktif telah memberikan dampak yang terlihat secara global. Akibat kemajuan teknologi, banyak industri kini mendapat manfaat dari produksi inventif bagian-bagian yang berbeda.

Meskipun ada perbedaan antara metode implementasi manufaktur aditif dan subtraktif, keduanya saling bergantung karena mode aplikasi yang saling bertindihan. Namun, proses yang digunakan dalam manufaktur prototipe atau bagian bergantung pada faktor-faktor lain seperti volume produksi dan tahap pengembangan produk.

Artikel informatif ini bertujuan untuk membandingkan manufaktur aditif vs manufaktur subtraktif. Kami juga menyoroti perbedaan utama antara kedua proses manufaktur, kelebihan dan kekurangannya, serta aplikasi utamanya.

Apa itu Manufaktur Aditif?

Manufaktur aditif, yang umum dikenal sebagai pencetakan 3D, adalah proses industri yang dikontrol komputer yang menghasilkan objek 3D dengan menumpuk bahan secara lapis demi lapis pada bahan dasar.

Inti utama dari metode ini adalah penambahan bahan bersama-sama untuk menciptakan objek baru. Selain itu, manufaktur aditif menggunakan berbagai bahan tergantung pada proses pencetakan. Bahan-bahan ini juga bervariasi dari logam alloys, polimer termoest, komposit, dan termoplastik.

Secara tambahan, aplikasi teknologi AM dimulai hanya dari industri penerbangan dan medis tetapi kini telah meluas ke industri lain. Lebih lagi, industri akhir seperti otomotif, minyak, gas, dan peralatan berat adalah contoh dari jangkauan yang semakin meluasnya.

Jenis-Jenis Proses Manufaktur Aditif

Secara umum, standar yang mengklasifikasi Manufaktur aditif membagi prosesnya menjadi 7 kategori berbeda, yaitu:

Binder Jetting

Ini adalah proses di bawah manufaktur aditif yang melibatkan penyetoran selektif pengikat secara menyeluruh pada ranjang bubuk untuk membentuk lapisan padat. Selain itu, bahan yang digunakan untuk jenis proses pencetakan 3D ini harus dalam bentuk granulat dan mencakup logam, pasir, dan keramik.

Secara tambahan, binder jetting bekerja menggunakan roller untuk menyebarkan bahan bubuk secara merata pada platform cetak. Langkah berikutnya dalam proses adalah penyetoran selektif lem pengikat pada bahan bubuk. Roller kemudian menyebarkan lapisan bubuk lainnya di atas lapisan sebelumnya dengan lem, dan proses berulang hingga terbentuknya seluruh objek.

Directed Energy Deposition (DED)

Metode ini adalah proses kompleks untuk membangun objek 3D. Dan bahan yang digunakan biasanya bubuk atau kawat logam. Bahan meleleh melalui sumber energi terpadu seperti sinar atau laser dan kemudian dituangkan secara presisi ke platform pembangunan. Cairnya mengeras untuk membentuk lapisan, dan proses berulang hingga tahap akhir.

Material Extrusion

Proses ini bekerja dengan bantuan pistol lem. Fitur ini menyuntikkan bahan ke dalam printer melalui gulungan. Ujung nozel melelehkan bahan dengan panas, dan kemudian ditempatkan pada platform pembangunan lapis demi lapis untuk mengeras dan membentuk objek. Jenis ini adalah bentuk manufaktur aditif yang paling mahal, meskipun dengan beberapa keterbatasan.

Powder Bed Fusion (PBF)

PBF mencakup berbagai proses AM seperti Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Heat Sintering (SHS), Electron Beam Melting (EBM), dan Direct Metal Laser Melting (DMLM). Selain itu, metode ini menggunakan laser, sinar, atau print head untuk meleleh dan menyatukan lapisan halus bahan dalam 3D. Ini menembuskan bubuk berlebih dari produk setelahnya.

Sheet Lamination

Dua metode utama laminasi lembar adalah Laminated Object Manufacturing (LOM) dan Ultrasonic additive Manufacturing (UAM). UAM menggabungkan lembar logam tipis dengan pengelasan ultrasonik, sementara LOM menggunakan lembar karet yang dilapisi lem sebagai bahan asli, yang terbaik untuk objek pemodelan visual dan estetika.

VAT Photopolymerization

VAT Photopolymerization menghasilkan objek dalam bak resin fotopolimer cair. Proses polimerisasi sekarang menguras lapisan resin mikrohalus dengan bantuan pencahayaan Ultraviolet. Setelahnya, sinar cahaya ini kemudian diarahkan ke objek menggunakan cermin.

Material Jetting

Metode ini mirip dengan binder jetting, hanya saja menggunakan lilin. Operasi mengikuti tumpukan lapisan bahan yang sama untuk menciptakan objek daripada menggunakan lem pada ranjang bubuk. MJ menyetorkan lilin pada platform pembangunan. Sebagian besar produsen menyukai MJ karena lebih murah dan memberikan finishing permukaan berkualitas tinggi dengan akurasi yang lebih baik.

Kelebihan dan Kekurangan Manufaktur Aditif

Kelebihan

Berikut beberapa keuntungan manufaktur aditif.

• Sangat efisien dan menghilangkan limbah
• Jalur lebih cepat dari desain ke produksi
• Menciptakan desain kompleks dengan mudah

Kekurangan

• Memiliki rentang bahan yang terbatas dibandingkan proses lain
• Dapat mahal ketika melibatkan penggunaan logam
• Tidak ideal untuk produksi dalam jumlah besar

Apa itu Manufaktur Subtraktif?

Seperti yang namanya implikasikan, manufaktur subtraktif melibatkan pengeliminasi bagian objek untuk menciptakan produk baru. Selain itu, itu bisa berupa pemotongan bagian dari blok padat logam, plastik, atau kayu. Contoh yang baik adalah mesin bubut yang membuat rongga logam atau plastik.

Selain itu, teknologi manufaktur ini memungkinkan desain, prototipe, dan manufaktur dalam bahan akhir. Ini juga opsi yang sempurna untuk produksi volume kecil dan besar untuk mendapatkan properti mekanis atau finishing tertentu. Ini bekerja dengan logam atau resin seperti aluminium, kuningan, ABS, Delrin, Nilon, PEEK, PVC, plexiglass, PCA, Polipropilena, serta kayu.

Secara tambahan, lebih mudah untuk mencocokkan desain dalam teknik manufaktur subtraktif dengan bahan untuk kekuatan, fleksibilitas, resistensi kimia, atau properti dielektrik lainnya.

Jenis-Jenis Proses Manufaktur Subtraktif

Jenis umum manufaktur subtraktif meliputi pemotongan, pemesinan, dan pengasahan. Berikut adalah beberapa detail masing-masing.

Laser Cutting

Proses ini menggunakan laser untuk memotong berbagai bahan menjadi bentuk. Selain itu, bahan yang berasal dari proses ini biasanya digunakan di sektor industri dan artistik.

Dalam proses pemotongan laser, Kontrol Numerik Komputer (CNC) dan optika membantu mengarahkan sinar laser kuat pada bahan. Sistem kontrol gerak membantu memastikan CNC mengikuti pola yang diinginkan saat memotong bahan. Setelahnya, vaporisasi atau gas tekanan tinggi memastikan finishing permukaan berkualitas tinggi.

CNC Machining

Pemesinan CNC adalah jenis produksi di mana perangkat lunak komputer yang telah diprogram sebelumnya memandu alat dan mesin industri. Jenis manufaktur subtraktif ini menyelesaikan pekerjaan pemotongan tiga dimensi dengan hanya satu sekelompok perintah.

Namun, sebelum menyala sistem CNC, diperlukan untuk memprogram pemotongan yang diperlukan ke dalam perangkat lunak yang kemudian menentukan kepada alat dan mesin yang tepat bagaimana menjalankan tugas dimensi seperti yang ditentukan.

Meskipun kemungkinan kesalahan, yang lebih besar ketika mesin CNC memotong dalam lebih dari satu arah pada waktu yang sama, generator kode dalam sistem numerik akan sering mengasumsikan mekanisme sempurna dalam pemrograman CNC. Sekelompok input yang dikenal sebagai program bagian menentukan penempatan alat dalam sistem kontrol numerik.

Abrading

Proses Abrading melibatkan penggunaan abrasif untuk menggerinda atau menyikat bagian dari sebuah bahan. Abrasif adalah substatah kasar yang menggerinda, mengikis, atau memoles bahan. Selain itu, mereka dapat menghapus bagian bahan melalui penggosokan konstan atau memuluskan permukaannya. Anda juga dapat melekatkan abrasif pada permukaan keras atau menambahkannya ke cairan sebagai suspensi. Untuk efisiensi lebih, mereka harus lebih keras dari bahan yang ingin mereka hapus.

EDM (Electrical Discharge Machining)

EDM adalah teknologi manufaktur subtraktif yang menggunakan sinyal listrik untuk mencapai bentuk yang diinginkan. Juga disebut mesin spar, erosi spar, tengkorak cetak, pembakaran kawat, atau erosi kawat.

Secara tambahan, ini bekerja menggunakan serangkaian sinyal listrik yang secepatnya berulang antara dua elektroda (elektroda alat dan elektroda workpiece) yang dipisahkan oleh cairan dielektrik dan diterapkan tegangan listrik. Puncak proses EDM adalah pengeliminasi bahan dari workpiece. Lebih lagi, alat dan workpiece juga tidak membuat kontak fisik dalam proses ini.

Kelebihan dan Kekurangan Manufaktur Subtraktif

Kelebihan

• Berlaku untuk berbagai bahan seperti logam, plastik, kayu, dan komposit
• Digunakan untuk semua bentuk seperti lubang, silinder, busur baut, atau permukaan datar
• Ideal untuk mendapatkan permukaan halus
• Menghasilkan akurasi tinggi dengan toleransi ketat 0,0025 mm

Kekurangan

• Membuang bahan dan chip yang terbentuk. Chip dapat didaur ulang meskipun tetap merupakan limbah
• Membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan manufaktur aditif

Manufaktur Aditif Vs Manufaktur Subtraktif: Apa Perbedaannya?

Proses manufaktur aditif membangun produk dengan menambahkan bahan lapis demi lapis, sementara manufaktur subtraktif menghapus bagian dari bahan padat untuk membuat bagian produk.

Meskipun proses manufaktur aditif dan subtraktif memiliki cara mereka sendiri dalam mengembangkan prototipe dan produk, mereka mendekati produksi secara berbeda.

Berikut beberapa perbedaan menonjol antara manufaktur aditif dan subtraktif di bawah ini.

Opsi Bahan

Membandingkan Aditif vs Subtraktif manufaktur, opsi bahan adalah perbedaan utama antara manufaktur aditif dan subtraktif. Rentang bahan yang sempit tersedia untuk digunakan dalam proses manufaktur aditif. Selain itu, bahan untuk proses ini sebagian besar adalah turunan plastik. Ini mencakup keramik, biokimia, termoplastik, logam, dan resin juga beberapa bahan lain yang digunakan dalam proses manufaktur aditif.

Di sisi lain, manufaktur subtraktif dimulai dengan satu potong bahan padat. Secara tambahan, bahan ini bisa berupa kaca, logam, plastik, kayu, bahan komposit, atau turunan plastik.

Kompleksitas yang Tercapai

When it comes to complex design between additive vs subtractive manufacturing, Additive manufacturing is ideal, while subtractive manufacturing is best suitable for less complex designs. But subtractive manufacturing edges out when there is a need to produce complex designs in large batches.

Akurasi

In comparison with machines used for additive manufacturing, subtractive ones are more accurate. Besides, machining has to take place after printing to achieve high accuracy using additive manufacturing.

Properties Of Finished Parts

Products made using additive manufacturing often have tiny pores on their surfaces. Moreover, these pores often lead to structural weakness and could result in food contamination or infection for products used in the medical field. Hence, products manufactured with additive processes require cleaning and finishing to achieve better product properties and appearance.

On the other hand, products manufactured through subtractive processes using computer numerical control (CNC) machining produce stronger parts. What’s more, these parts are also more tolerant and have better finishing than parts produced using Additive manufacturing.

Surface Finish Choices

Surface finish option is also a factor to consider when comparing subtractive manufacturing vs additive manufacturing.

Additive manufacturing results in poor surface finish when combined with powder bed fusion. Often, partially fused powder and deposition layers are visible on the product, making the surface rough.

Besides, a product with a rough surface performs poorly in terms of fatigue and is prone to fracture. Surface machining or shot-peening produces a smoother surface, but they do not often consider internal surfaces and small features.

Conversely, CNC subtractive manufacturing produces smoother finishes and better tolerance.

Speed

The batch size and use case of design determine the speed of an additive manufacturing process. Furthermore, one of the advantages of additive manufacturing over subtractive manufacturing is that 3D printing makes prototyping and the total time needed for small volume production faster. But compared to subtractive manufacturing, it takes a longer time to print a single part using 3D printing. Besides, 3D printing is not as fast for the mass production of plastic parts.

Comparison Table Between Additive Manufacturing Vs Subtractive Manufacturing

Subtractive Vs Additive Manufacturing Cost: Which Is More Expensive?

Machinery and Tooling Costs

It is quite expensive to acquire and install precision additive manufacturing equipment. This makes an investment in machines the highest contributor to additive manufacturing costs.

For additive manufacturing, tooling expenses are accountable for 5% of the total cost of production and are one of the advantages of additive manufacturing over subtractive manufacturing.

Besides, layer-by-layer printing makes the additive manufacturing process very adaptable for different products, thereby saving cost. On the other hand, designing the tool is important for each subtractive manufacturing process.

Labor Costs

Due to the highly automated nature of both methods, labor costs account for a small proportion of the total cost. Simplifying parts in both additive and subtractive manufacturing helps reduce labor.

Moreover, simplification involves redesigning a product to reduce the required number of parts. This redesign would also help to reduce production, assembly, and post-processing costs. Generally, labor cost accounts for less than 10% of production costs in additive manufacturing.

Material Costs

Materials used in additive manufacturing often cost higher than those used in subtractive manufacturing. According to the international cost estimating and analysis association, materials for additive manufacturing are more expensive than those used for subtractive manufacturing by a factor of 8 on a per-weight-basis.

What’s more, the exact material and additive process is used to determine the exact cost of additive manufacturing.

Post Processing Costs

Manufactured parts often also require post-processing to reach their final state. This often involves washing or polishing to improve the sheen for metal parts. Furthermore, products manufactured additively, especially using the precision mechanical system, involve removing the surplus material.

Above all, post-processing costs are similar for both manufacturing processes and inevitable.

Therefore, if you have prototyping needs and want to get a competitive quote, just choose RapidDirect. RapidDirect is a prototyping company that has its rapid prototyping plant, reducing the cost of prototyping by up to 30%. At RapidDirect, we produce parts that meet tight tolerance and in a short lead-time. Try it now.

Applications of Additive vs Subtractive Manufacturing

Additive Manufacturing Application

With more companies adopting additive manufacturing techniques and finding creative ways of combining them with subtractive manufacturing, it has a wide range of applications, including:

• Jewelry production
• Aerospace industry
• Energy use improvement
• Model Fabrication for industries
• Robotic and Electromechanical systems
• Solid Freeform Features
• Metamaterials, Electromagnetics, and 3D electronics
• Dental and Medical elements

Subtractive Manufacturing Application

This manufacturing process is ideal for production in large batches, and its application includes:

• Contoured profile and textured surfaces fabrication
• Cutting features for household use, automobile, electronics, aerospace, dental and medical industry.

Hybrid Process: Implement Design To Prototype

Hybrid systems tend to maximize the advantages of additive manufacturing over subtractive manufacturing and vice versa. Moreover, they combine the advantages of subtractive and the versatility of additive manufacturing. Special machines handle both systems, and it works great for repairs of broken parts. Hybrid manufacturing makes it easy to produce complex parts as they can be layered and then finished using milling tools.

RapidDirect is a certified company (with a standard registration number ISO 9001:2015) that implements these manufacturing processes from design to prototypes. We also produce the best quality parts to meet our customers’ needs while maintaining the required standards.

Moreover, we provide instant quotes and guarantee the best-automated DfM analysis. What’s more, we achieve these processes with strong manufacturing capabilities merged with our diligent workforce to ensure the timely delivery of the best quality parts.

FAQs

The world is tilting towards less waste, making additive manufacturing a better option. Besides, additive manufacturing imitates natural processes in creating a finished product by layering. It is less wasteful than subtractive manufacturing. It is also faster and produces complex designs better.

Is Injection Molding Additive Manufacturing? No, Injection molding is neither additive nor subtractive manufacturing. Instead, it is a manufacturing process that aids mass production. In addition, the production here occurs by injecting molten material into a mold. This mold would have the shape of the intended finished product.