Los procesos de fabricación aditiva y sustractiva impulsan todas las industrias a nivel mundial. Todos los procesos utilizados en la fabricación se engloban en una de estas dos categorías. Ambas presentan aplicaciones, ventajas y desventajas. Estos factores se comprenden mejor comparando los procesos de fabricación aditiva y sustractiva.
Por lo tanto, los profesionales suelen preguntar sobre los detalles de cada uno de estos métodos. Conocer sus particularidades puede ayudar a elegir los procesos adecuados para cada tarea. Esto ahorra tiempo y recursos, y proporciona resultados de alta calidad.
Este artículo ofrece una comparación detallada entre los procesos de fabricación aditiva y sustractiva. Tras leer la información aquí presentada, podrá tomar una decisión informada sobre qué método elegir.
¿Cuál es la principal diferencia entre los procesos de fabricación aditiva y sustractiva?
Los procesos de fabricación aditiva y sustractiva difieren en su principio básico de funcionamiento. Los procesos de fabricación aditiva funcionan añadiendo materiales para darles la forma deseada. Por otro lado, los procesos de fabricación sustractiva funcionan eliminando material de la pieza. La eliminación de material puede realizarse mediante fricción, erosión, calor o herramientas afiladas.
Por lo tanto, en la fabricación aditiva, se parte de cero y se obtiene la pieza final. En cambio, en la fabricación sustractiva, se parte de una pieza grande y se va eliminando material hasta llegar al producto final.
Comparación entre la fabricación aditiva y la fabricación sustractiva
La fabricación aditiva y la fabricación sustractiva difieren en todos los parámetros importantes. Analicemos su rendimiento en cada uno de estos parámetros.
Desperdicio de materiales
El desperdicio de materiales puede ser un factor importante en la fabricación de metales preciosos o piezas no metálicas. Reducir el desperdicio de materiales disminuye los costos y beneficia al medio ambiente.
- Fabricación aditiva: Los procesos de fabricación aditiva generan un mínimo desperdicio de material. Estos procesos funcionan añadiendo material en lugar de eliminarlo.
- Fabricación sustractiva: Los procesos de fabricación sustractiva generan un alto desperdicio de material. Estos procesos eliminan gran cantidad de material para crear el producto final. En algunos casos, el material eliminado no es reciclable.
Exactitud
La precisión es fundamental para proyectos que requieren consistencia o ajustes secundarios. La tolerancia de un proceso de fabricación determina la precisión. Una mayor tolerancia implica una menor precisión, y viceversa.
- Fabricación aditiva: Los procesos de fabricación aditiva suelen tener poca precisión. Esto se debe a que la adición de material no se controla con la misma precisión que su eliminación. Además, el material se expande de forma incontrolable al enfriarse, lo que reduce aún más la precisión.
- Fabricación sustractiva: Los procesos de fabricación sustractiva suelen ser muy precisos. Esto se debe a los procesos de mecanizado controlados y a las pequeñas herramientas de corte.
Materiales admitidos
Ni los procesos de fabricación aditiva ni los sustractivos pueden fabricar cualquier material. Cada uno de estos procesos tiene materiales adecuados con los que puede trabajar.
- Fabricación aditiva: Los procesos de fabricación aditiva tienen limitaciones en cuanto a la selección de materiales. Solo funcionan con algunos plásticos y metales. Materiales como la madera no pueden someterse a procesos de fabricación aditiva.
- Fabricación sustractiva: Las técnicas de fabricación sustractiva funcionan con prácticamente cualquier material. Incluso materiales como la madera y el vidrio pueden someterse a diversas técnicas de fabricación sustractiva.
Fabricación de formas complejas
Muchos productos tienen formas complejas y geometrías intrincadas. Las formas complejas se salen del conjunto estándar de formas como esferas, cubos, paralelepípedos, etc.
- Fabricación aditiva: Los procesos de fabricación aditiva permiten crear formas complejas. Para fabricarlas mediante técnicas aditivas, se requiere un molde con dicha forma.
- Fabricación sustractiva: Las técnicas de fabricación sustractiva también permiten fabricar piezas complejas. Gracias a su mayor precisión y compatibilidad con múltiples ejes, la fabricación sustractiva puede crear formas considerablemente más difíciles.
Fabricación de piezas huecas cerradas
Volumen de producción
Un proceso de fabricación adecuado para la producción a pequeña escala podría no ser apropiado para grandes series de producción. Los procesos de fabricación aditiva y sustractiva presentan un rendimiento muy diferente en distintas series de producción.
- Fabricación aditiva: La fabricación aditiva es ideal para piezas que se requieren en lotes pequeños. Este proceso requiere moldes para la creación de las piezas. Además, hay que tener en cuenta una etapa de enfriamiento.
- Fabricación sustractiva: La fabricación sustractiva es mejor para lotes de gran volumen. El mecanizado CNC multieje puede producir piezas a muy alta velocidad.
Velocidad de fabricación
Una mayor velocidad de fabricación implica un menor tiempo para fabricar cada pieza. Esto puede proporcionar un mayor volumen de producción en un tiempo determinado.
- Fabricación aditiva: La fabricación aditiva es más lenta que la fabricación sustractiva. Sin embargo, puede ser el método más rápido para piezas pequeñas en volúmenes reducidos.
- Fabricación sustractiva: La fabricación sustractiva suele ser más rápida que la fabricación aditiva. Sin embargo, este proceso puede requerir cierto tiempo de preparación, por lo que resulta más adecuado para series de producción grandes. También es más rápida al fabricar piezas de mayor tamaño.
Acabados Superficiales
El acabado superficial durante la fabricación puede eliminar la necesidad de procesos de acabado secundarios. Esto ahorra costes y tiempo en el tiempo total de producción de las piezas.
- Fabricación aditiva: La fabricación aditiva no ofrece opciones en cuanto a acabados superficiales. El acabado final puede presentar muchas imperfecciones superficiales. Por lo tanto, generalmente se requiere un acabado secundario.
- Fabricación sustractiva: La fabricación sustractiva proporciona un acabado liso a la superficie. Además, procesos como el mecanizado CNC ofrecen múltiples opciones de acabado.
Habilidad del operador
Los procesos que requieren operarios altamente cualificados pueden ser difíciles o costosos de ejecutar. Por lo tanto, la habilidad del operario es importante al comparar las dos técnicas de fabricación.
- Fabricación aditiva: La fabricación aditiva no requiere un operario altamente cualificado. Esto se debe a la sencillez de los equipos y la maquinaria que se utilizan en este proceso.
- Fabricación sustractiva: Los procesos de fabricación sustractiva utilizan maquinaria pesada como el mecanizado CNC. Por lo tanto, se requieren operarios cualificados.
Personalización
Las funciones de personalización son útiles para los fabricantes que trabajan en procesos de creación de prototipos o desarrollan productos a medida. La personalización también es útil para incorporar las opiniones de los clientes en el diseño de los productos.
- Fabricación aditiva: Los procesos de fabricación aditiva no ofrecen ningún grado de personalización. Estos procesos utilizan moldes o modelos con la forma de la pieza requerida. Para cualquier personalización, es necesario crear el molde desde cero.
- Fabricación sustractiva: Los procesos de fabricación sustractiva ofrecen un alto grado de personalización. Con simples modificaciones en el programa se puede lograr cualquier nivel de personalización.
Seguridad
La seguridad del proceso de fabricación es fundamental para los trabajadores. Centrarse en el protocolo de seguridad del proceso de fabricación es crucial para los principiantes o profesionales sin experiencia.
- Fabricación aditiva: Los procesos de fabricación aditiva son relativamente más seguros porque no utilizan herramientas afiladas. Sin embargo, pueden liberar humos tóxicos al trabajar con plásticos.
- Fabricación sustractiva: Los procesos de fabricación sustractiva requieren capacitación en seguridad debido al tipo de maquinaria. Estas máquinas cuentan con herramientas afiladas que pueden perforar fácilmente el cuerpo. Por lo tanto, se requieren instrucciones de seguridad detalladas al operar esta maquinaria.
¿Qué es la fabricación aditiva?
El proceso de fabricación aditiva consiste en crear piezas mediante la deposición de materiales. El material se presenta inicialmente como filamento, resina o gránulos. Se calienta y se transforma en la pieza deseada mediante diversos procesos. La fabricación aditiva es un proceso de fabricación sencillo y directo.
Técnicas comunes de fabricación aditiva
Existen muchas técnicas diferentes de fabricación aditiva de uso popular. Algunas técnicas comúnmente utilizadas son:
- Impresión 3D
- Moldeo por inyección
- Extrusión de materiales
- Fusión de lecho de polvo
- Deposición directa de energía
- Chorro de aglutinante
- Laminación de hojas
- Inyección de material
- Polimerización en cuba
- Sinterización directa por láser de metales
- Estereolitografía
- Fusión por haz de electrones
- Sinterización por láser selectiva
- Fusión selectiva por láser
- Modelado por deposición fundida
Ventajas y desventajas de la fabricación aditiva
Las tecnologías de fabricación aditiva pueden tener muchas ventajas y desventajas. Analicemos cada una de ellas:
Ventajas
- Reducción de residuos: El principal beneficio de estos procesos es que reducen el desperdicio de material.
- Reducción de herramientas: El coste de las herramientas para estos procesos es bastante bajo.
- Producción bajo demanda: Esta técnica puede cumplir con los objetivos de producción bajo demanda.
- Plazos de entrega: El plazo de entrega en la fabricación aditiva es bastante corto.
- Sostenibilidad: El menor desperdicio de material convierte a la fabricación aditiva en un proceso sostenible.
- Personalización: Procesos como la impresión 3D ofrecen un buen margen para la personalización.
- Gama de materiales: Estos procesos admiten una gran variedad de materiales, como metales, plásticos y cerámica. Sin embargo, existen muchos materiales que no pueden procesar, como la madera dura.
- Piezas complejas: La fabricación aditiva permite crear piezas complejas y elementos internos como rejillas de ventilación.
Desventajas
- Acabados superficiales: Las piezas fabricadas con estos procesos presentan numerosos defectos superficiales. Casi siempre se requiere un acabado secundario.
- Volumen de producción: Estos procesos no son adecuados para la producción en masa.
- Control de calidad: Existe un control de calidad deficiente y falta de consistencia.
- Limitaciones de materiales: Existen muchos materiales que no se pueden utilizar en procesos aditivos. Cualquier material que no se funda fácilmente es difícil de emplear en estos procesos. Por lo tanto, la selección de materiales se limita principalmente a termoplásticos y algunos metales.
¿Cuándo utilizar la fabricación aditiva?
La fabricación aditiva es ideal para producir piezas pequeñas en lotes reducidos. También resulta útil para fabricar piezas con geometría interna. Por ejemplo, permite crear piezas con orificios de ventilación integrados. Las máquinas de fabricación aditiva, como la impresión 3D, son adecuadas para la creación de prototipos de pequeño tamaño.
¿Qué es el proceso de fabricación sustractiva?
El proceso de fabricación sustractiva consiste en fabricar eliminando material. Comienza con un bloque grande y lo va eliminando mediante un mecanizado controlado . El material inicial puede ser un bloque sólido, un cilindro, una lámina u otras formas.
Técnicas comunes de fabricación sustractiva
En los distintos sectores manufactureros se utilizan diversas tecnologías de fabricación sustractiva a diferentes escalas. Algunos procesos sustractivos comunes son:
- CNC fresado
- Torneado
- Torno
- Herramienta de corte por láser
- Herramienta de corte por chorro de agua
- Trío
- Mecanizado por electroerosión
- Trituración
- Escariado
Ventajas y desventajas de la fabricación sustractiva
La fabricación sustractiva es eficaz en lo que hace. Sin embargo, también puede presentar algunas desventajas menores. Analicemos las ventajas y desventajas una por una:
Ventajas de la fabricación sustractiva
- Alta precisión: La fabricación sustractiva ofrece una precisión muy alta. Cualquier aplicación donde la precisión sea importante utiliza esta tecnología.
- Control numérico computarizado (CNC): Todos los procesos sustractivos pueden utilizar el control numérico computarizado. El CNC automatiza todo el proceso de trabajo de la tecnología en cuestión.
- Acabado superficial: El mecanizado CNC da como resultado un acabado superficial muy liso. Por lo general, el producto terminado no requiere un acabado secundario.
- Complejidad: La fabricación sustractiva permite crear piezas con diseños muy complejos. Por ejemplo, el mecanizado CNC permite tallar madera.
- Velocidad: Estas técnicas permiten crear piezas a una velocidad muy alta. No es necesario esperar a que se enfríen, ya que los materiales no se funden.
- Personalización: Cualquier cambio en el diseño se puede realizar con pequeños ajustes en el software CAD.
- Errores: La simulación mediante software CAD también puede comprobar la presencia de errores en la fase de diseño o programación.
- Versatilidad: Estas técnicas pueden funcionar en cualquier material, independientemente de sus propiedades físicas.
- Procesamiento secundario: Estas técnicas no requieren posprocesamiento. Ahorran tiempo y dinero.
- Modificaciones: La fabricación sustractiva permite modificar una pieza existente. Esto puede resultar útil en caso de reparaciones.
Desventajas
- Desperdicio: La principal desventaja de estos procesos es la generación de desperdicio. El desperdicio se incrementa en grandes series de producción.
- Costo: El costo de los equipos de fabricación sustractiva es considerablemente mayor que el de los aditivos. Por lo tanto, no se recomienda para la producción de bajo volumen.
- Impacto ambiental: El elevado desperdicio de recursos puede afectar negativamente al medio ambiente.
- Desgaste de las herramientas: En la fabricación sustractiva se produce un desgaste acelerado de las herramientas. Esto incrementa aún más los desperdicios y los costos.
- Seguridad: Las herramientas de corte afiladas de los procesos de fabricación sustractiva pueden suponer un riesgo para la seguridad.
- Polvo de materiales: Esta técnica elimina los materiales que generan polvo en el lugar de trabajo.
- Consumo de energía: Estos procesos utilizan maquinaria pesada, lo que consume mucha electricidad.
¿Cuándo utilizar la fabricación sustractiva?
La fabricación sustractiva es ideal cuando la precisión y la uniformidad son cruciales. Esto incluye sectores como el automotriz y el de la electrónica de consumo. Además, los componentes que requieren un acabado de alta calidad también utilizan procesos sustractivos.
¿Cómo elegir entre fabricación aditiva y sustractiva?
La elección entre fabricación aditiva y sustractiva se puede realizar evaluando ciertos factores. Estos factores son:
- Tipo de materialConsidera el tipo de material que requiere tu pieza. El material puede ayudarte a decidir entre la fabricación aditiva y la sustractiva. Para los termoplásticos, la fabricación aditiva puede resultar más económica. Para metales y aleaciones, los procesos sustractivos ofrecen mejores resultados.
- Volumen de producciónLa fabricación sustractiva es preferible para grandes series de producción. La fabricación aditiva resulta más económica para lotes más pequeños.
- SostenibilidadSi el objetivo es minimizar el desperdicio, la fabricación aditiva es mejor. Si la sostenibilidad puede verse comprometida por otros factores, la fabricación sustractiva puede ofrecer mejores resultados.
- ExactitudPara obtener alta precisión, utilice tecnologías de fabricación sustractiva.
- Capacitación de los operadoresSi tienes una plantilla poco cualificada, los procesos aditivos pueden ser fáciles. Si la formación no es un problema, los procesos sustractivos funcionarán bien.
- CostoLos procesos aditivos permiten ahorrar costes en piezas pequeñas y lotes reducidos. El procesamiento sustractivo ofrece el menor coste para piezas más grandes y grandes volúmenes.
- Diseño de la PiezaPara piezas con diseños complejos, la fabricación sustractiva puede ser una mejor opción. Para piezas con características internas como orificios de ventilación, el procesamiento aditivo es la mejor opción.
Costo de la fabricación aditiva frente a la sustractiva
Los procesos de fabricación aditiva y sustractiva conllevan diversos costes. A continuación, se detallan algunos de ellos:
- Equipo: Las máquinas sustractivas son considerablemente más costosas que las utilizadas en la fabricación aditiva. Sin embargo, los costos de utillaje son mayores para los procesos aditivos que para los sustractivos.
- Material: Los costos de los materiales son más elevados en los procesos aditivos. Esto se debe a que las tecnologías aditivas utilizan materiales especializados que pueden someterse a calentamiento.
- Procesamiento secundario: Los costos de procesamiento secundario son más altos en la fabricación aditiva. Esto se debe a que el proceso sustractivo puede proporcionar un acabado superficial liso a la pieza.
- Mano de obra: Tanto los procesos aditivos como los sustractivos cuentan con controles automatizados. Por lo tanto, los costos laborales para ambos procesos suelen ser los mismos. Es importante destacar que las capacidades de automatización de las máquinas CNC superan a las de las opciones aditivas, debido a su capacidad para operar en múltiples ejes.
- Electricidad: Tanto las máquinas de fabricación aditiva como las sustractivas funcionan con electricidad. Sin embargo, el consumo eléctrico de las máquinas sustractivas es mayor, lo que conlleva un aumento de los costes energéticos.
- Eliminación de residuos: Los procesos sustractivos conllevan el coste adicional de la eliminación de residuos. Si bien algunos pueden reciclarse, los costes de eliminación siguen estando asociados.
Notas finales
Elegir entre fabricación aditiva y sustractiva no es una decisión sencilla. Ambas tecnologías tienen sus ventajas y desventajas. Por lo tanto, la elección de la tecnología debe basarse en la aplicación específica.
3ERP puede ayudarle a decidir qué tecnología, entre fabricación aditiva y sustractiva, se ajusta mejor a sus necesidades. 3ERP ofrece servicios de fabricación y creación de prototipos bajo demanda en ambas áreas. Los expertos de 3ERP también pueden responder a cualquier pregunta que tenga sobre los procesos de fabricación aditiva y sustractiva.
Preguntas frecuentes
Aquí encontrará las respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre la fabricación aditiva y sustractiva:
¿Es la fabricación aditiva mejor para el medio ambiente?
Sí, la fabricación aditiva es relativamente mejor para el medio ambiente. Esto se debe a la menor cantidad de residuos que generan los procesos de fabricación aditiva.
