Les procédés de fabrication additive et soustractive sont au cœur de toutes les industries mondiales. Tous les procédés de fabrication appartiennent à l'une de ces deux catégories. Chacune présente ses propres applications, avantages et inconvénients. Pour bien comprendre ces facteurs, il est essentiel de comparer directement les procédés de fabrication additive et soustractive.
C’est pourquoi les professionnels s’informent souvent sur les détails de chacune de ces méthodes. En connaître les subtilités permet de choisir les procédés les plus adaptés à la tâche. Cela permet de gagner du temps et des ressources, et d’obtenir des résultats de qualité.
Cet article propose une comparaison détaillée des procédés de fabrication additive et soustractive. Après avoir pris connaissance des informations présentées ici, vous serez en mesure de choisir la méthode la plus adaptée à vos besoins.
Quelle est la principale différence entre les procédés de fabrication additive et soustractive ?
Les procédés de fabrication additive et soustractive diffèrent par leur principe de fonctionnement. La fabrication additive consiste à ajouter de la matière pour obtenir la forme souhaitée. La fabrication soustractive, quant à elle, consiste à retirer de la matière de la pièce. Ce retrait de matière peut se faire par friction, érosion, chaleur ou à l'aide d'outils tranchants.
Ainsi, en fabrication additive, on part de rien et on obtient la pièce finale. En revanche, en fabrication soustractive, on part d'une grande pièce et on enlève de la matière pour obtenir le produit final.
Comparaison entre la fabrication additive et la fabrication soustractive
La fabrication additive et la fabrication soustractive diffèrent sur tous les points importants. Examinons leurs performances respectives pour chacun de ces points.
Gaspillage de matériel
Le gaspillage de matières premières peut être un problème important lors de la fabrication de métaux précieux ou de pièces non métalliques. Réduire ce gaspillage permet de diminuer les coûts et de préserver l'environnement.
- La fabrication additive: Les procédés de fabrication additive génèrent un minimum de déchets de matière. Ces procédés consistent à ajouter de la matière au lieu d'en enlever.
- Fabrication soustractive : Les procédés de fabrication soustractifs génèrent d'importantes pertes de matière. Ces procédés enlèvent une grande quantité de matière pour créer le produit final. Dans certains cas, la matière enlevée n'est pas recyclable.
Exactitude
La précision est essentielle pour les projets exigeant une grande régularité ou un ajustement secondaire. La tolérance d'un processus de fabrication détermine cette précision : plus la tolérance est élevée, moins la précision est grande, et inversement.
- La fabrication additive: Les procédés de fabrication additive présentent généralement une faible précision. En effet, l'ajout de matière est moins contrôlé que son enlèvement. De plus, la dilatation incontrôlée du matériau lors du refroidissement réduit encore davantage la précision.
- Fabrication soustractive : Les procédés de fabrication soustractive sont généralement très précis. Cela s'explique par la maîtrise des opérations d'usinage et l'utilisation d'outils de coupe de petite taille.
Matériaux pris en charge
Les procédés de fabrication additive et soustractive ne permettent pas de fabriquer tous les matériaux. Chacun de ces procédés possède des matériaux adaptés.
- La fabrication additive: Les procédés de fabrication additive sont limités en termes de choix des matériaux. Ils ne fonctionnent qu'avec quelques plastiques et métaux. Des matériaux comme le bois ne peuvent pas être fabriqués par fabrication additive.
- Fabrication soustractive : Les techniques de fabrication soustractive fonctionnent avec tous les matériaux possibles. Même des matériaux comme le bois et le verre peuvent être transformés par de nombreuses techniques de fabrication soustractive.
Fabrication de formes complexes
De nombreux produits présentent des formes complexes et des géométries élaborées. Ces formes complexes sortent de l'ensemble des formes standard telles que les sphères, les cubes, les pavés droits, etc.
- La fabrication additive: Les procédés de fabrication additive permettent de créer des formes complexes. Un moule de cette forme complexe est nécessaire pour la fabriquer par ces techniques.
- Fabrication soustractive : Les techniques de fabrication soustractive permettent également de fabriquer des pièces complexes. Grâce à leur précision accrue et à leur compatibilité multi-axes, elles peuvent créer des formes beaucoup plus difficiles.
Fabrication de pièces creuses fermées
Volume de production
Un procédé de fabrication adapté à la production à petite échelle peut ne pas convenir aux grandes séries. Les procédés de fabrication additive et soustractive présentent des performances très différentes selon les séries de production.
- La fabrication additive: La fabrication additive est idéale pour les pièces produites en petites séries. Ce procédé nécessite des moules pour la création des pièces. De plus, une étape de refroidissement est à prendre en compte.
- Fabrication soustractive : La fabrication soustractive est plus adaptée aux grandes séries. L'usinage CNC multiaxes permet de produire des pièces à très grande vitesse.
Vitesse de fabrication
Une vitesse de production plus élevée signifie un temps de fabrication plus court pour chaque pièce. Cela permet d'accroître le volume de production dans un laps de temps donné.
- La fabrication additive: La fabrication additive est plus lente que la fabrication soustractive. Cependant, elle peut s'avérer plus rapide pour les petites pièces produites en petites séries.
- Fabrication soustractive : La fabrication soustractive est généralement plus rapide que la fabrication additive. Cependant, ce procédé peut engendrer un certain délai de mise en œuvre, ce qui le rend plus adapté aux grandes séries de production. Il est également plus rapide pour la fabrication de pièces de grande taille.
Finitions de surface
La finition de surface en cours de fabrication permet d'éviter les opérations de finition secondaires. Cela engendre des économies de temps et d'argent sur le temps de production global des pièces.
- La fabrication additive: La fabrication additive ne propose pas d'options concernant les finitions de surface. La finition finale peut présenter de nombreuses imperfections. C'est pourquoi une finition secondaire est généralement nécessaire.
- Fabrication soustractive : La fabrication soustractive permet d'obtenir une finition lisse en surface. De plus, des procédés comme l'usinage CNC offrent de multiples options de finition.
Compétence d'opérateur
Les procédés nécessitant des opérateurs hautement qualifiés peuvent être difficiles ou coûteux à mettre en œuvre. Par conséquent, les compétences des opérateurs sont un critère important lors de la comparaison de deux techniques de fabrication.
- La fabrication additive: La fabrication additive ne requiert pas d'opérateur hautement qualifié, grâce à la simplicité des équipements et des machines utilisés.
- Fabrication soustractive : Les procédés de fabrication soustractive utilisent des machines lourdes comme l'usinage CNC. Par conséquent, des opérateurs qualifiés sont nécessaires.
Personnalisation
Les fonctionnalités de personnalisation sont utiles aux fabricants qui travaillent sur des processus de prototypage ou créent des produits sur mesure. La personnalisation permet également d'intégrer les commentaires des clients dans les produits.
- La fabrication additive: Les procédés de fabrication additive ne permettent aucune personnalisation. Ils utilisent des moules ou des modèles de la forme de la pièce souhaitée. Pour toute personnalisation, il faut donc recréer le moule de A à Z.
- Fabrication soustractive : Les procédés de fabrication soustractive offrent un haut degré de personnalisation. De simples modifications du programme permettent d'obtenir n'importe quelle personnalisation.
Sécurité
La sécurité du processus de fabrication est essentielle pour les employés. Il est crucial, pour les débutants ou les professionnels inexpérimentés, de bien comprendre le protocole de sécurité du processus de fabrication.
- La fabrication additive: Les procédés de fabrication additive sont relativement plus sûrs car ils n'utilisent pas d'outils tranchants. Cependant, ils peuvent dégager des fumées toxiques lors de la manipulation de matières plastiques.
- Fabrication soustractive : Les procédés de fabrication soustractive exigent une formation à la sécurité en raison du type de machines utilisées. Ces machines sont équipées d'outils tranchants pouvant facilement blesser. Par conséquent, des consignes de sécurité détaillées sont indispensables lors de leur utilisation.
Qu'est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive consiste à créer des pièces par dépôt de matière. La matière se présente initialement sous forme de filament, de résine ou de granulés. Elle est chauffée puis transformée en la pièce souhaitée grâce à différents procédés. La fabrication additive est un procédé de fabrication simple et direct.
Techniques courantes de fabrication additive
Il existe de nombreuses techniques de fabrication additive couramment utilisées. Voici quelques exemples :
- Impression 3D
- Moulage par Injection
- Extrusion de matériaux
- Fusion sur lit de poudre
- Dépôt d'énergie directe
- Jet de liant
- Lamination des feuilles
- Jet de matière
- Polymérisation par VAT
- Frittage laser direct des métaux
- Stéréolithographie
- Fusion par faisceau d'électrons
- Frittage laser sélectif
- Fusion sélective au laser
- Modélisation par dépôt en fusion
Avantages et inconvénients de la fabrication additive
Les technologies de fabrication additive présentent de nombreux avantages et inconvénients. Examinons-les un par un :
Avantages
- Réduction des déchets : Le principal avantage de ces procédés est qu'ils réduisent les déchets de matériaux.
- Outillage réduit : Le coût de l'outillage pour ces procédés est relativement faible.
- Production à la demande : Cette technique permet d'atteindre les objectifs de production à la demande.
- Délais de livraison : Les délais de livraison en fabrication additive sont relativement courts.
- Durabilité : La réduction des déchets de matériaux fait de la fabrication additive un processus durable.
- Personnalisation : Des procédés comme l'impression 3D offrent de nombreuses possibilités de personnalisation.
- Gamme de matériaux : Ces procédés permettent de traiter de nombreux matériaux différents, tels que les métaux, les plastiques et la céramique. Cependant, certains matériaux, comme le bois dur, restent incompatibles.
- Pièces complexes : La fabrication additive permet de créer des pièces complexes et des éléments internes tels que des aérations.
Désavantages
- Finitions de surface : Les pièces fabriquées selon ces procédés présentent de nombreux défauts de surface. Une finition secondaire est presque toujours nécessaire.
- Volume de production : Ces procédés ne sont pas adaptés à la production de masse.
- Contrôle de la qualité : Le contrôle de la qualité est insuffisant et manque de cohérence.
- Limitations liées aux matériaux : De nombreux matériaux ne sont pas compatibles avec les procédés de fabrication additive. Tout matériau qui ne fond pas facilement est difficilement utilisable avec ces procédés. Par conséquent, le choix des matériaux se limite principalement aux thermoplastiques et à certains métaux.
Quand utiliser la fabrication additive ?
La fabrication additive est idéale pour la production de petites pièces en petites séries. Elle est également utile pour la fabrication de pièces à géométrie interne complexe. Par exemple, elle permet de créer des pièces intégrant des systèmes de refroidissement. Les machines de fabrication additive, comme l'impression 3D, sont particulièrement adaptées aux processus de prototypage à petite échelle.
Qu'est-ce qu'un procédé de fabrication soustractif ?
Le procédé de fabrication soustractive consiste à fabriquer des pièces en enlevant de la matière. Il part d'un bloc important et en retire par usinage contrôlé . Le matériau initial peut être un bloc, un cylindre, une plaque ou toute autre forme.
Techniques de fabrication soustractive courantes
Plusieurs technologies de fabrication soustractive sont utilisées à différentes échelles dans les différents secteurs manufacturiers. Voici quelques procédés soustractifs courants :
- Fraisage CNC
- Tournant
- Tour
- Outil de découpe laser
- Outil de découpe au jet d'eau
- Forage Horizontaux
- Usinage par décharge électrique
- Meulage
- Alésage
Avantages et inconvénients de la fabrication soustractive
La fabrication soustractive est performante. Ce procédé présente toutefois quelques inconvénients mineurs. Examinons-les un par un :
Avantages de la fabrication soustractive
- Haute précision : La fabrication soustractive offre une très haute précision. Cette technologie est utilisée dans tous les domaines où la précision est primordiale.
- Commande numérique par ordinateur (CNC) : Tous les procédés soustractifs peuvent être réalisés à l’aide d’une commande numérique par ordinateur. La CNC automatise l’intégralité du processus de fabrication.
- État de surface : L’usinage CNC permet d’obtenir un état de surface extrêmement lisse. Généralement, le produit fini ne nécessite pas de finition secondaire.
- Complexité : La fabrication soustractive permet de créer des pièces aux formes très complexes. Par exemple, l’usinage CNC permet de réaliser des sculptures sur bois.
- Rapidité : Ces techniques permettent de fabriquer des pièces à très grande vitesse. Il n’est pas nécessaire d’attendre le refroidissement puisque les matériaux ne fondent pas.
- Personnalisation : Toute modification de conception peut être effectuée grâce à de petits ajustements du logiciel de CAO.
- Erreurs : La simulation logicielle de CAO peut également vérifier la présence d'erreurs lors de la phase de conception ou de programmation.
- Polyvalence : Ces techniques peuvent être appliquées à n'importe quel matériau, quelles que soient ses propriétés physiques.
- Traitement secondaire : Ces techniques ne nécessitent aucun post-traitement. Elles permettent de gagner du temps et de l’argent.
- Modifications : La fabrication soustractive permet de modifier une pièce existante. Cela peut s’avérer utile en cas de réparation.
Désavantages
- Gaspillage : Le principal inconvénient de ces procédés est la production de déchets. Ce gaspillage est amplifié lors des productions en grande série.
- Coût : Le coût des équipements de fabrication soustractive est considérablement plus élevé que celui des équipements de fabrication additive. Par conséquent, cette technique n’est pas privilégiée pour la production en petites séries.
- Impact environnemental : Un gaspillage important de ressources peut avoir des effets néfastes sur l'environnement.
- Usure des outils : L’usure des outils s’accélère en fabrication soustractive, ce qui accroît les déchets et les coûts.
- Sécurité : Les outils de coupe tranchants des procédés de fabrication soustractive peuvent présenter un risque pour la sécurité.
- Poussières de matériaux : Cette technique élimine les matériaux qui provoquent des poussières de matériaux sur le lieu de travail.
- Consommation d'énergie : Ces procédés utilisent un usinage lourd, ce qui consomme beaucoup d'électricité.
Quand utiliser la fabrication soustractive ?
La fabrication soustractive est parfaitement adaptée aux secteurs exigeant précision et régularité, comme l'automobile et l'électronique grand public. De plus, les composants nécessitant une finition de haute qualité font également appel à des procédés soustractifs.
Comment choisir entre la fabrication additive et la fabrication soustractive ?
Le choix entre fabrication additive et fabrication soustractive peut se faire en évaluant certains facteurs. Ces facteurs sont :
- Type de materielTenez compte du type de matériau requis pour votre pièce. Ce choix facilitera la décision entre fabrication additive et soustractive. Pour les thermoplastiques, la fabrication additive peut s'avérer plus économique. Pour les métaux et les alliages, les procédés soustractifs offrent de meilleurs résultats.
- Volume de productionLa fabrication soustractive est préférable pour les grandes séries de production. La fabrication additive est plus économique pour les petites séries.
- DurabilitéSi l'objectif est de minimiser les déchets, la fabrication additive est préférable. Si la durabilité peut être compromise par d'autres facteurs, l'usinage soustractif peut donner de meilleurs résultats.
- ExactitudePour une haute précision, optez pour les technologies de fabrication soustractive.
- Formation des opérateursSi votre main-d'œuvre est peu qualifiée, les procédés additifs peuvent être simples à mettre en œuvre. Si la formation n'est pas un problème, les procédés soustractifs conviennent parfaitement.
- PrixLes procédés additifs permettent de réaliser des économies pour les petites pièces produites en petites séries. Les procédés soustractifs offrent le coût le plus bas pour les pièces plus grandes et les volumes importants.
- Conception de piècesPour les pièces aux formes complexes, la fabrication soustractive peut être préférable. Pour les pièces comportant des éléments internes tels que des évents de refroidissement, la fabrication additive est la meilleure option.
Coût de la fabrication additive par rapport à la fabrication soustractive
Les procédés de fabrication additive et soustractive engendrent de nombreux coûts différents. Voici le détail de ces coûts :
- Équipement: Les machines soustractives sont considérablement plus coûteuses que les machines de fabrication additive. Cependant, les coûts d'outillage sont plus élevés pour les procédés additifs que pour les procédés soustractifs.
- Matière: Le coût des matériaux est plus élevé pour les procédés de fabrication additive. Cela s'explique par le fait que ces technologies utilisent des matériaux spécifiques pouvant supporter la chaleur.
- Traitement secondaire : Les coûts de traitement secondaire sont plus élevés pour la fabrication additive. Cela s'explique par le fait que le procédé soustractif permet d'obtenir une finition de surface lisse sur la pièce.
- La main d'oeuvre: Les procédés additifs et soustractifs sont tous deux dotés de commandes automatisées. Par conséquent, les coûts de main-d'œuvre sont généralement identiques pour chaque procédé. Il est important de noter que les capacités d'automatisation des machines à commande numérique (CNC) sont supérieures à celles des procédés additifs, grâce à leur capacité à fonctionner sur plusieurs axes.
- Electricité: Les machines de fabrication additive et soustractive fonctionnent toutes deux à l'électricité. Cependant, la consommation électrique des machines soustractives est plus élevée, ce qui entraîne une augmentation des coûts énergétiques.
- Élimination des déchets : Les procédés soustractifs engendrent des coûts supplémentaires liés à l'élimination des déchets. Une partie de ces déchets peut être recyclée, mais les coûts d'élimination restent à prévoir.
Notes
Choisir entre la fabrication additive et la fabrication soustractive n'est pas une décision simple. Chacune de ces technologies présente des avantages et des inconvénients. Par conséquent, le choix de la technologie doit se faire en fonction de l'application prévue.
3ERP peut vous aider à choisir la technologie de fabrication additive ou soustractive la plus adaptée à vos besoins. 3ERP propose des services de fabrication et de prototypage à la demande dans ces deux domaines. Les experts de 3ERP sont également à votre disposition pour répondre à toutes vos questions concernant les procédés de fabrication additive et soustractive.
Questions fréquemment posées
Voici les réponses à quelques questions courantes concernant la fabrication additive et soustractive :
La fabrication additive est-elle meilleure pour l'environnement ?
Oui, la fabrication additive est relativement plus respectueuse de l'environnement. Cela s'explique par la réduction des déchets engendrée par les procédés de fabrication additive.
