增材制造工艺可通过逐层添加材料来构建物体，而减材制造工艺则通过移除材料来制造部件。虽然减材和增材制造在本质上有所不同，但由于其应用范围存在交集，这两种工艺经常配合使用。
最初，令人琢磨不透的是如何充分利用每种技术来优化产品开发和制造过程。两种工艺都有各自表现出色的应用，例如，有的工艺可能在进行特定产量生产时更有用，有的工艺在产品开发的特定阶段中作用更为突出。
在本指南中，您会详细了解各种增材制造和减材制造技术和应用，从而帮助您决定如何在自有流程中利用这两种工艺。
减材制造
减材制造是各种受控加工和材料去除工艺的总称，这些工艺以塑料、金属或其他材料的实心块、棒、杆为加工对象，通过切割、镗孔、钻孔和磨削去除材料，最终实现成型。
这些工艺可以手动执行，或者更常见的是由计算机数控 (CNC) 进行驱动。
在 CNC 中，需要将使用 CAD 软件设计的虚拟模型输入到制造工具中。软件模拟可与用户输入相结合，并根据部件几何结构生成引导刀具的工具路径。在考虑刀具速度和材料进给速度的情况下，这些指令将向机器传达如何制作必要的切口、通道、孔以及任何其他需要去除材料的特征。CNC 工具将基于这种计算机辅助制造 (CAM) 数据制造部件，且很少需要或无需人工协助或交互。
我们通常使用减材制造工艺来制造用于制作原型、模具和成品部件的塑料或金属部件。如果应用存在严格的公差和几何结构要求，且难以使用其他传统制造方法完成成型、铸造或生产任务，那么减材制造工艺将成为理想的选择。
减材制造可提供多种材料和加工方法。较软的材料更容易加工成所需的形状，但其磨损速度更快。
减材制造工艺
| 工艺 | 材料 |
|---|---|
| CNC 加工技术（车削、钻孔、镗孔、铣削、铰孔） | 硬质热塑性塑料、热固性塑料、软金属、硬金属（工业机器） |
| 电火花加工 (EDM) | 硬金属 |
| 激光切割 | 热塑性塑料、木材、亚克力、织物、金属（工业机器） |
| 水射流切割 | 塑料、软/硬金属、石材、玻璃、复合材料 |
增材制造
不同于从较大工件中去除材料的减材工艺，增材制造或 3D 打印工艺可通过每次添加一层材料来构建物体，其中每一层都与前一层粘合，直到完成部件为止。
和减材 CNC 工具一样，增材制造技术也是根据 CAD 模型来创建部件。使用打印准备软件或切片工具软件，基本上可以实现 3D 打印模型准备过程的自动化，因此与使用 CNC 工具相比，任务设置过程更加简单、快捷。根据技术的不同，3D 打印机可以沉积材料、选择性熔化和熔合粉末，或固化液体光聚合物材料，以创建基于 CAM 数据的部件。3D 打印部件通常需要进行某种形式的清理和后处理，才能在投入使用之前达到最终的性能和外观。
增材制造是一系列工程和制造应用的理想选择，包括制作原型、制造工具和铸造模型，以及短期、过渡生产和最终部件的定制制造。3D 打印机可提供极高的设计自由度，并制造出任何其他制造方法无法实现或成本过高的复杂设计。
增材制造中最常用的材料是塑料和金属。桌面级和立式 3D 打印机提供了一种经济实惠的解决方案，可用于创建塑料部件，而金属目前仅限于与工业系统搭配使用。
增材制造工艺
| 工艺 | 材料 |
|---|---|
| 立体光刻 (SLA) | 各种树脂（热固性塑料），高强度、刚性、柔性、弹性、耐热、可浇注（类蜡）树脂 |
| 选择性激光烧结 (SLS) | 工程热塑性塑料，例如尼龙 |
| 熔融沉积成型 (FDM) | 标准的热塑性塑料，如 ABS、PLA 及其各种混合材料 |
| 材料喷涂成型 | 各种树脂（热固性塑料） |
| 粘合剂喷射成型 | 石膏（全彩）、金属 |
| 选择性激光熔化 (SLM) 或直接金属激光烧结 (DMLS) | 软、硬金属 |
| 电子束熔炼 (EBM) | 软、硬金属 |
桌面级立体光刻 (SLA) 3D 打印介绍
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选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印技术介绍
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何时使用减材制造和增材制造
虽然存在关键差异，但减材制造和增材制造并不相互排斥。事实上，这两种工艺在产品开发和制造的不同阶段经常可以搭配使用。
例如，原型制造过程经常会同时采用增材和减材工具。早期的概念模型和原型通常会使用立体光刻 (SLA) 或选择性激光烧结 (SLS) 等塑料增材制造工艺进行生产；这样不仅经济实惠，而且生产速度更快。3D 打印为塑料部件的功能性原型制造提供了种类繁多的材料选择。增材技术通常也更适合小型部件和高度复杂或精细的设计。
在开发过程的后期阶段，如果需要提高生产规模，则减材工艺会更具有竞争力。减材制造适合生产较大且结构较为简单的物体。减材制造在表面处理方面具有丰富的选择以及出色的加工速度，因此是生产成品部件最常见的选择。由于金属 3D 打印部件的成本高得令人望而却步，减材工艺成为了处理最复杂的设计之外的所有金属部件的更佳选择。
在制造业中，减材和增材工艺通常能够在工具、夹具、固定装置、支架、模具和模型的生产过程中相互起到补充作用。制造商通常会将塑料 3D 打印部件用于快速、定制、小批量或替换部件生产，并选择将减材金属工艺用于大批量生产，或制作可承受更极端机械应力和应变的部件。
在生产过程中同时使用增材和减材制造即为混合工艺。该工艺使产品设计师和制造商能够将增材制造的多功能性和快速周转时间与减材生产部件的强度相结合。
增材制造与减材制造系统
增材和减材技术均可分为多种形式，其成本和功能各不相同，其应用范围涵盖了桌面级机器以及大型工业设备。您最终选择的技术应该是对您的业务需求和应用最有助益的技术。
| 增材制造 | 减材制造 | |
|---|---|---|
| 设备成本 | 专业的桌面级塑料打印机起售价为 3500 美元。大型金属工业机器起售价约为 40 万美元。 | 用于车间的小型 CNC 机器起售价约为 2000 美元。更先进的车间工具则远不止于此，具体取决于轴的数量、功能、部件尺寸，以及特定材料所需的工具。 |
| 培训 | 桌面级打印机几乎可以即插即用，但需要针对成型设置、维护、机器操作和后处理进行小规模培训。工业增材制造系统需要用到专门的工作人员，并需要对其进行大量培训。 | 小型 CNC 机器需要针对软件、工作设置、维护、机器操作和表面处理进行适当培训。较大的工业级增材制造系统需要用到专门的工作人员，并需要对其进行大量培训。 |
| 设施需求 | 桌面级机器适用于办公室，而立式系统则适用于空间适中的车间环境。工业级 3D 打印机通常需要专用空间或配备 HVAC 控制的房间。 | 小型 CNC 机器适用于车间。工业系统则需要更大的专用空间。 |
| 辅助设备 | 用于清洁、清洗、后固化和后处理（具体取决于工艺）的工具和（一些自动化的）系统。 | 各种模具。较为先进的系统可实现一些自动化过程，如工具更换、碎屑的清理与处理以及冷却剂管理。 |
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