CNC加工與3D列印是工業(yè)制造中常見的加工方式，兩種加工的生產(chǎn)方式不同，各具特色，對于工業(yè)生產(chǎn)都能帶來很大的幫助。CNC加工是減材制造，而3D列印是增材制造。因此在選擇制造方式之前，必須仔細考量到一些事，包含生產(chǎn)的規(guī)模大小、產(chǎn)品的發(fā)展歷程、工作時間，以及整體的預(yù)算。

減材制造是什么？

減材制造指在cnc加工生產(chǎn)過程中，透過減少材料以達成加工的目的，最常見的減材制造方式為電腦數(shù)值控制加工（CNC加工制造）。減材制造的歷史，可追溯至1940年代。工程師帕森斯（John T.Parsons）為了達成復(fù)雜性高、重復(fù)性高、精準度高的生產(chǎn)設(shè)計，而開發(fā)了第一臺的數(shù)值控制機。

減材制造的過程中，透過切割、鉆孔、研磨等方式，逐步去除金屬、塑料、木材等原料，以完成加工制造。盡管這些過程均能以人力加工來完成，但手動加工、量測、削減免不了會有誤差的問題。且生產(chǎn)所需的時間成本、人力成本較高，因此在工業(yè)制造上，大多倚靠CNC加工進行生產(chǎn)。其他的常見的減材制造方式還有，雷射切割、水刀切割、放電加工、電漿切割，這些方法大多用在平面加工。

在CNC加工中，生產(chǎn)的過程由電腦進行數(shù)值控制，包含利用CAD軟體設(shè)計產(chǎn)品，并以CAM軟體操控CNC加工機器，，以生產(chǎn)出幾何形形。

CNC加工發(fā)展至今已超過80余年，隨著科技的更迭，CNC加工的適用領(lǐng)域非常廣泛，由于在加工的過程中，必須削減原料以完成產(chǎn)品生產(chǎn)。近十年來加工方式推陳出新，在工業(yè)制造上發(fā)展出許多新的加工制造方法，但減材制造仍是最常見、最廣泛使用的加工方式。

增材制造是什么？

增材制造指在加工過程中，透過增加材料──通常是以層層堆疊的方式──完成加工制造。增材制造最早在1981年名古屋市工業(yè)研究所的小玉秀男所發(fā)明的，并在1980年代開始發(fā)展。于今已有超過四十年的發(fā)展歷程，技術(shù)也逐漸成熟、可靠，并逐漸將使用范圍擴展到各個領(lǐng)域，包含機械、醫(yī)療相關(guān)的制造上。

增材制造的生產(chǎn)過程與減材制造類似，以3D列印來說，第一步是在CAD軟體上設(shè)計產(chǎn)品，接著將產(chǎn)品相關(guān)的資料，匯出∕下載STL檔，以便后續(xù)3D列印時使用。第三步是選擇材料，常見的3D列印材料有ABS、PLA、PETG、尼龍、TPU、PVA、HIPS，或其他塑料聚合物。接著設(shè)定函數(shù)、轉(zhuǎn)出G碼后，就可以開始3D列印了。

增材制造包含3D列印、分層制造、直接數(shù)值生產(chǎn)，最常見的增材制造方式為3D列印。3D列印機會先將原料融化之后，逐層沉積，直到完成成品。增材制造所使用的原料目前仍以塑料聚合物為主，但未來也有機會大量的運用到金屬加工上。

減材制造的用途

減材制造適用的材料種類多元，包含金屬、塑膠及其合成物、木材、皮革等。減材制造幾乎能處理任何的形狀，包含平面、孔洞、圓柱體、螺紋、槽等，且能以小于0.025mm的公差生產(chǎn)，具高度精準性，并達到成品的平整圓滑。

由于減材制造是利用削減原料的方式進行加工，因此在加工過程必定會產(chǎn)生材料浪費，縱使能夠回收利用，這些材料仍是廢料。且與增材制造相比，減材制造在生產(chǎn)零件時需要耗費更多時間。

即便使用工業(yè)級的機器，3D列印技術(shù)在現(xiàn)階段仍無法避免產(chǎn)品強度與品質(zhì)不均的現(xiàn)象。相較之下，CNC加工的產(chǎn)品品質(zhì)較穩(wěn)定，也能承受較嚴格的工程要求，因此大多數(shù)高度精密的工業(yè)，如航太工業(yè)，仍是使用CNC加工技術(shù)來生產(chǎn)制造。

增材制造的用途

市場預(yù)估2026年，增材制造市場預(yù)計將拓展到14.4%，預(yù)估市場總額會來到2兆美元。愈來愈多企業(yè)投入資金，加速增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

增材制造在材料使用上，大多是以塑料材料為主，例如PLA、ABS、PETG、尼龍、TPE、PC為主，也可以碳纖維、金屬、陶瓷等材料進行制作，但成本較塑料材料高（有關(guān)部分材料的介紹詳見這一篇）。公差的部分通常在±0.2mm或±0.1mm以下。

由于增材制造是靠著材料的疊加來生產(chǎn)，比起減材制造能有效減少廢棄物的產(chǎn)生，但由于是以疊加的方式制成，因此在射出之后，需要經(jīng)過拋光的手續(xù)，來確保成品的平滑。一般而言，整個生產(chǎn)過程也會比減材制造，速度較快。生產(chǎn)高度自動化，對于人力的需求較少。

減材制造適合生產(chǎn)對于以減輕重量為訴求的塑料加工，或是中空的物體，以及數(shù)量少且須高度專業(yè)化的產(chǎn)品，如小型航空引擎或零件。

特性與用途比較

增材制造的成熟，讓小零件的制造變得更有生產(chǎn)效率，除了能夠制造更復(fù)雜的幾何圖形，甚至可以達到一些射出成型無法處理的生產(chǎn)。盡管增材制造已經(jīng)是一項成熟的技術(shù)，過去數(shù)十年間也投入了很多資金研發(fā)，但現(xiàn)階段實務(wù)上仍有限制，例如增材制造適用的材料種類，比起減材制造侷限較多，工程師在設(shè)計上要將這些限制考慮進去，確保成品的品質(zhì)。在強度、熱阻、平滑度上，增材制造的無法做到減材制造的產(chǎn)品品質(zhì)。此外，如果要以增材制造進行金屬加工，則成本較減材制造高上許多。

即使增材制造能完成過去僅能有減材制造才辦得到的事，但普遍相信減材制造的地位并不會因此動搖，傳統(tǒng)的減材制造能夠處理的加工種類更成熟，且適用的材料種類最多。盡管增材制造現(xiàn)已經(jīng)能處理金屬加工，但是減材制造的加工方式，能夠保留較多材料特性，成品也較增材制造強韌。

兩者現(xiàn)在均會用在樣品制造，通常體積較大的樣品，會偏好使用減材制造的方式生產(chǎn)；體積小的小零件，則能以增材制造的方式制作。

結(jié)語

盡管減材制造與增材制造在許多使用上重疊，兩者的使用時機與加工范圍仍有差異。減材制造較擅長處理金屬加工，且生產(chǎn)成品的誤差值較??；增材制造能夠有效減少材料的耗損，適合生產(chǎn)重量輕的塑料加工。

目前減材制造仍具較大的規(guī)模，并肩負較多種生產(chǎn)模式。增材制造雖稱不上新興產(chǎn)業(yè)，但仍吸引相當多的投資與目光，因此未來勢必會有更多突破性的成果。