Stampa 3D è una tecnologia in rapida crescita con molti vantaggi rispetto ai metodi di produzione tradizionali. Tuttavia ha i suoi problemi, incluso il fatto che la stampa 3D non può essere utilizzata efficacemente per la produzione di massa ed è limitata in termini di velocità e accessibilità. Un'altra tecnica di produzione per la produzione medio-bassa è la lavorazione CNC (controllo numerico computerizzato), una tecnica sottrattiva abbastanza comune per la creazione di parti. Abbiamo deciso di confrontare i vantaggi e gli svantaggi di ciascun metodo per stabilire dove queste tecnologie sono più appropriate.

Produzione sottrattiva vs produzione additiva

La differenza fondamentale tra la stampa 3D e la lavorazione CNC è che la stampa 3D è una forma di produzione additiva, mentre la lavorazione CNC è sottrattiva. Ciò significa che la lavorazione CNC inizia con un blocco di materiale (chiamato pezzo grezzo) e taglia via il materiale per creare la parte finita. Per fare questo, vengono utilizzate frese e strumenti di filatura per modellare il pezzo. Alcuni vantaggi della lavorazione CNC includono una grande precisione dimensionale e molti materiali compatibili, tra cui legno, metalli e plastica. La stampa 3D, o produzione additiva, comporta la creazione di parti strato per strato utilizzando materiali come filamenti di plastica (FDM), resine (SLA/DLP), polveri di plastica o metallo (SLS/DMLS/SLM). Utilizzando una fonte di energia come un laser o un estrusore riscaldato, gli strati di questi materiali vengono solidificati per formare la parte finita. I vantaggi della stampa 3D includono la sua libertà di forma, applicazioni in molti settori, precisione, velocità e capacità di ridurre i costi e il peso delle parti.

Principali somiglianze tra stampa 3D e lavorazione CNC

La lavorazione CNC e la stampa 3D hanno alcune cose fondamentali in comune:

Realizzano prodotti 3D basati su modelli 3D.

Lo fanno seguendo le istruzioni di un computer.

Sono compatibili con i tipi di file STL e OBJ.

Sono all'avanguardia della tecnologia.

Sono comuni oggi.

Al di là di queste somiglianze di base, tuttavia, la lavorazione CNC e la stampa 3D soddisfano esigenze ampiamente diverse e offrono vantaggi diversi.

Differenze chiave tra stampa 3D e fresatura CNC

Ci sono anche diversi fattori importanti che differenziano i due processi.

1. Spreco

Una delle principali differenze tra produzione additiva e sottrattiva è la quantità di rifiuti che producono. Poiché la lavorazione CNC sottrae materiale, finisce per produrre molti rifiuti impossibili da riciclare. Come puoi immaginare, la pulizia tende ad essere disordinata. Le stampanti 3D, tuttavia, utilizzano solo la quantità precisa di materiale necessario per produrre la parte, quindi non è necessaria alcuna pulizia successiva. Le stampanti 3D producono anche meno rumore, poiché non vibrano durante la produzione.

2. Tipi di file

Fatta eccezione per i due formati di file sopra menzionati, la lavorazione CNC e la stampa 3D utilizzano tipi di file che non sono compatibili tra loro.

3. Dimensione delle parti

Con la fresatura CNC è possibile realizzare un'ampia gamma di parti di dimensioni diverse. Nella stampa 3D, invece, le parti realizzate non possono essere più grandi del piano di stampa. È possibile produrre componenti di grandi dimensioni con una stampante 3D, ma ciò comporterebbe la suddivisione del componente in parti più piccole, la stampa di tali parti separatamente e il successivo assemblaggio. Inutile dire che questo aggiunge una grande quantità di tempo al processo di produzione.

4. Disponibilità materiale

La produzione CNC può lavorare con una vasta gamma di materiali, come leghe metalliche, legno, acrilici, schiuma modellabile e termoplastica. Le stampanti 3D, al contrario, lavorano con un numero più limitato di materiali, utilizzando principalmente plastiche, metalli e polimeri. Non possono lavorare con metalli con punti di fusione elevati. Oltre ad accogliere molti materiali, le macchine CNC sono anche facili da adattare per utilizzare nuovi materiali. Una stampante 3D, invece, può lavorare solo con un materiale.

5. Velocità

Un'altra differenza fondamentale tra CNC e produzione additiva è la velocità. Quando si tratta di produrre in serie un prodotto, la lavorazione CNC è più veloce perché comporta una catena di montaggio di macchine che producono ogni parte. Una singola stampante 3D realizza l'intero prodotto dall'inizio alla fine, il che lo rende meno adatto alla produzione su larga scala.

6. Produzione

La lavorazione CNC è più precisa, fornendo precisione al micrometro più vicino. Questo perché le macchine CNC hanno una maggiore capacità di tolleranza. La stampa 3D è ancora lontana dal raggiungere questo livello di precisione.

7. Ripetibilità

Le macchine CNC possono produrre costantemente un prodotto allo stesso modo ogni volta.

8. Qualità

A causa della loro maggiore tolleranza, le macchine CNC possono produrre prodotti con un aspetto più lucido. I materiali non si deformano durante la produzione. Le parti realizzate con stampanti 3D, tuttavia, tendono a piegarsi e deformarsi e le linee degli strati possono essere visibili, specialmente attorno alle curve. Sebbene alcune stampanti 3D promettano un alto grado di precisione, a volte riescono comunque a fallire. Entrambi i metodi di produzione hanno limitazioni geometriche. Il CNC, ad esempio, può produrre pareti molto sottili, ma la stampa 3D ha dei limiti in questo senso e la dimensione del suo effettore finale spesso ne determina l'abilità.

Qual è il modo migliore per produrre complessiparti?

La complessità delle parti è un fattore importante da considerare quando si sceglie tra la stampa 3D e la lavorazione CNC. Entrambe le tecnologie hanno la loro quota di limiti di progettazione, sebbene le macchine CNC possano produrre molte meno geometrie.

La lavorazione CNC comporta diverse limitazioni di progettazione chiave, tra cui l'accesso e le distanze degli utensili, i punti di presa o di montaggio, nonché l'impossibilità di lavorare angoli squadrati a causa della geometria dell'utensile. Alcune geometrie sono persino impossibili da produrre con il CNC, poiché gli strumenti non possono accedere a tutte le superfici del pezzo. Questo vale anche per i sistemi a 5 assi.

La maggior parte delle geometrie richiede che l'operatore ruoti la parte in modo che gli strumenti possano accedere a lati e angoli diversi. Il riposizionamento aumenta la lavorazione e il tempo di manodopera e, in alcuni casi, sono necessarie maschere e fissaggi. Tutti questi fattori aumenteranno il prezzo finale della parte.

Rispetto al CNC, la stampa 3D può produrre parti con pochissime limitazioni geometriche. Potrebbero essere necessarie strutture di supporto per processi come FDM, ma un po' di post-elaborazione in più non diminuisce l'ampia libertà di progettazione e la capacità di complessità che si ottengono con la stampa 3D.

Inoltre, i processi di fusione a letto di polvere a base di polimeri come SLS e MJF possono produrre geometrie organiche a forma libera senza la necessità di strutture di supporto. La capacità di produrre geometrie altamente complesse con relativa facilità è uno dei principali punti di forza della stampa 3D.

I migliori consigli e trucchi per scegliere tra stampa 3D e lavorazione CNC

Selezionare la giusta tecnologia di produzione per le tue parti personalizzate può sembrare una sfida insormontabile, ma non è necessario. Abbiamo messo insieme alcune regole pratiche essenziali da seguire se stai affrontando questa decisione.

Scegli la lavorazione CNC se produci parti in quantità medio-alte (250-500 parti) con geometrie relativamente semplici

Scegli la stampa 3D per quantità inferiori di parti o prototipi singoli e se i tuoi progetti hanno geometrie complesse

Quando si considerano i metalli, il CNC può essere competitivo in termini di prezzo anche per piccole quantità, ma si applicano ancora limitazioni geometriche

Se stai stampando più di 500 parti o giù di lì, forse prendi in considerazione altre tecnologie come lo stampaggio a iniezione (o un mix di 3DP o CNC e un processo di formatura)

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