La lavorazione a controllo numerico computerizzato (CNC) è un processo di produzione tradizionale versatile e ad alta precisione, ideale per cicli di produzione di volumi medio-alti di parti complesse. Lavorazione CNC è una tecnica di produzione per la rimozione di materiale. Utilizza utensili da taglio affilati, disponibili in una varietà di forme e dimensioni, controllati con precisione da un computer. Insieme a Prototipazione rapida con macchina CNC, i produttori possono produrre rapidamente prototipi e parti durevoli per applicazioni specifiche.

La selezione dei materiali è una parte incredibilmente importante di qualsiasi processo di produzione, ma gli ingegneri e i team di prodotto devono essere particolarmente diligenti quando si tratta di selezionare i materiali per la lavorazione CNC. Poiché questo processo è compatibile con un'ampia varietà di materiali, dal metallo alla fibra di vetro al legno, è facile scegliere erroneamente un materiale sufficiente per il progetto ma non il più adatto. In questo articolo, toccheremo le considerazioni chiave per la selezione dei materiali di lavorazione CNC e forniremo una panoramica di alcune opzioni comuni.

Considerazioni chiave per la scelta dei materiali di lavorazione CNC

Prima di entrare nei dettagli della selezione dei materiali, i team di prodotto devono prima fare il punto sui requisiti del progetto. Inizia considerando queste quattro domande:

1. Come verrà utilizzata la parte?

Gli ingegneri devono considerare l'uso finale della loro parte e dove verrà utilizzata, poiché questi fattori avranno un impatto significativo sulla selezione dei materiali. Ad esempio, l'acciaio inossidabile e l'acciaio al carbonio sono entrambi adatti alla lavorazione CNC, ma solo l'acciaio inossidabile è naturalmente resistente alla corrosione. La scelta del tipo sbagliato di acciaio qui comprometterebbe la longevità di una parte. Anche FDA, FAA e qualsiasi regolamentazione specifica del settore dovrebbero essere al primo posto.

2. Il peso è importante?

Se una parte deve essere leggera, un requisito comune durante la produzione di applicazioni automobilistiche e aerospaziali - sono disponibili molte opzioni di metallo a bassa densità. I produttori potrebbero anche prendere in considerazione l'utilizzo di una plastica come l'ABS per mantenere basso il peso se sono disposti a sacrificare la forza.

3. La parte richiede elevata robustezza o resistenza al calore?

La forza può essere misurata in molti modi diversi (resistenza alla trazione, resistenza all'usura, ecc.), quindi gli ingegneri dovrebbero determinare quale tipo di forza - e in che misura è importante - è richiesta per la loro parte. Questi parametri avranno un impatto sulla dimensione del pool di materiali vitali. Allo stesso modo, i requisiti di temperatura escluderanno alcuni materiali fin dall'inizio. Gli ingegneri dovrebbero anche pensare se la loro parte sarà esposta a temperature fluttuanti, poiché quasi tutti i materiali si espandono o si contraggono in risposta ai cambiamenti di temperatura.

4. Qual è il budget del progetto?

I costi dei materiali influenzano quasi sempre la selezione dei materiali. L'obiettivo della maggior parte dei team di prodotto è selezionare un materiale che massimizzi le proprietà e le prestazioni del materiale desiderate riducendo al minimo le spese. I costi dei materiali sono particolarmente importanti quando si tratta di lavorazione CNC perché questo processo produce una quantità relativamente grande di materiale di scarto. Alcuni materiali, come i metalli speciali, sono estremamente costosi, il che potrebbe avere un impatto notevole sull'efficienza in termini di costi dell'intero progetto, considerando la produzione di materiale di scarto. Gli ingegneri dovrebbero valutare attentamente il loro budget prima di prendere qualsiasi decisione finale.

Quali materiali possono essere utilizzati in una macchina CNC?

Una domanda migliore potrebbe effettivamente essere quali materiali non possono essere utilizzati. Le macchine CNC tagliano quasi tutti i materiali a cui puoi pensare. Sebbene sia possibile utilizzare un'ampia gamma di materiali in una macchina CNC, i materiali più comunemente utilizzati sono:

Metalli: come alluminio, ottone o acciaio

Materie plastiche: come acetale (POM), acrilici (PMMA), policarbonato (PC) e polipropilene (PP)

Legno: come legno duro, compensato o legno tenero

Schiuma: come la schiuma da intaglio e la schiuma rigida, che tendono ad essere più leggere ma resistenti.

Poiché qualsiasi materiale, metallo o plastica, abbastanza duro per la lavorazione può essere utilizzato per la produzione CNC, i team di prodotto hanno solo l'imbarazzo della scelta. Questo breve elenco fornisce una breve panoramica di alcuni dei materiali metallici più comuni utilizzati oggi nella produzione CNC.

• Acciaio inossidabile 303 – Forse la cosa più importante da sapere sull'acciaio inossidabile 303 è che sembra molto simile ad altri acciai inossidabili, quindi è fondamentale testare il materiale per assicurarsi che sia effettivamente acciaio inossidabile 303. Altri materiali in acciaio inossidabile possono riposare molto facilmente, che non è l'ideale per i prodotti. A causa dello zolfo utilizzato per produrre il materiale, l'acciaio inossidabile 303 non è l'ideale per la formatura a freddo o per il trattamento termico. Questo materiale viene spesso utilizzato per dadi, bulloni, alberi e ingranaggi.
• Acciaio inossidabile 304 – L'acciaio inossidabile 304, a volte indicato come 18/8, è la forma più comune di acciaio inossidabile. 304 è molto tenace, non magnetico, facilmente lavorabile e tipicamente resistente alla corrosione, il che lo rende ideale per accessori da cucina, serbatoi e tubi utilizzati nell'industria, nell'architettura e nel settore automobilistico. Si trova in un'ampia varietà di parti di consumo e industriali eprodotti. Gli inossidabili 303 e 304 hanno una metallurgia quasi identica, 303 di solito ha un piccolo contenuto di zolfo per facilitare la lavorazione ed è tipicamente solo per barre tonde; mentre 304 è principalmente per fogli, lastre e supporti piatti. Questi due materiali sono effettivamente intercambiabili.
• Acciaio inossidabile 316 – Spesso considerato un acciaio inossidabile marino, il 316 è resistente e facile da saldare. Il materiale è molto resistente alla corrosione, il che lo rende ideale per l'architettura, i raccordi marini, i tubi industriali e gli scopi automobilistici.
• Alluminio 6061 – Questo è il grado di alluminio per uso generico più comune ed è tipicamente utilizzato per ricambi auto, telai di biciclette, articoli sportivi, telai per veicoli RC e altro ancora. Simile ad altre leghe di alluminio, ha un buon rapporto resistenza/peso ed è naturalmente resistente alla corrosione atmosferica. Sebbene questo materiale abbia una grande lavorabilità e lavorabilità, può essere più costoso di altri metalli. Inoltre, non funziona altrettanto bene se esposto ad acqua salata o altri prodotti chimici, che è qualcosa da tenere a mente a seconda dell'uso del prodotto.
• Alluminio 7075 – All'estremità superiore dei gradi di alluminio, 7075 è una delle leghe di alluminio più resistenti. A differenza del 6061, l'alluminio 7075 ha una lavorabilità media grazie alla sua resistenza, che rende difficile piegarsi in forme difficili e complesse. Il materiale è ideale per attrezzature ricreative ad alta resistenza e telai di automobili e aerospaziali, applicazioni che richiedono un metallo sottoposto a sollecitazioni regolari. Tuttavia, dovrebbe essere evitato nei casi in cui è richiesta la saldatura.
• Magnesio AZ31 – Una lega con alluminio e zinco, il magnesio AZ31 è fino al 35 percento più leggero dell'alluminio con la stessa resistenza. Tuttavia, questo materiale è in genere più costoso e viene spesso utilizzato per i componenti degli aeromobili. Sebbene il materiale sia facile da lavorare, ha proprietà infiammabili. Grazie alla sua leggerezza e alle sue elevate capacità di resistenza, viene spesso utilizzato anche per custodie per laptop, utensili elettrici, corpi macchina e altri usi in casa.
• Acciaio al carbonio 1045 – Questo materiale forte e tenace è un tipo di acciaio dolce, spesso meno costoso degli acciai inossidabili. Il materiale può essere indurito e trattato termicamente, rendendolo facile da lavorare e saldare. Viene spesso utilizzato in applicazioni industriali e parti meccaniche che richiedono un elevato grado di tenacità e resistenza, ad esempio per dadi e bulloni, ingranaggi, alberi e bielle.
• Titanio – Forse il più noto per la sua elevata resistenza, leggerezza e tenacità, il titanio può essere facilmente saldato e anodizzato per protezione e aspetto. Tuttavia, non si lucida bene ed è un cattivo conduttore di elettricità, sebbene sia un buon conduttore di calore. Questo materiale è in genere più costoso di altri metalli. È abbondante nella crosta terrestre, ma difficile da raffinare. È più comunemente usato per applicazioni militari, aerospaziali, industriali e biomediche.
• Ottone - L'ottone si trova comunemente nei raccordi idraulici, nell'arredamento della casa e negli strumenti musicali, in gran parte grazie al suo materiale morbido e alla facile lavorabilità. A causa dell'elevata lucentezza dell'ottone, si trova spesso nelle applicazioni cosmetiche e costituisce un bel materiale da utilizzare per l'arredamento della casa. Inoltre, non si accende quando viene colpito da un altro metallo, il che lo rende ideale per l'uso in ambienti potenzialmente esplosivi. L'ottone a taglio libero storicamente aveva aggiunto piombo per aiutare con la lavorazione, ma ora può essere trovato senza piombo. L'ottone navale è in genere molto più difficile da lavorare rispetto all'ottone "a taglio libero", ma può essere lucidato molto bene. È anche naturalmente resistente alla corrosione in mare.

Approfitta dei consigli degli esperti sulla selezione dei materiali

Questo non è un elenco esaustivo, ma è chiaro che la lavorazione CNC è un processo di produzione estremamente versatile che richiede un'attenta valutazione dei requisiti del progetto al fine di selezionare un materiale più adatto per la parte in questione. Tuttavia, raggiungere l'equilibrio ideale tra costi, qualità e tempo può essere difficile.

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