Lavorazione CNC e stampa 3D: Confronto dettagliato

Se state realizzando pezzi lavorati e state cercando di scegliere tra la lavorazione CNC e la stampa 3D, è bene sapere come funziona ciascun processo. In questo blog parliamo del confronto tra lavorazione CNC e stampa 3D.

Qual è la differenza tra produzione sottrattiva e additiva?

La lavorazione CNC è di tipo sottrattivo: si taglia il materiale da un blocco solido per realizzare un pezzo. Esiste da molto tempo e funziona bene sia per i prototipi che per i pezzi finali.

La stampa 3D è di tipo additivo: si costruiscono pezzi strato per strato utilizzando plastica, metallo o materiale simile alla gomma. È più recente ed è stata utilizzata principalmente per la produzione rapida di pezzi personalizzati e prototipi, ma ora è adatta anche alla piccola e media produzione, soprattutto se il pezzo è complesso.

Continuate a leggere per avere maggiori dettagli sulla differenza tra CNC e stampa 3D.

Che cos'è la lavorazione CNC?

Lavorazione CNC è l'abbreviazione di Computer Numerical Control machining (lavorazione a controllo numerico). Come già detto, si tratta di un modo per produrre pezzi tagliando il materiale da un blocco solido. Un computer controlla gli utensili, in modo da ottenere pezzi molto precisi e dettagliati. Si può utilizzare per realizzare un solo pezzo, come un prototipo, o molti pezzi uguali per la produzione di massa.

Questo metodo è nato negli anni '50 al MIT e ha cambiato il modo in cui si producono le cose, perché ha reso il processo più veloce e più preciso.

Il processo inizia con la progettazione del pezzo tramite software CAD. Poi si trasforma il progetto in istruzioni utilizzando il software CAM. Queste istruzioni, chiamate codice G, indicano alla macchina cosa fare. La macchina CNC legge il codice G e utilizza strumenti affilati per tagliare il pezzo da un blocco solido. Si muove in diverse direzioni per realizzare forme dettagliate e i motori la aiutano a tagliare con estrema precisione.

Macchine CNC comuni e loro funzioni

Di seguito, illustriamo i più comuni e il loro funzionamento.

Mulini CNC: Queste macchine utilizzano strumenti di filatura per tagliare e modellare materiali come il metallo o la plastica. Se dovete realizzare pezzi dettagliati con forme complesse, questa è la macchina che fa per voi. Viene spesso utilizzata quando è necessaria un'elevata precisione.

Torni CNC: I torni fanno ruotare il materiale mentre un utensile lo modella. Sono ideali per la produzione di oggetti rotondi come bulloni o alberi. Sono molto utilizzati per la produzione di parti di automobili e aeroplani.

Trapani CNC: Queste macchine sono utilizzate per realizzare fori di dimensioni e posizioni precise. Vengono spesso utilizzate insieme ad altre macchine quando si realizzano pezzi che necessitano di fori perfetti.

Smerigliatrici CNC: Le smerigliatrici utilizzano ruote ruvide per levigare le superfici metalliche. Se si lavora su parti che necessitano di una finitura lucida o liscia, come gli utensili o le parti di un'automobile, si utilizza questa smerigliatrice.

Taglierine al plasma e laser: Le frese al plasma utilizzano gas caldo per tagliare il metallo. Le taglierine laser utilizzano una luce focalizzata per eseguire tagli puliti e dettagliati. Entrambe sono ottime per tagliare la lamiera e creare progetti senza sprecare molto materiale.

Oltre a questi tipi, possiamo anche classificare le macchine CNC in base al modo in cui si muovono nelle diverse direzioni, in quanto forniscono diversi livelli di dettaglio. Ecco come funziona il sistema di assi:

Macchine a 3 assi: Si muovono su/giù, a sinistra/destra e avanti/indietro. Perfetti per forme semplici e superfici piane.

Macchine a 4 assi: Aggiungono una rotazione a una delle direzioni. Questo aiuta a lavorare su pezzi con forme più complesse, come curve o fori angolati.

Macchine a 5 assi: Possono muoversi in cinque direzioni. Offrono il massimo controllo e si utilizzano quando servono pezzi superdettagliati e di alta precisione.

Che cos'è la stampa 3D?

Stampa 3D è nato negli anni '80 come metodo per creare oggetti aggiungendo materiale strato per strato. È possibile creare forme difficili da realizzare con gli strumenti normali. Nel corso degli anni si è sviluppato molto e continua a migliorare.

Attualmente si parte da un modello 3D, solitamente realizzato con un software CAD o scansionato da un oggetto reale. Poi, un programma verifica la presenza di errori nel progetto. Successivamente, uno slicer suddivide il modello in strati sottili e crea un file G-code. Questo file indica alla stampante come costruire l'oggetto strato per strato.

A differenza delle macchine CNC che tagliano via il materiale, la stampa 3D aggiunge solo ciò che è necessario. Questo significa meno scarti.

Tipi comuni di tecnologie di stampa 3D

Il modo in cui viene aggiunto il materiale dipende dal tipo di stampante 3D in uso. Ecco come funziona per i principali tipi:

FDM: Si inserisce il filamento di plastica. La stampante lo riscalda e lo stende a strati.

SLA: Si utilizza una resina liquida. Una luce UV la indurisce strato per strato.

SLS: Si inizia con la polvere. Un laser fonde la polvere per costruire la forma.

Fattori chiave nella scelta tra la lavorazione CNC e la stampa 3D

Quando dovete decidere tra la lavorazione CNC e la stampa 3D, pensate a ciò di cui avete realmente bisogno. Avete bisogno di qualcosa di personalizzato? Avete bisogno di qualcosa di veloce? Quanto potete spendere? Deve essere super preciso?

Entrambi i metodi sono validi, ma uno potrebbe essere più adatto al vostro progetto rispetto all'altro.

Geometria e dimensioni delle parti

Affrontiamo il problema di quale sia il modo migliore per produrre pezzi complessi. Se il vostro pezzo ha una forma complicata o dettagli minuscoli, usate la stampa 3D. Se il pezzo è semplice e deve essere molto preciso, utilizzare la lavorazione CNC.

Quando si parla di dimensioni dei pezzi con la CNC, il dettaglio più piccolo che si può tagliare dipende dalla dimensione dell'utensile. Con la stampa 3D, la forma più piccola che si può stampare dipende dalle dimensioni dell'ugello. La maggior parte delle stampanti 3D può realizzare elementi di dimensioni comprese tra 1 e 3,2 mm.

Tipi di file

Utilizzo della lavorazione CNC CAD file, solitamente in 2D, pronti per essere tagliati o modellati dalla macchina. La stampa 3D utilizza file digitali come STL o OBJ; questi file sono facili da modificare se è necessario apportare rapidi cambiamenti al progetto.

Tempi di consegna

La lavorazione a controllo numerico potrebbe richiedere più tempo perché richiede più tempo per l'impostazione. La stampa 3D è più veloce, soprattutto per i pezzi unici, i prototipi e le piccole serie.

Flessibilità del design

La lavorazione CNC funziona bene per la produzione di grandi lotti di pezzi identici, ma se si desidera la personalizzazione, è meglio la stampa 3D. Nella stampa 3D è possibile modificare facilmente il design di ogni pezzo.

Ripetibilità

La lavorazione CNC è ottima per ripetere più volte lo stesso pezzo con grande precisione. La stampa 3D può ripetere i progetti, ma la qualità può variare a seconda della stampante e del materiale utilizzato.

Velocità e volume dei prodotti

La lavorazione CNC è più veloce se si devono produrre molti pezzi contemporaneamente. È ideale per la produzione di volumi medi o elevati.

La stampa 3D è migliore per le piccole serie o i prototipi. È più lenta per la produzione di massa, ma funziona bene quando servono solo pochi pezzi.

Materiale

La lavorazione CNC funziona con molti materiali, come metalli (alluminio, acciaio, titanio) e plastiche (ABS, Nylon, PEEK). Può anche trattare legno e materiali speciali.

La stampa 3D utilizza principalmente materie plastiche come il PLA e l'ABS, ma può anche trattare alcuni metalli come l'alluminio e il titanio. Alcuni materiali, come le superleghe, sono difficili da stampare e potrebbero non essere così resistenti come quelli realizzati con il CNC.

Costo

Per quanto riguarda i costi della stampa 3D rispetto a quelli del CNC, la lavorazione CNC ha costi iniziali più elevati a causa delle attrezzature e della manodopera specializzata, ma diventa più economica per ogni pezzo quando se ne producono molti.

La stampa 3D è più economica all'inizio, in quanto richiede una minore quantità di attrezzature e di strumenti, ma il costo per pezzo rimane lo stesso, quindi non è altrettanto conveniente per la produzione di grandi dimensioni.

Qualità

La lavorazione CNC produce pezzi precisi e di alta qualità con superfici lisce. Se avete bisogno di pezzi robusti e durevoli, il CNC è la scelta migliore.

Anche la stampa 3D può produrre buoni pezzi, ma potrebbe richiedere una rifinitura supplementare. La resistenza di questi pezzi potrebbe non essere pari a quella ottenuta con la lavorazione CNC.

Confronto rapido tra lavorazione CNC e stampa 3D

Pro e contro della stampa 3D rispetto alla lavorazione CNC

La lavorazione CNC e la stampa 3D presentano entrambe vantaggi e svantaggi, per cui una delle due potrebbe essere più adatta al vostro progetto. Ecco un semplice confronto:

Vantaggi della lavorazione CNC

• Realizza i pezzi in modo accurato.
• Funziona con molti materiali.
• Produce pezzi lisci.
• Costo inferiore per un maggior numero di pezzi.
• Crea parti difficili.
• Ripete ogni volta la stessa parte.
• Gestisce pezzi di grandi dimensioni.
• Le parti rimangono forti.

Svantaggi della lavorazione CNC

• Crea rifiuti.
• I rifiuti sono difficili da riciclare.
• Costoso per piccoli lavori.
• Richiede tempo per la configurazione.
• Richiede lavoratori formati.
• Lotta con forme complesse.
• Gli strumenti si usurano spesso.
• Utilizza più energia e crea rifiuti.

Vantaggi della stampa 3D

• Gestisce disegni complessi e intricati.
• Crea meno rifiuti di materiale.
• Supporta la prototipazione rapida.
• Conveniente per piccoli lotti
• Design facili da modificare
• Costi di installazione ridotti e funzionamento più semplice.
• Consente una personalizzazione di massa.
• Realizza strutture interne e forme complesse.

Svantaggi della stampa 3D

• Precisione e finitura superficiale inferiori.
• Opzioni di materiale limitate.
• Richiede un'ulteriore post-elaborazione.
• Meno conveniente per i grandi lotti.
• Proprietà del materiale più deboli in alcune direzioni.
• Limitato dalle dimensioni della costruzione.
• Più lento per la produzione su larga scala.

Applicazioni e settori

Ecco come si potrebbe utilizzare ciascuno di essi in diversi settori:

Lavorazione CNC

Aerospaziale: pale di turbina e pezzi strutturali

Automobile: parti di motore, componenti di trasmissione e strumenti personalizzati

Medico: strumenti o impianti chirurgici

Apparecchiature industriali: parti personalizzate come stampi o matrici

Lavorazione del legno: mobili, armadi o intagli dettagliati

Prototipazione: modelli robusti e accurati dei componenti

Parti funzionali: parti resistenti che lavorano bene sotto stress

Stampa 3D

Prototipazione rapida: stampare le idee, controllare il progetto e apportare rapidamente modifiche

Dispositivi medici: articoli personalizzati come protesi, strumenti dentali e modelli del corpo

Aerospaziale: parti leggere come staffe o condotti dell'aria

Automobile: testare i componenti o progettare gli interni delle auto prima di avviare la produzione in serie

Architettura e arte: modelli dettagliati di edifici o opere d'arte uniche

Nuove industrie: La stampa 3D nella moda (come gli accessori), nell'edilizia (parti di edifici), nel bioprinting (tessuti) e persino negli alimenti.

Realizzazione di stampi: stampi per colata

È possibile combinare stampa 3D e lavorazione CNC?

Ci si potrebbe chiedere: la stampa 3D sostituirà la lavorazione CNC? La risposta è no. La stampa 3D non la sostituirà completamente.

Invece, è meglio usare entrambe le cose insieme. Stampate in 3D la forma e i dettagli, quindi utilizzate la CNC per levigare e dimensionare correttamente il pezzo. Questo è utile quando servono parti dettagliate ed esatte, come nel caso di strumenti medici o aerei.

Può far risparmiare tempo e migliorare la qualità. Perciò, usatele entrambe quando potete.

Quale processo può sostituire la stampa 3D e la lavorazione CNC?

Se avete bisogno di molti pezzi uguali, provate lo stampaggio a iniezione come alternativa alla stampa 3D e alla lavorazione CNC.

Fornisce pezzi lisci e resistenti, ma non è il massimo se ne servono pochi o se si vuole cambiare il design.

Si crea uno stampo, lo si riempie di plastica fusa e lo si lascia raffreddare per ottenere un pezzo solido. Lo stampo costa di più all'inizio, ma ogni pezzo è economico in grandi lotti.

Conclusione

La scelta del metodo di produzione giusto, come la lavorazione CNC o la stampa 3D, dipende dalle esigenze del progetto, dal budget e dal numero di pezzi da realizzare. La lavorazione CNC è ottima per realizzare pezzi precisi e durevoli. La stampa 3D è rapida e flessibile, ideale per testare le idee.

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