Lavorazione CNC vs stampa 3D SLS

L'industria manifatturiera odierna attribuisce grande importanza alla lavorazione CNC e alla stampa 3D SLS. Sono diventate fondamentali per la produzione di componenti. La lavorazione CNC è nota per la sua precisione e versatilità. Scolpisce i materiali per raggiungere un'altissima precisione, realizzando al contempo design complessi. Questo metodo di produzione sottrattiva è diventato indispensabile per la produzione di componenti in metallo e plastica di alta qualità in un'ampia gamma di settori.

La stampa 3D SLS (Selective Laser Sintering) è una forma di produzione additivaCostruisce oggetti strato per strato. Questo consente la realizzazione di parti dalle forme complesse, difficili o impossibili da realizzare con i metodi tradizionali. La lavorazione CNC è ottima per la produzione di massa. Eccelle in durata e precisione. Tuttavia, la stampa 3D SLS non ha rivali per la prototipazione e la personalizzazione di componenti. Offre grande flessibilità ed efficienza. Insieme, queste due tecnologie offrono una gamma completa di opzioni di lavorazione per la lavorazione dei componenti. Yonglihao Machinery vi mostrerà le differenze tra questi due processi.

Che cosa è la lavorazione CNC?

La lavorazione CNC, nota anche come lavorazione a controllo numerico computerizzato, è un processo di produzione sottrattivo. Crea componenti di precisione rimuovendo materiale da grezzi con utensili da taglio controllati con precisione da un computer. La lavorazione CNC è nota per la sua affidabilità e precisione. Può produrre componenti di precisione con tolleranze ristrette. Pertanto, la lavorazione CNC è adatta sia alla realizzazione di prototipi che alla produzione in serie.

Come funziona la lavorazione CNC

La lavorazione CNC prevede diverse fasi importanti, che iniziano con la progettazione e terminano con il pezzo finito. In primo luogo, gli ingegneri utilizzano strumenti CAD (Computer Aided Design) per creare un modello 2D o 3D del pezzo desiderato. Successivamente, il software CAM (Computer Aided Manufacturing) viene utilizzato per convertire il file CAD in istruzioni, note come istruzioni macchina G-code.

Una volta completata la preparazione, il codice G viene inviato alla macchina CNC. La macchina CNC utilizza quindi diversi utensili da taglio per tagliare il materiale dalla materia prima. La macchina CNC lavora su più assi, solitamente tre, quattro o cinque. Questo le consente di produrre con precisione forme complesse. Motori passo-passo o servomotori controllano ogni asse, garantendo movimenti precisi e un taglio preciso.

Macchine CNC comuni e le loro funzioni

Esistono diversi tipi di utensili utilizzati nella lavorazione CNC. Ogni tipo di utensile è progettato per un compito e uno scopo specifici. Ecco alcuni dei tipi più comunemente utilizzati:

• Fresatrice CNC: Si tratta di una macchina che utilizza un utensile rotante per tagliare i materiali. Le fresatrici CNC sono perfette per realizzare pezzi fini con forme complesse e sono spesso utilizzate in settori che richiedono elevata precisione.
• Tornio CNC: I torni creano pezzi ruotando il materiale e utilizzando utensili da taglio. I torni CNC sono perfetti per la produzione di pezzi cilindrici. Per questo motivo sono molto popolari nei settori automobilistico e aerospaziale.
• Trapani CNC: Le punte CNC sono specializzate nella foratura di fori di diametro preciso. Vengono spesso utilizzate in combinazione con altri utensili CNC per produrre parti che richiedono un posizionamento preciso dei fori.
• Rettificatrici CNC: Le rettificatrici CNC utilizzano mole abrasive per levigare parti metalliche. Sono importanti per la produzione di superfici che necessitano di pulizia, come strumenti medicali o componenti automobilistici.
• Macchine per il taglio al plasma e al laser: Le macchine per il taglio al plasma utilizzano gas ionizzato per tagliare il metallo. I laser cutter, invece, utilizzano un fascio di luce diretto per effettuare tagli ad alta precisione. Questi strumenti sono tipicamente utilizzati per la lavorazione della lamiera e consentono di ottenere un design raffinato riducendo al contempo la quantità di materiale utilizzato.

Oltre a queste tipologie, le macchine CNC offrono diverse capacità di lavorazione degli assi. Questo influisce notevolmente sulla complessità dei pezzi che possono realizzare. Le configurazioni standard includono:

• Macchine a 3 assi: Queste macchine possono muoversi nelle direzioni X, Y e Z. Sono adatte alla produzione di parti semplici.
• Macchine a 4 assi:Queste macchine hanno una parte rotante aggiuntiva, solitamente lungo l'asse X, e possono creare forme più complesse.
• Macchine a 5 assi: Queste macchine possono muoversi su tutti e cinque gli assi, consentendo di lavorare pezzi complessi con elevata precisione e flessibilità.

Che cos'è la stampa 3D?

La stampa 3D è anche nota come processo di produzione additiva. Si tratta di un metodo che consente di creare oggetti aggiungendo disegni digitali strato per strato. Questa tecnologia può produrre forme complesse, difficili da realizzare con i metodi di produzione standard.

La stampa 3D è nata al MIT alla fine degli anni '80. Oggi si è evoluta in molti campi, cambiando il modo in cui vengono realizzati i prototipi. Inoltre, la stampa 3D sta rapidamente sviluppando progetti personalizzati in settori come la sanità, l'automotive e l'elettronica.

A differenza della lavorazione CNC, che rimuove il materiale per formare un pezzo, la stampa 3D riduce gli sprechi utilizzando solo il materiale necessario. Questa capacità e la sua abilità nel creare forme complesse rendono la stampa 3D uno strumento importante per la prototipazione e la produzione di piccole quantità di pezzi unici senza lavorazioni aggiuntive.

Come funziona la stampa 3D

Il processo di stampa 3D inizia con la creazione di un modello 3D, solitamente utilizzando un software CAD (Computer Aided Design). In alternativa, è possibile utilizzare uno scanner 3D in grado di convertire l'oggetto fisico in un modello digitale. Una volta creato il modello, viene verificato che non vi siano errori, come lacune o superfici sovrapposte, che possono influire sulla stampa finale.

Successivamente, il modello verrà elaborato tramite un programma di slicing. Il programma di slicing suddivide il modello in sottili strati bidimensionali, che vengono prodotti come file G-code. Questo file funge da guida per la stampante 3D, aiutandola ad aggiungere materiale uno strato alla volta. Inoltre, il modo in cui il materiale viene aggiunto nella stampa 3D dipende dal tipo di tecnologia utilizzata, come FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolitografia) o SLS (Selective Laser Sintering).

Quali sono i diversi tipi di tecnologia di stampa 3D?

Esistono diverse tipologie di tecnologie di stampa 3D. Ogni tipologia ha i propri metodi, materiali e utilizzi:

• Estrusione di materiale: Questo metodo utilizza materiale plastico riscaldato estruso attraverso un ugello per creare strati. Viene spesso utilizzato per la creazione rapida di prototipi e componenti funzionanti, come nei settori dell'elettronica di consumo e dell'automotive.
• Polimerizzazione in vasca: Questo processo utilizza una resina liquida che si indurisce in uno strato solido alla luce. La polimerizzazione in vasca offre dettagli eccellenti ed è comunemente utilizzata per modelli dentali e medicali, nonché per la gioielleria.
• Fusione a letto di polvere: Questo metodo utilizza un laser o un fascio di elettroni per combinare strati di materiali in polvere. Questa tecnica di stampa 3D è ideale per la lavorazione di metalli e materiali ad alta resistenza. È quindi ideale per l'uso nei settori aeronautico, automobilistico e medico.
• Getto di legante: In primo luogo, questo metodo deposita un legante liquido su un letto di polvere. Il letto di polvere si indurisce quindi per formare il pezzo finale. Il getto di legante può essere utilizzato per metalli, ceramiche e argille. Viene spesso utilizzato per realizzare parti metalliche, che vengono poi ulteriormente lavorate per aumentarne la resistenza.
• Getto di materialeQuesta tecnica spruzza minuscole goccioline di materiale, simili a quelle della stampa a getto d'inchiostro. Queste goccioline si induriscono una volta depositate. È nota per la creazione di superfici lisce e di alta qualità ed è comunemente utilizzata nella modellazione sperimentale e medica.
• Deposizione diretta di energia (DED): In questo processo, l'energia diretta, come un laser o un fascio di elettroni, fonde il materiale mentre viene depositato. La DED viene utilizzata in settori come la difesa e l'aerospaziale per mantenere fermi gli oggetti e per produrre grandi parti metalliche.
• Laminazione di fogli: Con questo metodo, più strati di materiale vengono combinati e tagliati in forme tridimensionali. Viene spesso utilizzato per realizzare componenti in metallo o carta a basso costo, soprattutto quando la finezza non è importante.

Differenze chiave tra lavorazione CNC e stampa 3D SLS

La lavorazione CNC e la stampa 3D SLS sono in qualche modo complementari. Ognuna di esse presenta vantaggi unici in base alla precisione, al materiale e alla complessità richiesti.

La differenza fondamentale tra la lavorazione CNC e la stampa 3D SLS è il metodo di base con cui vengono creati i componenti. La lavorazione CNC è un processo sottrattivo che inizia con il taglio accurato di un blocco di materiale per rivelare il prodotto finale. Questo metodo è noto per la sua precisione. Può realizzare componenti da molti materiali, come metalli, plastiche e compositi. Eccelle nella produzione di componenti durevoli e di alta qualità con tolleranze ristrette. Al contrario, la stampa 3D SLS è un processo additivo che utilizza materiali in polvere per creare componenti strato per strato. Questa tecnologia offre grandi vantaggi. Può creare forme complesse difficili o impossibili da realizzare per sottrazione. Inoltre, non necessita di strutture di supporto, consentendo una maggiore libertà di progettazione.

In termini di materiali, La lavorazione CNC e la stampa 3D SLS funzionano con un'ampia gamma di sostanzeLa lavorazione CNC si occupa principalmente di metalli come alluminio, ottone e acciaio inossidabile, e di materie plastiche come ABS e policarbonato. La stampa 3D SLS, oltre a essere in grado di lavorare un'ampia gamma di materie plastiche, può anche lavorare materiali speciali come nylon, poliuretani termoplastici e superleghe metalliche.

La lavorazione CNC è più precisa e produce parti più lisce. Hanno una maggiore tenuta tolleranze, entro +/- 0,005 mm. La natura sottrattiva della lavorazione CNC consente finiture superficiali di altissima qualità, rendendola ideale per applicazioni in cui la levigatezza superficiale è fondamentale. I pezzi stampati in 3D con SLS possono presentare una superficie leggermente granulosa. Ciò è dovuto al processo di costruzione strato per strato. Hanno una precisione tipica di circa ± 0,1 mm. Tuttavia, le tecniche di post-elaborazione possono migliorare significativamente la qualità superficiale dei pezzi stampati in 3D, colmando il divario tra le due tecnologie in termini di finitura.

Vantaggi della lavorazione CNC

Inoltre, la lavorazione CNC è nota per la sua elevata precisione e le superfici lisce. È essenziale per l'industria manifatturiera. Le tolleranze possono essere mantenute entro ± 0,005 mm. Ciò garantisce la realizzazione di componenti con elevata precisione. L'elevata precisione è fondamentale per le applicazioni che richiedono un accoppiamento preciso. Inoltre, la lavorazione sottrattiva è controllata e prevedibile. La lavorazione CNC può produrre finiture estremamente lisce. Queste finiture possono essere personalizzate in base a esigenze specifiche. Questa precisione e qualità sono molto utili in diversi settori, tra cui quello aerospaziale, automobilistico e dei dispositivi medicali. In questi settori, l'affidabilità e la funzionalità di ogni componente sono fondamentali.

La lavorazione CNC è robusta e versatile. Può realizzare componenti durevoli in molti metalli, come alluminio, acciaio inossidabile e titanio. Questi metalli sono spesso utilizzati in ambienti ad alto stress. La lavorazione CNC è ideale per realizzare componenti con forme complesse, passaggi interni e tolleranze ristrette. Queste caratteristiche sarebbero difficili da ottenere con altri processi. Queste caratteristiche sono fondamentali per la realizzazione di componenti che devono sopportare carichi pesanti e funzionare in condizioni estreme. Questo è importante in settori come quello aerospaziale e automobilistico, dove sicurezza e prestazioni sono fondamentali.

Vantaggi della stampa 3D SLS

La tecnologia di stampa 3D SLS consente di realizzare parti con geometrie complesse e di creare senza soluzione di continuità progetti che normalmente richiederebbero strutture di supporto in altri processi di produzione additiva. I vantaggi ambientali della stampa 3D SLS la rendono ideale anche per la produzione sostenibile. La produzione sottrattiva tradizionale estrae il materiale da un blocco solido e produce molti scarti. Al contrario, la SLS utilizza un processo additivo. Costruisce oggetti strato per strato e utilizza il materiale solo quando necessario. Questo metodo produce pochi scarti. La polvere non utilizzata nella camera di stampa può spesso essere riciclata per stampe future. La stampa 3D SLS è un'opzione ecologica. È intrinsecamente efficiente e utilizza poco materiale.

Applicazioni della lavorazione CNC e della stampa 3D SLS in vari settori

Le tecnologie di lavorazione CNC e di stampa 3D SLS vengono utilizzate in un'ampia gamma di settori, ciascuna delle quali sfrutta i propri vantaggi esclusivi per risolvere complesse sfide di produzione.

Aerospaziale: La lavorazione CNC è precisa e affidabile. È ideale per la realizzazione di componenti critici come il motore e il carrello di atterraggio. Questi componenti richiedono elevata resistenza e tolleranze ristrette. La tecnologia può lavorare molti materiali, comprese le leghe ad alte prestazioni. Questa capacità è fondamentale per soddisfare i severi requisiti di aerospaziale applicazioni. Allo stesso tempo, la stampa 3D SLS consente di realizzare componenti leggeri con forme complesse. Questo può ridurre significativamente il peso degli aeromobili e aumentare l'efficienza del carburante e le prestazioni. Le capacità di prototipazione rapida della tecnologia accelerano inoltre il processo di sviluppo, dall'ideazione al volo.

Medico: La precisione della lavorazione CNC è fondamentale. Pertanto, è fondamentale per la realizzazione di strumenti chirurgici personalizzati, impianti ortopedici e medico Componenti del dispositivo. Inoltre, questi componenti necessitano di specifiche precise per garantire la sicurezza e l'efficacia del paziente. La stampa 3D SLS offre un vantaggio: consente di realizzare protesi e impianti dentali personalizzati per il paziente. Questo potenziale di personalizzazione è prezioso per il comfort del paziente e i risultati della riabilitazione. Fornisce soluzioni riabilitative specialistiche.

Automobilistico: La lavorazione CNC è robusta e precisa. Permette di realizzare parti durevoli cruciali per l'auto Prestazioni e sicurezza. Tra queste parti rientrano blocchi motore e componenti del telaio. La stampa 3D SLS è fondamentale per la prototipazione. Permette di testare rapidamente i nuovi progetti. Inoltre, la sua capacità di creare componenti complessi e leggeri contribuisce a ottimizzare la progettazione del veicolo.

Confronto di costi, volumi e tempi

Confrontando i costi di avviamento, i costi dei materiali e i tempi di produzione della lavorazione CNC e della stampa 3D SLS, il confronto deve essere adattato ai requisiti specifici del progetto. Entrambi i processi presentano vantaggi e fattori specifici da considerare. La lavorazione CNC ha un costo di avviamento iniziale più elevato. Ciò è dovuto alla necessità di utensili e programmazione precisi. Questo la rende meno conveniente per la produzione in lotti molto piccoli. Tuttavia, per alcuni progetti, soprattutto quelli che richiedono parti metalliche, i costi dei materiali potrebbero essere inferiori. I costi dei materiali sfusi potrebbero essere inferiori rispetto alle polveri speciali per la stampa 3D SLS. La lavorazione CNC potrebbe essere più rapida per la realizzazione di singoli pezzi grazie alla più rapida rimozione del materiale. Tuttavia, è più lenta per i pezzi complessi.

Conclusione

Pertanto, la chiave per scegliere tra la lavorazione CNC e la stampa 3D SLS nella produzione moderna è comprendere i vantaggi di ciascuna tecnologia. Yonglihao Machinery fornisce Servizi di lavorazione CNCSono note per la loro precisione e l'eccellente finitura superficiale. Questo le rende la scelta preferita per la produzione in grandi volumi di componenti metallici e parti ad alta precisione. Tuttavia, la stampa 3D SLS è ottima per la prototipazione e la creazione di forme complesse. I metodi sottrattivi avrebbero difficoltà a gestire queste forme o le troverebbero troppo costose. Le aziende devono considerare molti fattori nella scelta tra queste opzioni. Questi fattori includono la produttività, il fabbisogno di materiali e la complessità delle parti.

Domande frequenti

Quale metodo è più conveniente per la produzione di piccoli volumi?

La stampa 3D SLS è spesso più economica per piccole produzioni. Questo grazie ai minori costi di avviamento e alla possibilità di realizzare forme complesse senza utensili o attrezzature speciali.

La lavorazione CNC e la stampa 3D SLS possono essere utilizzate insieme?

Sì, la lavorazione CNC e la stampa 3D SLS possono essere utilizzate in modo complementare, sfruttando appieno i vantaggi di entrambi i processi. Ad esempio, la stampa 3D SLS può essere utilizzata per prototipare rapidamente un componente e testarne l'adattamento e la funzionalità. Una volta che il progetto è definitivo, possiamo utilizzare la lavorazione CNC per realizzare il componente finale. Inoltre, utilizzeremo materiali più adatti all'applicazione o per rifinire il componente stampato in 3D.