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Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2025-09-18 Origine: Sito
Stampa 3D o lavorazione CNC: come ingegnere progettista, probabilmente dovrai scegliere quale tecnica di produzione si adatta meglio al tuo progetto? Prendere la strada sbagliata può portare a perdite di tempo, superamento dei costi o addirittura a un prodotto fallito.
Una decisione informata, se sia necessario un metodo sottrattivo come la lavorazione CNC o uno additivo come la stampa 3D, richiede una chiara comprensione di come ciascuno funziona, quali materiali e tolleranze supportano e dove ciascuno brilla veramente.
Questo blog mira a semplificare tale decisione. Ti guideremo attraverso i principi fondamentali alla base di entrambi i processi, li confronteremo in base ai fattori chiave ed evidenzieremo casi d'uso reali per aiutarti a decidere quale tecnica si adatta meglio al tuo caso d'uso.
La lavorazione CNC è una modernizzazione del modo vecchio stile di creare oggetti utilizzando utensili manuali. Il prototipo di una macchina CNC, in particolare di una fresatrice, fu costruito nel 1952 da un gruppo di ricercatori del MIT.
Per sua natura, la lavorazione CNC è un metodo di produzione sottrattivo, il che significa che un blocco solido di materiale viene modellato fino al progetto finale. Il taglio avviene automaticamente tramite un sistema CNC programmato che funziona su codici G e codici M derivati da un modello 3D.
La lavorazione CNC copre una gamma più ampia di processi, tra cui fresatura, tornitura, foratura e rettifica, ciascuno con il proprio set di strumenti e strategie di lavorazione adatti a compiti specifici.
Pro:
Elevata precisione dimensionale e tolleranze strette.
Finitura superficiale superiore.
Scalabile per grandi cicli di produzione.
Ottima compatibilità con metalli e plastiche.
Contro :
Costi di attrezzatura e installazione più elevati.
Lo spreco di materiale è maggiore a causa della natura sottrattiva
La stampa 3D o prototipazione 3D è una tecnologia relativamente moderna emersa negli anni '80. Si tratta di una tecnica di produzione additiva, in cui il prodotto viene costruito strato dopo strato, anziché ricavato da un blocco solido.
Se parliamo della sua forma più semplice e accessibile, questa è la modellazione a deposizione fusa (FDM). Nella FDM, un filamento termoplastico viene riscaldato ed estruso attraverso un ugello, che si muove secondo un percorso programmato per stendere uno strato alla volta. Man mano che ogni strato si solidifica, il successivo si deposita sopra, formando gradualmente l'oggetto completo.
Proprio come la lavorazione CNC, esistono molteplici tecniche 3DP, ciascuna basata sul modo in cui il materiale viene depositato o fuso. Quelli degni di nota includono FDM, SLS (sinterizzazione laser selettiva), SLA (stereolitografia) e DMLS (sinterizzazione laser diretta dei metalli)
Pro:
Maggiore flessibilità progettuale; È possibile costruire geometrie complesse.
Costi di installazione inferiori per i prototipi.
Minimo spreco di materiale.
Tempi di consegna più rapidi per i prototipi.
Contro :
Precisione dimensionale ridotta.
La resistenza meccanica può essere inferiore nella maggior parte dei casi.
La sezione precedente ti ha fornito una breve panoramica, ma potrebbe non aver risposto a tutte le tue domande su quale metodo scegliere. La stampa 3D e la lavorazione CNC differiscono per flusso di lavoro, precisione, materiali, capacità di produzione, qualità di finitura e costi.
Quindi andiamo un po' più in profondità, mettiamo entrambe le tecniche fianco a fianco e vediamo cosa apporta ciascuna di esse in termini diversi.
Lavorazione CNC |
Stampa 3D | |
| Flusso di lavoro | Richiede la configurazione dello strumento e un operatore esperto; la lavorazione è automatizzata. | Configurazione minima; per lo più automatizzato una volta avviata la stampa. |
| Compatibilità dei materiali | Metalli come acciaio, ottone, titanio, alluminio, leghe tecniche e plastica. | PLA, ABS, Nylon, ULTEM e alcuni metalli |
| Tolleranza | ±0,015–0,025 mm | FDM: ±0,2–0,5 mm, SLS: ±0,3 mm, Getto legante: ±0,2 mm. |
| Geometria | Limitato dall'accesso allo strumento | Maggiore libertà di progettazione |
| Dimensione parte | 4000×1500×600 mm (a RapidDirect) | Fino a 1000×1000×1000mm(FDM) |
| Finitura superficiale | Molto liscio | Linee di livello visibili |
| Costo di installazione | $ 100.000 +. | Stampanti desktop da $ 500 industriali fino a $ 100.000. |
| Costo per parte | Più alto per un volume basso | Più economico per volumi ridotti |
Entrambi i metodi iniziano nello stesso punto; un disegno 3D viene creato nel software CAD. Questo disegno viene poi convertito dal software nel formato richiesto, adatto alla lavorazione o alla stampa 3D.
Le differenze iniziano subito dopo. Le macchine CNC necessitano di utensili da taglio specifici e di solito coinvolgono un operatore esperto per impostare il lavoro, scegliere gli strumenti giusti e gestire il materiale, sebbene la lavorazione stessa sia automatizzata.
D’altra parte, la maggior parte delle stampanti 3D funziona con un intervento minimo. Una volta avviata la stampa, il processo è completamente automatizzato e in genere non richiede il coinvolgimento di un operatore.
Entrambi i metodi sono versatili in termini di scelta dei materiali. La percezione generale è che il sistema di stampa 3D sia per la plastica e la produzione CNC sia per i metalli. Tuttavia, entrambi sono in grado di gestire un’ampia gamma di materiali, inclusi metalli e plastica ad alte prestazioni.
Detto questo, il processo CNC è più adatto per i metalli di uso comune. I materiali CNC includono acciaio, ottone, titanio, alluminio e leghe tecniche. Ancora più importante, la lavorazione CNC viene utilizzata in applicazioni di materiali in cui sono richieste elevata resistenza, durata e resistenza termica.
Al contrario, i materiali per la stampa 3D includono PLA, TPU, ABS, ASA, nylon e ULTEM, dove la resistenza meccanica è meno critica o compensata attraverso la progettazione. Metalli come alluminio, acciaio, titanio e leghe biocompatibili possono anche essere stampati con tecniche avanzate di stampa 3D in metallo come SLS, Binder Jetting e SLM.
Come sapete, la tolleranza è molto sacra nella produzione di parti critiche. Le parti meccaniche CNC superano costantemente tutte quelle realizzate con gli attuali metodi di stampa 3D.
Nello specifico, la lavorazione CNC offre in genere un intervallo di tolleranza compreso tra ±0,025 mm e ±0,015 mm. La gamma è soggetta al tipo di macchina CNC e al processo di lavorazione utilizzato. Ad esempio, l'intervallo di tolleranza che offriamo per la fresatura CNC presso RapidDirect è di circa ±0,05 mm.
Nella stampa 3D, la tolleranza varia anche da metodo a metodo. La stampa 3D FDM offre generalmente una tolleranza compresa tra ±0,2 mm e ±0,5 mm, SLS intorno a ±0,3 mm e Binder Jetting tipicamente intorno a ±0,2 mm.
Se parliamo di libertà di progettazione, i progetti di stampa 3D offrono maggiore flessibilità rispetto alla lavorazione CNC. Nel caso del CNC, ci sono alcune linee guida di progettazione CNC da seguire. Esistono limitazioni sullo spessore delle pareti, sugli angoli interni e, soprattutto, la geometria complessiva deve essere conforme ai vincoli degli utensili da taglio e dei dispositivi utilizzati.
In confronto, la stampa 3D non si basa su strumenti di taglio fisici, quindi non è limitata dai vincoli di progettazione tradizionali. Anche se potrebbe essere necessario includere strutture di supporto per sporgenze o ponti, è comunque possibile ottenere geometrie altamente complesse e organiche che sarebbero impossibili o poco pratiche con la lavorazione meccanica.
Per quanto riguarda le dimensioni del pezzo, il sistema CNC ha il sopravvento. I blocchi più grandi possono essere montati su macchine industriali, rendendoli più adatti alla produzione di pezzi più grandi. Ad esempio, in RapidDirect disponiamo di macchine CNC a 5 assi che gestiscono pezzi di dimensioni massime di 4000×1500×600 mm.
I modelli stampati in 3D hanno dimensioni più limitate, spesso vincolate dal volume di costruzione della stampante. Tra tutte le tecniche, la dimensione della parte per le stampanti FDM è leggermente superiore, circa 1000 x 1000 x 1000 mm.
Come accennato nella sezione Tolleranza dimensionale, la lavorazione CNC offre una finitura superficiale finale molto migliore rispetto a quella generalmente ottenuta con le soluzioni di stampa 3D. La ragione sta nel modo in cui funzionano i due processi.
Nella lavorazione CNC, l'operazione prevede l'uso di utensili da taglio affilati che rimuovono con precisione il materiale, lasciando superfici lisce direttamente dalla macchina. Con utensili e velocità di avanzamento adeguati, è possibile ottenere finiture che richiedono una post-elaborazione minima o nulla.
Nella stampa 3D, la qualità della superficie è influenzata dalla costruzione strato per strato della parte. Ogni strato lascia una linea visibile e la risoluzione della stampante 3D determina quanto sono sottili quelle linee. Anche con impostazioni elevate, la maggior parte delle parti stampate in 3D presenta una superficie leggermente ruvida o increspata.
In termini di costi di installazione, entrambe le tecniche si collocano agli estremi completamente diversi dello spettro.
La stampa 3D è attualmente la tecnologia più accessibile, con stampanti desktop che partono da circa 500 dollari. Le stampanti 3D di livello industriale hanno, ovviamente, un prezzo più elevato, che spesso varia da poche migliaia a ben oltre $ 100.000, ma anche in questo caso i costi dei materiali e degli strumenti sono relativamente limitati. La maggior parte delle macchine richiede solo il materiale di stampa stesso, filamento, resina o polvere, e una manutenzione occasionale.
Al contrario, la lavorazione CNC è principalmente un processo industriale e il costo di installazione può facilmente ammontare a centinaia di migliaia di dollari. Le macchine stesse sono costose, e questo senza considerare il costo degli utensili da taglio specializzati, dei portautensili, dei dispositivi di bloccaggio dei pezzi, dei sistemi di raffreddamento e dello spazio dedicato necessario per azionarle.
Oltre a ciò, le macchine CNC richiedono operatori qualificati, il che comporta costi aggiuntivi di manodopera. Tutto ciò rende il CNC un investimento molto più grande rispetto alla maggior parte delle configurazioni di stampa 3D
Se adottiamo una visione generale approssimativa, i prodotti stampati in 3D sono spesso più economici da produrre rispetto alle parti lavorate a CNC, principalmente perché il costo di installazione per un sistema CNC è molto più elevato. Per pezzi unici o con volumi molto bassi, la stampa 3D può essere la scelta più economica.
Tuttavia, a lungo termine o quando si producono lotti, la stampa 3D diventa meno praticabile. Il processo richiede molto più tempo per parte e il costo complessivo può superare la lavorazione CNC quando si aumenta la produzione. Le macchine CNC, una volta installate, possono produrre parti in massa in modo molto più rapido ed efficiente.
Infine, si tratta di decidere quale tecnica utilizzare per il tuo progetto. La stampa CNC e quella 3D dovrebbero essere valutate in base alle esigenze di progettazione, compatibilità dei materiali, requisiti di precisione e budget.
Scegli la lavorazione CNC quando:
Hai bisogno di un lotto di prodotti prodotti.
Stai realizzando parti metalliche con dimensioni standard.
Il tuo progetto richiede tolleranze molto strette.
La parte verrà utilizzata in un'applicazione funzionale in cui deve sopportare stress termici, carichi meccanici o usura.
Desideri una finitura superficiale migliore direttamente dalla macchina.
Il materiale è ampiamente disponibile in stock, come acciaio, alluminio, ottone o titanio.
Scegli la stampa 3D quando:
Stai lavorando su prototipi, soprattutto in plastica.
Il tuo progetto prevede una geometria non ortodossa o altamente complessa.
Stai utilizzando materiali difficili o costosi da lavorare, come alcuni compositi o polimeri ad alte prestazioni.
Hai bisogno di un pezzo unico rapidamente senza investire in attrezzature o attrezzature.
La resistenza della parte può essere ottenuta attraverso la progettazione piuttosto che attraverso le proprietà del materiale.
E nei casi in cui entrambe le tecniche sono fattibili, valuta il costo totale, i tempi di consegna e la qualità richiesta prima di prendere una decisione. Soprattutto nella prototipazione CNC rispetto alla stampa 3D, i prototipi in metallo potrebbero essere convenienti rispetto alla stampa 3D.
Come abbiamo visto, la lavorazione CNC e la stampa 3D hanno ciascuna i propri punti di forza ed entrambe possono svolgere un ruolo fondamentale nella produzione a seconda dei requisiti del progetto.
Noi di RapidDirect forniamo servizi di lavorazione CNC end-to-end, tra cui fresatura CNC, tornitura CNC, lavorazione a 5 assi e lavorazione di precisione per settori critici come quello aerospaziale. Forniamo tolleranze fino a 0,001 pollici, offriamo oltre 100 opzioni di materiali e oltre 20 finiture superficiali.
I nostri servizi di stampa 3D coprono molteplici tecnologie, da SLA e SLS a HP MJF e SLM, supportati da una rete di oltre 300 centri di stampa 3D professionali. Offriamo anche una post-elaborazione completa per garantire che le parti stampate siano pronte per la produzione.
Hai un progetto ma non sei ancora sicuro di quale sia la tecnica migliore tra la stampa 3D e la lavorazione CNC? Contatta oggi stesso il team di esperti di RapidDirect e ottieni una guida professionale insieme a un preventivo immediato.
