Lavorazione CNC polimerica vs stampa 3D: lista di controllo per scegliere quella giusta

Questo articolo discute le principali differenze tra la lavorazione e la stampa dei polimeri e suggerisce una lista di controllo per scegliere l'opzione giusta.
CNC machining vs. 3D printing

Esistono polimeri come ABS, PA (nylon) o PC che possono essere sia lavorati a CNC che stampati in 3D, quindi è una domanda comune quando utilizzare la lavorazione CNC con polimeri e quando la stampa 3D. Questo articolo vi guiderà attraverso le principali differenze tra la lavorazione e i polimeri di stampa suggerendo diverse domande da porsi per scegliere l’opzione giusta.

Due approcci: produzione sottrattiva e additiva

Mentre i risultati finali potrebbero essere simili, la lavorazione CNC e la stampa 3D funzionano in modo opposto l’una all’altra.

Lavorazione CNC (processo sottrattivo)

La lavorazione CNC è un processo di produzione sottrattivo che parte da un blocco di materiale plastico, tagliato o modellato nel prodotto desiderato rimuovendo il materiale in eccesso mediante una varietà di utensili rotanti affilati o frese.

Image showing the tool removing the material (top-down)
Immagine che mostra lo strumento che rimuove il materiale (dall’alto in basso)

Stampa 3D (processo additivo)

La stampa 3D è una produzione additiva, il che significa che il materiale iniziale viene costruito strato per strato, piuttosto che rimosso come nella produzione sottrattiva. La stampa 3D crea oggetti tridimensionali dalla lettura del disegno di un computer virtuale e lo riproduce in una parte reale e tangibile utilizzando filamenti o polveri di materiale.

Image shows the part being built layer by layer (bottom-up)
L’immagine mostra la parte in costruzione strato per strato (dal basso verso l’alto)

Lista di controllo per scegliere tra lavorazione CNC e stampa 3D

Quando si tratta della selezione tra lavorazione CNC o stampa 3D per produrre parti in polimero, ti consigliamo di rispondere ad alcune domande di base.

Quanto dovrebbe essere forte la mia parte?

Le parti lavorate al CNC sono isotropiche e presentano solitamente proprietà meccaniche e termiche migliori rispetto alle parti stampate in 3D che sono anisotropiche poiché costruite strato per strato e potrebbero sorgere debolezze strutturali tra questi strati.

Conclusione: sarebbe meglio procedere con la lavorazione CNC se la forza del tuo pezzo è una priorità (ad es. parti funzionali di una macchina). Se i punti di forza possono essere compromessi per evidenziare l’estetica o altre qualità, la stampa 3D è l’opzione migliore (ad esempio prototipi).

Quanto velocemente ho bisogno della parte?

Considerando che il componente sopra deve essere prodotto in ABS, il tempo di consegna per la stampa 3D con tecnologia FDM è in media di circa 3-5 giorni lavorativi presso Xometry, mentre per la lavorazione CNC, il tempo di consegna partirebbe da 10 giorni.

Conclusione: procedi con la stampa 3D se hai bisogno della parte rapidamente.

Di quante parti ho bisogno?

Il numero di parti richieste è un fattore chiave per decidere il processo. Per quantità maggiori, è probabile che il CNC sia più economico rispetto alle parti stampate in blocco. Per volumi bassi (inferiori a 10), la stampa 3D è più appropriata ed economica. Per semplici processi di stampa 3D come FDM o SLS utilizzati con plastiche economiche come ABS, PC, nylon, parti singole o piccole quantità (identiche e non identiche), la stampa 3D è senza dubbio l’opzione da scegliere. L’MJF è anche un’altra opzione praticabile per quantità di medie dimensioni e molto comune.

Controlliamo i prezzi utilizzando il Motore di Quotazione Istantanea Xometry con questo modello di riferimento.

Xometry model for IQE

Considerando la parte di riferimento sopra, l’analisi del costo per quantità di 3 tecnologie, lavorazione CNC (ABS), FDM (ABS) e MJF (PA12 Grigio) è la seguente. Dimostra quanto drasticamente il prezzo per parte diminuisca per la lavorazione CNC di ABS, rimanga lo stesso per l’FDM e scenda leggermente per l’MJF. Con lotti di grandi dimensioni (ad esempio oltre 500) il prezzo per la lavorazione CNC di ABS sarà inferiore a qualsiasi stampa 3D, soprattutto con le parti dove c’è più materiale da rimuovere che per stamparlo.

Conclusione: procedi con la stampa 3D per piccole serie e procedi con la lavorazione CNC per serie medio-grandi poiché il costo si riduce con la quantità e diventa molto inferiore. Considera la stampa 3D MJF per le serie di medie dimensioni poiché la tecnologia consente di stampare più parti contemporaneamente, il che riduce il prezzo per unità.

Il mio disegno può essere lavorato tramite metodo sottrattivo?

Le geometrie organiche e di forma libera in plastica possono essere facilmente prodotte con processi di fusione a letto di polvere a base di polimeri, come SLS o MJF, poiché non richiedono alcun supporto. Anche se FDM o SLA utilizzano strutture di supporto, queste possono comunque essere rimosse successivamente durante la post-elaborazione. La capacità di produrre geometrie altamente complesse è uno dei principali punti di forza della stampa 3D. Nella lavorazione CNC alcune geometrie complesse (ad es. Progetti di strutture reticolari) sono impossibili in quanto l’utensile non può accedere a tutte le superfici dei componenti.

A complex design that cannot be produced with CNC machining
Design complesso che non può essere prodotto con la lavorazione CNC

Conclusione: procedi con la stampa 3D se il tuo design ha caratteristiche che non possono essere prodotte con la lavorazione CNC

Quali dimensioni e tolleranze sono necessarie?

La lavorazione CNC, in definitiva, fornisce proprietà più performanti e una maggiore precisione dimensionale rispetto alla stampa 3D. Se il tuo prodotto richiede un design unico con tolleranze ristrette, la stampa 3D potrebbe non essere l’opzione migliore per i componenti meccanicamente critici.

Tolleranza Min. Spessore strato Volume max di produzione
CNC  ± 0.025 – 0.125 mm profondità di taglio 0,01 mm fino a 2000 x 800 x 1000 mm
SLS ± 0.3 mm 0.1-1.5 mm fino a 340 x 340 x 605 mm
FDM ± 0.3 mm 0.2-0.8 mm fino a 914 x 610 x 914 mm
MJF ± 0.3 mm 0.08 mm fino a 380 x 284 x 380 mm

In confronto, la lavorazione CNC è chiaramente molto più avanti rispetto alla stampa 3D in termini di proprietà meccaniche che conferisce al materiale. Considerando la necessità di componenti di precisione in campi come la medicina e l’aerospaziale, il CNC è l’opzione migliore in quanto non fornisce quasi alcun margine di errore.

La lavorazione CNC può anche produrre parti più grandi rispetto alle comuni tecnologie di stampa 3D come FDM, SLS o MJF.

Conclusione: procedi con la lavorazione CNC se hai bisogno di tolleranze strette, dimensioni e componenti di grandi dimensioni.

Di quale materiale ho bisogno?

Esistono polimeri che possono essere sia lavorati che stampati (ad esempio ABS, PA, PC), ma la stampa 3D ha una selezione molto più ampia di polimeri con proprietà avanzate. Ad esempio, ci sono resine speciali come le resine CLIP utilizzate in Carbon DLS e plastica flessibile (TPU) che offrono alte prestazioni e flessibilità, la lavorazione CNC non è affatto un’opzione.

Conclusione: se hai bisogno di plastiche rigide come ABS, PC o PA, è possibile utilizzare sia la lavorazione CNC che la stampa 3D, mentre per le plastiche flessibili e simili alla resina, la stampa 3D è l’unica opzione da scegliere.

Controllo veloce

Non esiste una soluzione chiara poiché entrambe le tecnologie sono molto competenti e utili, quella più appropriata dipenderà dal materiale, dalla complessità geometrica, dal volume di produzione e dal budget come discusso sopra. Ecco le informazioni di riepilogo per un rapido controllo.

Polimero lavorato al CNC Stampa 3D
Proprietà meccaniche ⭐⭐⭐
Prototipazione ⭐⭐⭐
Costo Inferiore per serie medio-grandi Più economico per piccole serie
Tempo di consegna ⭐⭐⭐
Selezione del polimero ⭐⭐ ⭐⭐⭐
Complessità progettuale ⭐⭐ ⭐⭐⭐
Precisione dimensionale ⭐⭐⭐
Dettagli e risoluzione ⭐⭐⭐ ⭐⭐
Dimensione parte grande ⭐⭐⭐

Buono-⭐    Meglio-⭐⭐    Migliore-⭐⭐⭐

Per scoprire qual è il migliore per il tuo lavoro specifico e confrontare i prezzi, controlla il motore di quotazione istantanea di Xometry.

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