La stampa 3D in metallo sostituirà la lavorazione CNC?

Pubblicato: 2021-05-20

Da molti anni ormai, la lavorazione CNC è il metodo di produzione di precisione di riferimento. Questo processo prevede l'utilizzo di software per computer per spostare strumenti e macchine per la creazione di parti. Tuttavia, c'è un nuovo contendente nella foto: la stampa 3D in metallo.

Il boom dell'Industria 4.0 vede più sviluppatori aprire le porte alla produzione utilizzando la stampa 3D. La tecnica dell'additivo metallico continua a trasformare l'industria manifatturiera. Numerose applicazioni di questa tecnica stanno andando alla ribalta della produzione.

La domanda comune nel settore oggi ruota attorno alla scelta tra la lavorazione CNC e la stampa 3D. Sebbene la stampa 3D si dimostri un processo efficace, sostituirà la lavorazione CNC? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima considerare alcuni fattori che influenzano le decisioni di selezione.

In che modo la stampa 3D in metallo si confronta con la lavorazione CNC?

Il servizio di fresatura CNC è stato il punto fermo della produzione sin dalla sua evoluzione, mentre la stampa 3D può sembrare un piccolo romanzo. Tuttavia, la stampa 3D crea oggetti uno alla volta, aiutando a creare parti nel modo più efficace possibile. Uno dei maggiori vantaggi che questo sistema offre rispetto ai metodi tradizionali è la velocità di produzione.

Ciò non significa che i produttori abbandonino la lavorazione CNC. Entrambi gli approcci di produzione offrono vantaggi che li rendono adatti a obiettivi diversi. Ecco alcuni dei fattori che aiutano a confrontare questi processi e la loro efficacia:

Precisione

Quando si confronta la qualità della superficie delle parti lavorate a CNC con le stampe 3D, si noterà la differenza di qualità. Le parti prodotte da CNC possono passare dalla produzione al mercato non appena necessario. Tuttavia, le stampe 3D spesso richiedono passaggi diversi per completare le attività di produzione. Questo percepisce il processo di stampa 3D come un processo meno efficace rispetto alla fresatura CNC.

Le stampanti 3D non hanno la precisione necessaria per usi mission-critical. Anche quando gli ingegneri utilizzano la tecnologia di fusione laser selettiva per la stampa di parti 3D in metallo, la sua precisione non può eguagliare quella delle macchine CNC. Ad esempio, la fresatura CNC a 5 assi può creare una precisione meccanica di 1 micrometro su ciascuno degli assi. Questo livello di precisione non è possibile con le stampanti 3D attualmente disponibili.

Velocità

Il processo di fresatura CNC inizia con la lavorazione di un blocco di materiale per soddisfare le specifiche di progettazione. Questo processo è uno che può scambiare precisione per velocità ogni volta che la velocità diventa un fattore cruciale. Ciò offre agli operatori un migliore controllo sui tempi di produzione. L'utilizzo della produzione additiva dei metalli richiede più tempo rispetto ai processi sottrattivi.

Il processo di stampa 3D convenzionale prevede la creazione lenta di strati per ottenere gradualmente il prodotto desiderato. La stampante 3D stessa determina la velocità del processo. In alcuni casi, i produttori utilizzano stampanti più veloci quando la velocità diventa un fattore determinante. Anche in questo caso, le stampanti 3D avranno difficoltà a tenere il passo con le macchine CNC.

Sono disponibili diverse stampanti 3D, il che rende difficile confrontarle con le fresatrici CNC. Inoltre, l'output di stampa 3D richiede processi di post-produzione, aumentando i tempi di realizzazione dei componenti. In generale, la lavorazione CNC offre vantaggi in termini di velocità rispetto alla stampa 3D.

Costo

I confronti tra i costi per la stampa 3D e la fresatura CNC vengono spesso in termini generali. La definizione di unità di solito varia tra materiali, clienti e lavori. Le considerazioni sul prezzo sono uno dei fattori principali quando si decide se utilizzare un router CNC o una stampante 3D.

Quando si tratta di utilizzare macchine CNC per creare parti, piccole quantità sono solitamente associate a un costo unitario più elevato. Tuttavia, i lotti di grandi dimensioni sono spesso più economici, rendendo il CNC ideale per la produzione di massa. Il costo unitario per i prodotti qui può aumentare in base alla precisione e alla complessità dell'output. Il costo più elevato potrebbe essere dovuto a percorsi utensile più grandi necessari e alla quantità di tempo necessaria per il completamento del lavoro.

La stampa 3D in metallo, d'altra parte, ha ogni unità di output che costa lo stesso. Il prezzo dell'unità di output rimane costante, indipendentemente dalle dimensioni del lotto. Avere lo stesso costo per ogni unità nelle produzioni di piccolo volume rappresenta un vantaggio. Tuttavia, il costo unitario per unità per produzioni di grandi volumi può diventare un problema.

Dimensioni di produzione

Le stampanti 3D utilizzano processi additivi e di stratificazione, rendendole inadatte per produzioni di grandi volumi. Le attuali tecnologie 3D possono scalare solo dalla produzione di piccole parti personalizzate a oggetti di medie dimensioni.

D'altra parte, i router CNC sono in grado di scalare tra la creazione di output piccoli e più grandi. La scala delle parti create dipende spesso dalle capacità della macchina. Molte volte, la scala dipende anche dalle materie prime coinvolte nella produzione.

Sebbene le stampanti 3D cerchino di evolversi per creare prodotti più grandi, attualmente non hanno la capacità per una produzione estensiva come le macchine CNC. Inoltre, il tempo impiegato per la stampa 3D limita la fattibilità e la scalabilità della tecnologia. Tuttavia, la sua flessibilità consente di passare rapidamente da un lavoro all'altro.

La stampa 3D, un complemento alla lavorazione CNC

Le aziende che utilizzano la stampa 3D in metallo hanno la visione di ridurre il costo per parte per far sì che i componenti fabbricati additivo si muovano verso produzioni di grandi volumi. Ciò sposterà questo metodo nella direzione del settore per le parti di produzione di fascia alta.

Le nuove tecnologie sono in costante movimento in questa direzione. La produzione additiva di metalli occupa ora un buon spazio tra la prototipazione e la produzione in linea completa. Inoltre, ora vediamo casi in cui la stampa 3D crea geometrie complesse. Pertanto, offre soluzioni più rapide ed economiche in questi casi.

Nonostante la natura promettente di queste tecnologie di additivi metallici, non sostituiranno completamente la lavorazione CNC. Almeno, non lo faranno presto. Piuttosto, la stampa 3D rimarrà nella sua considerevole nicchia all'interno della vasta gamma di processi di fabbricazione dei metalli. Allo stesso tempo, la fresatura CNC manterrà il suo posto anche per un'ampia gamma di applicazioni. Ciò sarà particolarmente vero per le parti che richiedono tolleranze estremamente strette.

Inoltre, le parti stampate in 3D di solito devono passare attraverso la finitura post-produzione. Questi spesso includono pulizia, lavaggio, lucidatura e molti altri. D'altra parte, solo una piccola quantità di lavorazione CNC darà parti di forma quasi netta per tolleranze strette. Pertanto, le parti additivate in metallo e le parti di fresatura CNC continueranno a coesistere per anni. Queste tecnologie si completeranno a vicenda per diversi produttori dell'industria 4.0.

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