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Wednesday, 18 Ottobre 2017
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Lavorazione con macchine CNåC e stampa 3D, amici o nemici?

La lavorazione con macchine CNC e la stampa 3D sono due tecnologie che esercitano un grande impatto su molti settori industriali. Ma come competono tra loro o si completano l’un l’altra? Damian Hennessey, Direttore di Proto Labs, fornisce una descrizione comparativa.

di Andrea Cortese

Maggio-Giugno 2017

 

In parole semplici, la lavorazione con macchine CNC è una stampa 3D al contrario. Mentre la stampa 3D crea oggetti costruendone gli strati in tre dimensioni, la lavorazione con macchine CNC li fresa internamente. La differenza è paragonabile a quella che esiste tra realizzare una scultura lavorando l’argilla (un processo additivo) o ricavarla scolpendola dal marmo (un processo sottrattivo).
Chiaramente, per alcuni articoli solo uno dei due processi è l’ottimale. Ma esistono molti altri casi in cui entrambi producono ottimi risultati. Un buon esempio è il caso in cui un oggetto stampato in 3D viene “finito” mediante lavorazione con macchine CNC, magari per rifinire la superficie o aggiungere fori, scanalature o filettature.

Utilizzare i diversi punti
di forza dei due processi
Pertanto, quando è meglio mantenere distinti i due processi? Cosa fa uno meglio dell’altro? Se avete usato la stampa 3D, sapete che è particolarmente utile per i disegni altamente specializzati. Il fatto che inizi dal nulla e aggiunga strati significa che è possibile creare una varietà pressoché infinita di oggetti, limitata soltanto dalla capacità della stampante. Si tratta inoltre di un processo flessibile, per cui è possibile passare rapidamente da un lavoro all’altro. Il costo per unità di un determinato articolo è sempre lo stesso, indipendentemente dalla quantità. La stampa 3D, per questi motivi, è ideale per la produzione di oggetti personalizzati, addirittura unici. Non sorprende affatto che stia diventando sempre più utile in molte applicazioni medicali e dentali, dove la si può utilizzare per personalizzare i prodotti adattandoli ai singoli pazienti.
Questo grande punto di forza può anche diventare una debolezza: la stampa 3D può essere antieconomica per alcune produzioni su larga scala. Inoltre, ci sono anche dei limiti sulle dimensioni degli oggetti stampati. Sebbene il processo sia perfetto per articoli complessi e di piccole dimensioni, attualmente permette di stampare oggetti delle dimensioni massime simili a quelle di una lavatrice (utilizzando la stereolitografia per alcuni materiali).
Qui entra in gioco, a volte, la lavorazione con macchine CNC: può produrre in modo efficiente quantità considerevoli di prodotti realizzati con precisione in una varietà di materiali. I pezzi di apparecchiature e macchinari commerciali e industriali sono applicazioni particolarmente comuni, specialmente per quanto riguarda i pezzi realizzati in metalli ad alta densità.
La lavorazione con macchine CNC può anche essere usata per lotti più ridotti di prodotti, ma solitamente comporta un costo unitario superiore.

Unire le forze per rispondere
alle sfide del design
Pertanto, la scelta tra stampa 3D e lavorazione con macchine CNC si riduce spesso alle dimensioni dei volumi di produzione e degli oggetti prodotti ma, quando questi fattori non sono vincolanti escludendo uno dei due processi, è possibile combinare le tecnologie e ottenere ottimi risultati.
Si avverte nel mercato un bisogno urgente di esplorare e sviluppare questo approccio combinato. Mentre i produttori devono soddisfare le crescenti esigenze dei clienti, la tecnologia si deve adattare per stare al passo. Si tratta di offrire prodotti e servizi più efficaci, in modo più efficiente e il più rapidamente possibile. È in tale contesto che la combinazione di stampa 3D e lavorazione con macchine CNC può offrire maggiori benefici.
In particolare, le due tecnologie possono insieme contribuire a soddisfare le sfide impegnative in termini di disegn cui i produttori si trovano a far fronte, specialmente la richiesta di componenti e prodotti più leggeri e di articoli dalle geometrie sempre più complesse. È proprio in questi casi che la stampa 3D combinata con la lavorazione con macchine CNC è in grado di ottenere risultati superiori a quelli di qualsiasi altro processo. La flessibilità della stampa 3D viene migliorata dalla precisione della lavorazione con macchine CNC per produrre oggetti ancora più complessi.
Poiché la lavorazione con macchine CNC può fungere da lavorazione aggiuntiva alla stampa 3D, non deve essere confinata ai grandi volumi di produzione. Proto Labs, dispone di apparecchiature sia per la stampa 3D, sia per la lavorazione con macchine CNC, per cui combinano spesso le due tecnologie per produrre prototipi o per produzioni di volumi ridotti richieste per i collaudi prestazionali. Questo duplice approccio è anche ideale per la realizzazione di pezzi di ricambio di prodotti obsoleti.
Il trucco sta nel riconoscere il valore distintivo di ogni tecnologia e applicarlo al disegn e ai processi di produzione nel modo più appropriato. Durante il ciclo di prototipazione, collaudo e produzione, la stampa 3D e la lavorazione con macchine CNC possono essere usate singolarmente in momenti diversi oppure in combinazione. Lavorare con un fornitore che si avvale di entrambe le tecnologie vi permette di passare più facilmente da una all’altra. I risultati? È possibile ottenere il meglio di entrambi i processi per soddisfare le richieste dei mercati di oggi in rapido cambiamento.

 

CNC Machining and 3D Printing, Friends or Foes?

CNC machining and 3D printing are two technologies making a big impact in many industries.
But do they compete with or complement each other? Damian Hennessey, Director of Proto Labs, examines
the evidence.

 

In simple terms, CNC machining is 3D printing in reverse. While 3D printing creates objects by building up layers in three dimensions, CNC machining cuts into them. It’s like the difference between making a sculpture out of clay (an additive process) and carving it from marble (a subtractive process).
Clearly, some items are best produced by just one of these processes. But there are many instances where they work well together. A good example of this is where a 3D-printed object is ‘finished’ by CNC machining, perhaps to refine the surface, or add holes, grooves or threads.
Playing to different strengths
So when is it wise to keep the two processes separate? What does each one do better than the other? If you’ve ever used 3D printing, you’ll know it’s particularly good for highly specialised designs. The way it starts from nothing and adds layers means it can create an almost infinite variety of outputs, limited only by the printer’s capability. Also, it’s a flexible process, so you can switch quickly between jobs. And the cost per unit of a given item is always the same, regardless of quantity. So 3D printing is ideal for producing personalised, even unique, objects. No wonder it’s becoming increasingly useful in many medical and dental applications, where you can use it to customise items to fit individual patients.
But this great strength can also be a weakness: 3D printing can be uneconomical for some large-scale manufacturing. There’s also a limit on output size. While the process is perfect for small, intricate items, it currently works to a maximum size close to that of a washing machine (produced using stereolithograpy in certain materials).
This is where CNC machining sometimes has the upper hand. It can produce considerable quantities of precision-crafted products efficiently, in a variety of materials. Parts for commercial and industrial equipment and machinery are particularly popular applications, especially those made from high-density metals. It can also be used for smaller batches of products, but usually at a higher unit cost.

Joining forces to meet
design challenges
So the choice between 3D printing and CNC machining can often come down to the size of the production run and size of the outputs. But when these factors are neither too large nor too small to eliminate either process, the technologies can be combined to great effect.
And there’s an urgent need to explore and develop this combined approach. As manufacturers have to meet increasing demands from customers, so technology has to develop to keep pace. It’s all about producing more effective products and services, faster and more efficiently. This is where combining 3D printing with CNC machining can bring major benefits.
In particular, the two technologies together can help meet the tough design challenges today’s manufacturers are facing - especially the demand for lighter weight components and products, and for items with increasingly complex geometries. Here’s where 3D printing, combined with CNC machining, can achieve more than any other process. The flexibility of 3D printing is enhanced by the precision of CNC machining to produce ever more intricate objects.
And because CNC machining can work as a fine-tuning add-on to 3D printing, it doesn’t have to be confined to larger production runs. In Proto Labs, have the equipment for both 3D printing and CNC machining, so often it combine technologies to produce prototypes and models, or for medium-run outputs required for performance testing. This dual approach is also ideally suited to making replacement parts for obsolete products.
The trick is to recognise the distinctive value of each technology, and apply them to design and production processes in the most appropriate way. Through the cycle of prototyping, testing and manufacturing, 3D printing and CNC machining can be used individually at different points or in combination. Working with a supplier that has both technologies under one roof means you can move more nimbly between them. The result? You make the most of both processes to meet the demands of today’s fast-changing markets.

 

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