Lavorazione CNC VS. stampa 3D: come scegliere in base a costi e volumi per le tue esigenze di servizio?

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Scritto da

Gloria

Pubblicato
Jan 19 2026
  • Lavorazione CNC

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Lavorazione CNC vs stampa 3D rappresentano un dilemma per i membri del team di sviluppo, con conseguenti costosi errori decisionali. Il flusso di lavoro tradizionale è legato alla mancanza di dati, con conseguenti superamenti del budget e ritardi nei progetti. Il prossimo rapporto illustrerà come l'asticella dell'esperienza verrà superata per un processo decisionale consapevole.

La soluzione a questo dilemma è utilizzare l'analisi dei dati per identificare i veri fattori di costo. La rilevanza del nostro approccio nell'identificare il Costo Totale di Proprietà (TCO) e non il costo unitario, nella definizione di linee guida per la scelta tra macchine CNC e stampa 3D, può quindi essere considerata un contributo positivo alla realizzazione di risparmi sui costi.

Analisi del volume dei costi di stampa CNC e 3D per la produzione di LS Manufacturing.jpg

Lavorazione CNC VS stampa 3D: guida di riferimento rapido

Aspetto Lavorazione CNC Stampa 3D (produzione additiva)
Principio fondamentale Sottrattiva: taglia il materiale da un blocco solido. Additivo: costruisce le parti aggiungendo materiale strato per strato.
Volume ideale Produzione di volumi medio-alti; particolarmente adatto alla produzione in lotti. Produzione in piccoli volumi ; prototipo; parti personalizzate.
Gamma di materiali Metallo, plastica/resina/polimeri/compositi . Eccellenti proprietà dei materiali. Sempre più spesso: i consulenti lavorano prevalentemente con materie plastiche, resine e metalli. Le proprietà dei materiali possono essere anisotrope.
Complessità geometrica Buono, ma limitato dall'accesso agli strumenti. Le funzionalità interne sono impegnative. Eccellente. Sblocca forme organiche complesse (reticoli, canali interni).
Tempi di installazione e consegna Tempi di configurazione e programmazione più lunghi. Tempo di ciclo per pezzo più rapido in grandi volumi. Minima installazione. I tempi di consegna sono indipendenti dal numero di pezzi; ideale per tempi di consegna rapidi.
Fattori di costo Elevato costo delle attrezzature. Spreco di materiale in sottrazione. L'allestimento è incentrato sulla manodopera. Dipende dal volume del materiale e dal tempo di stampa. Meno sprechi. Costo del materiale per pezzo più elevato.
Precisione e finitura Eccellente: elevata precisione, eccellente finitura superficiale. Buono: la precisione dimensionale dipende dalla tecnologia . Potrebbe essere necessaria un'elaborazione post-produzione per una buona finitura.
Forza chiave Maggiore precisione, resistenza e scalabilità per progetti collaudati. Ampia libertà di progettazione per iterare progetti o geometrie personalizzate.
Quando scegliere Parti di produzione finali, applicazioni ad alte prestazioni , tolleranze ristrette, lotti di dimensioni maggiori. Prototipi, progetti complessi/leggeri, parti personalizzate/a basso volume, assemblaggi integrati.

Il costoso dilemma decisionale nella selezione del processo è stato risolto andando oltre il costo unitario del processo, esplorando il costo totale di proprietà. Pertanto, il framework facilita il calcolo dei compromessi sia per il processo CNC che per quello di stampa 3D , contribuendo così a massimizzare la riduzione del costo totale di proprietà fino al 25-40% dei costi di sviluppo.

Perché fidarsi di questa guida? Esperienza pratica degli esperti di LS Manufacturing

Sono disponibili online numerosi articoli sulla teoria relativa alla lavorazione CNC e alla stampa 3D. Ciò che rende l'articolo degno di essere letto è che è stato scritto sulla base dell'esperienza di un professionista di nome LS Manufacturing. Da oltre 15 anni LS Manufacturing combatte la battaglia legata al processo di lavorazione che incide sul costo di un pezzo.

La nostra officina opera secondo i più rigorosi sistemi di gestione della qualità ISO 9001 e secondo l' International Aerospace Quality Group (IAQG) . È nel processo di lavoro vero e proprio che la nostra vera competenza è stata acquisita con grande impegno. Siamo ben consapevoli delle discrepanze tra i due, ma è proprio questa consapevolezza che ci consente di decidere se si tratta di un componente aeronautico lavorato con la qualità superficiale ideale su macchine CNC o dell'autenticità di prototipi stampati in 3D .

Tutti i suggerimenti di seguito sono frutto di una conoscenza duramente acquisita. Abbiamo imparato quali sono i parametri della stampa 3D, i cui valori garantiscono la massima resistenza per i componenti finali; e come modificare il metodo CNC per elaborare efficacemente leghe ad alta temperatura. Di seguito è riportato un riepilogo di tutte le nostre conoscenze relative a oltre 50.000 componenti personalizzati, che vi aiuterà a evitare costosi errori nella scelta tra lavorazione CNC e stampa 3D .

Selezione comparativa dei processi di produzione e analisi dei costi di LS Manufacturing.jpg

Figura 1: Confronto e valutazione dei costi di diversi metodi di produzione da parte di LS Manufacturing

Quali sono le differenze nella struttura dei costi tra CNC e stampa 3D?

La scelta corretta del processo non può, quindi, essere effettuata senza una certa decostruzione dei fattori di costo. La decostruzione dei costi di lavorazione CNC e di stampa 3D può quindi essere ottenuta utilizzando il documento. Il documento facilita un processo di analisi imparziale dei costi di produzione.

Componente di costo Lavorazione CNC Stampa 3D
Driver primario Il peso del blocco di materia prima è il fattore più importante, che incide per il 40-60% sul costo complessivo. Le materie prime specializzate rappresentano il costo maggiore, con un'incidenza del 50-70 % .
Driver secondario Il tempo macchina e la manodopera rappresentano una componente importante dei costi, contribuendo per il 25%-35% .

L'ammortamento delle attrezzature e dei sistemi comporta costi pari al 20%-30%.

Fattore variabile chiave L'usura degli utensili e i materiali di consumo contribuiscono per una quota considerevole del 10-15% alla spesa complessiva. La manodopera post-elaborazione per la rimozione del supporto e la finitura superficiale comporta costi variabili.
Dimensioni economiche del lotto Diventa conveniente per pezzi generici in alluminio per ordini superiori a 500 pezzi. Rimane favorevole per la prototipazione e per pezzi complessi, nonché per ordini inferiori a 500 pezzi .
Differenziale di costo del volume Quando si tratta di più di 1000 pezzi , può fornire circa il 35% di una geometria qualificata, con un costo per pezzo inferiore. Il costo del componente sarà più o meno lo stesso, il che significa che in questo caso non ci sarà alcuna economia di scala.

Per quanto riguarda i costi di lavorazione CNC , l'ideale sarebbe una produzione in grandi volumi. Tuttavia, il costo della stampa 3D sarebbe più ottimale per volumi complessi ridotti. Per un'analisi pratica dei costi di produzione , calcola innanzitutto i costi in base alle dimensioni specifiche del lotto. Se il volume supera le 500 unità, è necessario effettuare un'analisi competitiva del TCO e, in questo caso, la stampa CNC sarebbe la soluzione più ottimale.

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Come selezionare scientificamente il processo di produzione ottimale in base alla dimensione del lotto?

Per prendere una decisione consapevole su quale processo produttivo si rivelerà il più efficace nell'attuale situazione aziendale, è necessario utilizzare strategie basate sui dati e non su regole empiriche. I dati forniti per prendere una decisione sistematica sulla scelta di una produzione ad alto volume sono i seguenti:

Stabilire il quadro di valutazione multifattoriale

Esamineremo la semplificazione della scelta considerando contemporaneamente tre variabili: la dimensione del lotto, la complessità del componente e il tempo di consegna richiesto. Prendiamo, ad esempio, lo stesso scenario di volume, in cui la semplice staffa e il supporto motore, basati sulla topologia, avranno punti di forza economici diversi a confronto. Una matrice fornirà valori ponderati delle variabili, eliminando così le opinioni e utilizzando invece un'analisi dei costi di produzione .

Quantificazione della soglia di dimensione del lotto primario

Per lo sviluppo della prima regola empirica sono stati utilizzati oltre 125 progetti. Si stima che il punto di intersezione per i costi previsti per il servizio di stampa 3D e il servizio di lavorazione CNC per componenti geometrici semplici sia compreso tra 80 e 100 pezzi . Questo perché gli elevati costi iniziali di programmazione e configurazione del CNC vengono rapidamente ammortizzati, mentre i costi additivi rimangono ampiamente lineari con il numero di pezzi, rendendolo la scelta meno efficiente per la produzione ad alto volume .

Adattamento alla complessità: il punto critico secondario

In questa fase, le parti geometricamente complesse contenenti passaggi interni e reticoli biologici diventano rilevanti. In tali casi, sebbene la competitività dei costi storici basata sulla produzione CNC diminuisca poiché i problemi associati alla lavorazione aumentano i tempi di lavorazione, tali effetti diventano meno influenti grazie alla libertà geometrica offerta dalla stampa 3D , ostacolando così la costosa lavorazione CNC multiasse e la transizione al servizio di lavorazione CNC in casi di studio, portando a valori di crossover compresi tra 200 e 300 unità .

Utilizzando questo approccio, il primo processo prevede l'assegnazione di livelli di complessità al componente durante la progettazione in base al lotto di destinazione. Le unità di assegnazione per l'applicazione di questo approccio ai componenti meno complessi includono unità di 80-100, mentre le unità di scala 200-300 sono per i progetti più complessi.

Come è possibile confrontare quantitativamente il rapporto costo-efficacia dei diversi materiali nei due processi?

Il costo del materiale è un fattore importante nella scelta del processo produttivo ; i numeri grezzi sono molto fuorvianti se presi fuori dal contesto. Il confronto economico in cifre tra il costo della stampa 3D di polveri specializzate e il costo della lavorazione CNC di materiali sfusi viene quantificato in questo lavoro e fornisce le informazioni necessarie per sviluppare un confronto realistico.

Fattore Lavorazione CNC Stampa 3D
Costo delle materie prime Le barre e le piastre di materiale sfuso costano meno: ad esempio, circa 8$/kg per 316L . Le polveri e le resine di materie prime specializzate sono molto più costose: ad esempio, circa 120 $/kg per 316L .
Utilizzo efficace Tradizionalmente, l'utilizzo del materiale è del 40-60% , con grandi quantità di materiale sprecato tramite il processo sottrattivo. Utilizzo praticamente del 100% del materiale alimentato e riduzione al minimo degli sprechi della struttura di supporto.
Leva di ottimizzazione chiave L'annidamento strategico e la programmazione CAM altamente ottimizzata potrebbero aumentare il livello di utilizzo fino all'85% e i costi del processo di lavorazione CNC potrebbero diminuire di un ordine di grandezza. L'ottimizzazione dei costi si concentra principalmente sulla massimizzazione dell'utilizzo del volume della camera di stampa e sulla riduzione della quantità di strutture di supporto.
Soglia economica del lotto Analizzando il caso di un articolo realizzato in materiale 316L, la lavorazione CNC ottimale risulta più economica della stampa 3D quando il volume di produzione è superiore a 150 unità . Mantiene il vantaggio per volumi molto bassi ( <50 ) e geometrie altamente complesse in cui gli scarti CNC sono proibitivi.
Impatto sui costi totali Dopo l'ottimizzazione, i costi di lavorazione CNC per lotti superiori a 150 unità possono essere inferiori fino al 42% rispetto all'alternativa additiva. Non c'è molta differenza per quanto riguarda il costo per pezzo e, per le forme semplici, la scalabilità non è possibile.

Nella ricerca della selezione ottimale del processo di produzione , è necessario definire il valore del costo effettivo del materiale per pezzo, che, per il CNC, sarebbe ( costo del grezzo/tasso di utilizzo ) in contrasto con ( peso della polvere * costo della polvere ) per la stampa 3D . I volumi superiori a 150 unità devono concentrarsi sull'uso del CNC per produrre i pezzi, insieme al nesting avanzato per massimizzare il tasso di utilizzo.

Servizi di lavorazione CNC per l'analisi dei costi di produzione di precisione di LS Manufacturing.jpg

Figura 2: Valutazione dei costi per parti di precisione prodotte tramite lavorazione CNC da LS Manufacturing

In che modo la complessità delle parti influisce sull'economia della selezione dei processi?

Le ragioni di questo cambiamento sono la complessità delle parti e il suo effetto inverte la tipica ripartizione osservata nei modelli di costo per la lavorazione CNC rispetto alla stampa 3D . L'incorporazione di canali interni, reticoli o forme organiche nelle parti geometriche fa sì che le analisi tipiche eseguite per porzione o volume siano una corrispondenza corretta per la selezione di processi di produzione subottimali. Ecco come un valore economico per la complessità può essere applicato per indicare

Definizione e quantificazione della complessità nei modelli di costo

  • Come lo quantifichiamo: invece di utilizzare una metrica soggettiva, valutiamo la complessità di un'operazione CNC in base all'accesso alle attrezzature, alla lavorazione secondaria e all'attrezzatura speciale di una macchina CNC .
  • Applicazione pratica: nel caso dello stampo raffreddato conformalmente, l'impatto è stato che la lavorazione CNC doveva essere eseguita in 5 configurazioni, mentre la stampa 3D ne richiedeva una, convalidando così l'ipotesi che ci sarebbe stata una riduzione del 60% dei costi e una riduzione dei tempi da 3 settimane a 5 giorni .

Sfruttare i principi della progettazione per la produzione additiva (DfAM)

  1. Come integriamo DfAM: l'ottimizzazione topologica non è considerata una fase intermedia; viene unita all'analisi di producibilità in modo da consolidare gli assemblaggi.
  2. Risultato raggiunto: in uno scenario di dispositivi medici , questa tecnica ha consentito la creazione di una parte ottimizzata, più leggera del 40% e meno costosa da produrre del 35% rispetto al complesso assemblaggio originale realizzato con una macchina CNC.

Calcolo del punto di pareggio aggiustato per la complessità

  • Come modelliamo il cambiamento: modifichiamo il calcolo del punto di pareggio in base al volume per tenere conto della complessità, aggiungendo un fattore di complessità che aumenta i costi per il CNC.
  • Decisione basata sui dati: significa che, man mano che i componenti diventano sempre più complessi internamente, potrebbe esserci un altro punto di incrocio economico, che potrebbe essere superiore a 300 unità, per il passaggio dalla stampa 3D alla lavorazione meccanica, anziché 100 unità . Si tratta di un cambiamento radicale nella selezione del processo produttivo .

Per questo obiettivo specifico, è necessario determinare la penalità di complessità relativa al componente. Supponendo che siano previste penalità di complessità per il componente, il nuovo obiettivo sarà quello di dare la preferenza al servizio di stampa 3D per la prototipazione o per il Primo Articolo. Quando si procede con la selezione del processo di produzione finale, si utilizzerà il nuovo metodo di analisi del punto di pareggio, anziché il metodo convenzionale di pareggio per volume. Questo fornirà la precisione necessaria per l'acquisto dei componenti di valore.

Quali sono i principali impatti dei requisiti di accuratezza sulla selezione dei processi?

Confrontando il servizio di lavorazione CNC con quello di stampa 3D , si nota la presenza di requisiti di tolleranza che potrebbero entrare in conflitto con gli aspetti economici. Si può facilmente arrivare a un punto in cui non sarà più conveniente lavorare semplicemente con un livello di tolleranza elevato, a causa della mancata fornitura delle specifiche di funzionalità secondo il processo additivo, come indicato nel seguente documento:

Mappatura delle tolleranze critiche per la capacità del processo

Valutiamo questi criteri in una matrice di fattibilità. I ​​criteri sono anche specifici del processo e derivano dai requisiti del progetto. I criteri possono includere una tolleranza di ±0,025 mm , che è un criterio indicatore nel servizio di lavorazione CNC ma è irrilevante nel servizio di stampa 3D ( ±0,2 mm ). Questo potrebbe essere fatto in termini di dimensioni critiche e non critiche.

Quantificazione del costo reale della post-elaborazione per l'accuratezza

Il nostro approccio modella i processi ausiliari necessari per la stampa 3D di componenti per fornire finiture superficiali di qualità CNC, affrontando così il problema dei costi nascosti. Per finiture superficiali con Ra pari a 0,8 μm , forniamo calcoli sui tempi e sui costi aggiuntivi per la lavorazione di un componente near-net-shape per stampa 3D rispetto alla lavorazione da materiale pieno e li integriamo nell'analisi complessiva dei costi di produzione .

Implementazione della produzione ibrida come soluzione strategica

All'occorrenza, utilizziamo la stampa 3D per creare forme complesse, quasi nette, che consentono un risparmio di materiale e possono poi essere rifinite con precisione tramite lavorazioni CNC, secondo necessità. Questa tecnica ha inoltre aiutato il nostro cliente a risparmiare il 25% sui costi totali, riducendo al minimo gli sprechi di materiale durante la lavorazione CNC e la post-elaborazione del componente prodotto con la tecnologia additiva.

A tal fine, è necessario eseguire un audit del disegno del componente per identificare le tolleranze locali, sia universali che critiche. Per i prodotti che presentano tolleranze sia universali che critiche, è possibile creare un piano di produzione ibrido per la produzione di prototipi con il servizio di stampa 3D per il componente complesso e per i componenti funzionali realizzati tramite lavorazione CNC . La metodologia utilizzata nell'RFA si concentra sulla precisione, che coniuga profondità tecnologica per i costi e precisione per le prestazioni critiche.

Come ottimizzare la selezione dei processi quando le scadenze di consegna sono strette?

Le scadenze, per la loro natura urgente, indeboliscono tutti i criteri convenzionali di scelta dei processi, in base ai quali l'importanza dei costi viene data a scapito della velocità. Esiste un approccio tattico per affrontare i progetti che richiedono tempi stretti, al fine di garantire i migliori risultati lavorando con scadenze vincolate:

Selezione del processo strategico in base alle tappe del progetto

Definiamo i tempi necessari per allineare ogni fase al flusso di processo ottimale. Per la creazione di prototipi da validare in 1-3 giorni , per il processo di creazione dei prototipi ci avvaliamo del servizio di stampa 3D . Per prototipi funzionali e tempi di commercializzazione più rapidi, ma senza essere vincolati a un processo troppo presto, ci avvaliamo del servizio di lavorazione CNC dopo aver congelato il progetto.

Implementazione dell'elaborazione parallela per comprimere i tempi di consegna

Per mitigare la difficoltà creata dalla necessità di colli di bottiglia nella sequenza, eseguiamo contemporaneamente le attività del percorso critico. Mentre un servizio di lavorazione CNC programma l'ultima passata, un'altra attività può includere la costruzione dell'utensile ponte e l'assemblaggio delle attrezzature per il servizio di stampa 3D . Questo metodo ha consentito una riduzione di almeno il 30% dei tempi di consegna per l' ordine di emergenza da 50 pezzi .

Sfruttare l'inventario digitale per i componenti critici

Trattandosi di ordini urgenti e ricorrenti, pre-indirizziamo e teniamo a magazzino le materie prime/componenti standard che vengono utilizzati di frequente. Un servizio di lavorazione CNC , quindi, non richiede tempi di attesa di 2-3 giorni per l'approvvigionamento dei materiali e può quindi rappresentare un'opzione valida anche per produzioni ad alto volume , poiché non resta che la lavorazione delle caratteristiche.

Per agire, la tempistica deve essere allineata al livello di completamento: applicare la stampa 3D entro 72 ore per i primi prodotti, poi la CNC una volta superati i 20 prodotti . L'interazione con i fornitori deve essere effettuata il prima possibile per pianificare l'esecuzione parallela. Ciò consente agilità nell'esecuzione competitiva.

costo della stampa 3D

Figura 3: Processo di stampa 3D in azione per la selezione della produzione da parte di LS Manufacturing

Come bilanciare costi e prestazioni tramite la produzione ibrida?

La questione strategica se utilizzare la lavorazione CNC o la stampa 3D è uno dei falsi dilemmi binari. La produzione ibrida risolve questo problema perché implica l'integrazione strategica di entrambi i processi in un unico componente per produrre un valore che nessuno dei due potrebbe generare da solo. Il documento presenta le motivazioni alla base della scelta del processo di produzione integrato:

Decostruire la componente per l'allocazione strategica dei processi

  1. Come analizziamo la parte: la scomposizione geometrica e funzionale viene eseguita per determinare le regioni di applicabilità per ciascuna tipologia di tecnologia.
  2. Applicazione pratica: canali di raffreddamento conformi assegnati in uno stampo d'élite per la stampa 3D , tenendo conto delle superfici di tenuta/montaggio critiche per la lavorazione CNC di precisione. Questa tecnica ibrida ha consentito di ridurre i costi di Wynndlad del 40% .

Progettare la produzione ibrida fin dall'inizio

  • Come implementiamo DfAM e DFM contemporaneamente: la forma quasi netta è progettata con DfAM per la stampa 3D , con riferimenti e materiale in eccesso nelle aree di interfaccia critiche.
  • Risultato raggiunto: fornirà la geometria necessaria per un'ulteriore lavorazione CNC per ottenere tolleranze di ±0,025 mm per una chiusura ermetica, oltre alle proprietà del materiale per un valore di finitura superficiale Ra 0,8 μm .

Convalida quantitativa dei guadagni in termini di prestazioni e costi

  1. Come modelliamo il valore totale: il valore totale verrà calcolato in base al valore della riduzione del peso, del miglioramento delle prestazioni e dei costi totali.
  2. Risultato basato sui dati: per quanto riguarda la produzione di componenti automobilistici, questa metodologia ha permesso di ottenere una riduzione del peso fino al 25% utilizzando reticoli organici (stampati in 3D) e di rinforzare i punti macchina del 20% rispetto ai componenti stampati o lavorati a macchina, a un costo ridotto.

A partire dal processo ibrido di produzione del componente, sarà necessario analizzare la scomposizione del componente in base alle caratteristiche, alle caratteristiche complesse delegate alla stampa 3D , mentre le superfici funzionali saranno delegate alla lavorazione CNC . Il componente ibrido verrà progettato con caratteristiche di fissaggio integrate nel progetto del componente. Questa sintesi strategica trascende la decisione standard tra lavorazione CNC e stampa 3D , offrendo una selezione di processi di produzione superiore per applicazioni ad alto valore.

Come controllare i costi attraverso l'ottimizzazione dei processi nella produzione in piccoli lotti?

I piccoli lotti di produzione presentano alcune problematiche tecniche in termini di costi, per le quali è necessario ignorare l'economia di scala. In questo caso, la soluzione standard potrebbe non essere efficiente; pertanto, l'ottimizzazione del processo è un valido aiuto per ridurre i costi. La discussione seguente illustra le possibilità di minimizzare i costi di lavorazione CNC e di stampa 3D quando la produzione è inferiore a 100 unità:

Standardizzazione delle sequenze di lavorazione per ridurre l'impostazione

Per affrontare costi di inizializzazione così elevati, proponiamo una libreria di procedure di lavorazione e percorsi utensile comuni. Questo ci consente di risparmiare fino al 50% sui tempi di programmazione e attrezzaggio per parti simili, riducendo così i costi di lavorazione CNC per lotto e consentendo tempi di consegna più rapidi del 40% .

Implementazione di sistemi di fissaggio modulari

Invece di progettare attrezzature per nuovi lavori, ora utilizziamo un sistema a griglia modulare che incorpora morsetti e localizzatori regolabili per consentire l'utilizzo delle stesse attrezzature su una vasta gamma di progetti diversi. Eliminando di fatto la necessità di progettazione di attrezzature, che rappresenta uno dei principali fattori di costo per la lavorazione CNC di piccoli lotti.

Sfruttare l'ottimizzazione dei lotti nella produzione additiva

Nel nostro impegno per ridurre i costi di stampa 3D , siamo riusciti a integrare più componenti del cliente in un unico pezzo, massimizzando il volume della camera. Il software di nesting che utilizziamo ci consente di utilizzare efficacemente il volume, compensando il costo della macchina grazie all'elevato volume di componenti. Pertanto, i componenti del cliente hanno registrato un risparmio sui costi del 30% per un volume di lavoro compreso tra 5 e 10 pezzi .

Per quanto riguarda il contenimento dei costi, analizzate i vostri processi per la standardizzazione della configurazione CNC. Per quanto riguarda la stampa 3D , è assolutamente necessario combinare tutti gli ordini per la densità del volume di produzione. Strategicamente, questa ottimizzazione basata sui processi consente di rendere fattibile la produzione in piccoli lotti per altre alternative strategiche prima di optare per una produzione ad alto volume .

Confronto tra costi e servizi di lavorazione CNC e stampa 3D di LS Manufacturing.jpg

Figura 4: Confronto tra costi e servizi di lavorazione CNC e stampa 3D di LS Manufacturing

LS Manufacturing: ottimizzazione della produzione di stent per la navigazione chirurgica

Questo caso di studio dimostra come il bivio critico presentato in LS Manufacturing sia stato superato combinando sia il mondo additivo che quello sottrattivo per fornire una soluzione praticabile per la produzione di dispositivi medici, esemplificando ciò che sappiamo fare meglio in un bivio critico tra la lavorazione CNC complessa e la stampa 3D :

Sfida del cliente

L'azienda che sviluppava dispositivi medici richiedeva staffe di navigazione chirurgica con 200 pezzi di materiale Ti-6Al-4V ELI Grado 23 e tolleranze di foratura di ±0,05 mm . Il preventivo relativo all'intero processo di lavorazione CNC a 5 assi superava il margine di budget del 45% , ma poteva essere fornito in sole 4 settimane . D'altro canto, l'intero processo di stampa 3D non era in grado di fornire la resistenza alla trazione e la precisione superficiale necessarie.

Soluzione di produzione LS

struttura reticolare del componente, poiché consentirà una progettazione ottimale della struttura di supporto e quindi una minore post-lavorazione. Le superfici di posizionamento chiave e i fori saranno quindi sottoposti a lavorazione da parte della macchina CNC a 5 assi per ottenere la tolleranza richiesta di ±0,05 mm e Ra di 0,8 μm .

Risultati e valore

Il costo totale è diminuito del 38% e il lead time è passato da 4 settimane a 12 giorni . Il peso finale del componente è stato ridotto del 30% . Il time-to-market è aumentato di due settimane ; tuttavia, il margine è aumentato del 22% . Tutto ciò è stato ottenuto mantenendo la precisione chirurgica.

Ciò si riflette in questa particolare situazione in cui è chiaro che nella selezione del processo di produzione stesso non esiste un unico modo di farlo, perché è evidente che, esaminando i requisiti funzionali dei componenti in termini di approccio ibrido integrato della produzione stessa, sono stati realizzati dei benefici in termini di vantaggi tecnici di mercato nel settore medico.

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USCIRE

Come stabilire un processo decisionale scientifico per il processo di produzione?

L'eliminazione di congetture nella selezione del processo produttivo è ulteriormente garantita da un approccio sistematico all'analisi dei dati. Questo può essere risolto trasformando i complessi termini di specifica dei componenti in un sistema di punteggio dei dati che faciliti il ​​confronto e il contrasto dei compromessi tra un servizio di lavorazione CNC e un servizio di stampa 3D in termini di:

Decostruire i requisiti in parametri ponderati

Per i requisiti di filtraggio generici, il progetto è suddiviso in 12 dimensioni parametriche, a partire dalla dimensione del lotto, dalla complessità geometrica, dalla tolleranza, dal materiale, fino alla tolleranza critica , a tutte le quali verranno assegnati pesi dinamici per parametri quali la finitura superficiale , la cui importanza sarà diversa, ad esempio, per un alloggiamento del cuscinetto rispetto a un componente di condotto.

Esecuzione dell'analisi algoritmica dello scenario

Nel nostro sistema, il confronto è accompagnato da processi di simulazione. L'algoritmo analizza centinaia di scenari relativi al processo produttivo, calcolando il costo richiesto e i tempi di elaborazione in termini di semplice servizio di lavorazione CNC , semplice soluzione di stampa 3D e, di conseguenza, anche servizi misti tra queste due soluzioni produttive. L'algoritmo identifica esattamente il punto di intersezione della funzione di costo, indicando le forme in cui si ottiene un vantaggio di costo compreso tra il 20% e il 40% attraverso questa metodologia di produzione mista.

Generazione di una roadmap di implementazione praticabile

Il risultato sarà un protocollo completo e dettagliato, non una linea guida. Il protocollo determinerà l'ordine, quali funzioni saranno svolte e con quale metodo per un protocollo ibrido e stabilirà una tempistica articolata in fasi. La complessa procedura di selezione del processo produttivo diventerà quindi una funzione facilmente attuabile, riducendo notevolmente i costi generali del progetto per il cliente.

Per fare ciò, è necessario determinare sistematicamente i 12 attributi chiave del componente, concentrandosi su aspetti quali dimensione del lotto, complessità e materiali, ed effettuare un confronto tra i tempi di progetto e i rischi di qualità utilizzando i dati. In questo modo, sarà possibile sviluppare la sofisticatezza tecnica necessaria per rendere la selezione dei processi un fattore di differenziazione chiave piuttosto che un vincolo.

Domande frequenti

1. Qual è in genere il punto di svolta dei costi tra la lavorazione CNC e la stampa 3D?

Il punto di inflessione del costo per i componenti semplici di una struttura si raggiunge quando sono compresi tra 80 e 150 , mentre nelle strutture complesse si raggiunge quando sono compresi tra 200 e 300. La struttura dei costi si basa sulla complessità dei materiali e sulle stime di precisione.

2. La stampa 3D è davvero più economica per la produzione in piccoli lotti?

Per quanto riguarda i componenti complessi composti da un massimo di 50 pezzi e dotati di un numero di parte, la conclusione è che la stampa 3D offrirà risparmi rispetto al costo dello stampo e sarà anche più economica del 30-50% rispetto alla lavorazione CNC .

3. Come valutare le differenze di prestazioni tra i due processi?

I coefficienti di densità e isotropia per i componenti prodotti tramite processo CNC sono pari al 100% , mentre per il 3DP possiedono le proprietà di isotropia e, in realtà, i coefficienti di resistenza sono pari solo all'80-95% dei componenti forgiati.

4. La stampa 3D può ridurre i costi della produzione di massa?

Se la dimensione del lotto supera le 5000 unità , la produzione CNC sperimenta economie di scala e i costi saranno inferiori del 40-60% rispetto alla stampa 3D . La stampa 3D può essere utilizzata per la produzione su piccola scala .

5. In che modo la produzione ibrida consente di ottimizzare i costi?

La stampa 3D si occupa di caratteristiche complesse, mentre la lavorazione CNC si occupa di componenti critici. La combinazione delle due tecniche precedenti contribuirà a ridurre i costi del 30-40% e a migliorare le prestazioni di oltre il 20% .

6. Come ottenere rapidamente preventivi precisi per due processi?

Sono richiesti i dati sui materiali, i file 3D, la dimensione del lotto e il livello di precisione richiesto. Il preventivo comparativo verrà inviato al cliente dal team di LS Manufacturing in entrambi i casi entro 2 ore dalla ricezione dei dettagli.

7. In che modo lo sviluppo di nuovi materiali influenza la selezione del processo?

I compositi ad alte prestazioni sono adatti alla stampa 3D, mentre i materiali ad alta conduttività trovano applicazione nella lavorazione CNC. Per disporre di processi appropriati per i materiali è necessaria la conoscenza delle loro proprietà.

8. Come ridurre i costi della lavorazione CNC di piccoli lotti?

Grazie all'utilizzo di processi standardizzati, attrezzature modulari e gestione dei materiali, LS Manufacturing è in grado di ridurre i costi CNC di piccoli lotti del 25-30% e i tempi di consegna del 35% .

Riepilogo

Grazie all'ingegneria del valore basata sulla selezione scientifica dei processi, le aziende manifatturiere possono massimizzare i costi e accelerare il time-to-market. Il processo decisionale, sviluppato da LS Manufacturing, basato su valori reali, aiuterà molti clienti a ottenere risparmi sui costi compresi tra il 25% e il 40% .

Per un confronto di soluzioni di processo personalizzate e preventivi adeguati, vi preghiamo di contattare immediatamente il gruppo tecnico di LS Manufacturing per usufruire di analisi dei costi e consigli sull'ottimizzazione di entrambe le opzioni.

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Il contenuto di questa pagina è solo a scopo informativo. Servizi LS Manufacturing Non vi sono dichiarazioni o garanzie, esplicite o implicite, circa l'accuratezza, la completezza o la validità delle informazioni. Non si deve dedurre che un fornitore o produttore terzo fornirà parametri di prestazione, tolleranze geometriche, caratteristiche di progettazione specifiche, qualità e tipologia dei materiali o lavorazione tramite la rete LS Manufacturing. La responsabilità è dell'acquirente. Richiedi un preventivo per i componenti. Identifica i requisiti specifici per queste sezioni. Contattaci per ulteriori informazioni .

Team di produzione LS

LS Manufacturing è un'azienda leader del settore . Si concentra su soluzioni di produzione personalizzate. Vantiamo oltre 20 anni di esperienza con oltre 5.000 clienti e ci concentriamo su lavorazioni CNC ad alta precisione, lavorazione della lamiera , stampa 3D , stampaggio a iniezione , stampaggio di metalli e altri servizi di produzione completi.
Il nostro stabilimento è dotato di oltre 100 centri di lavoro a 5 assi all'avanguardia, certificati ISO 9001:2015. Forniamo soluzioni di produzione rapide, efficienti e di alta qualità a clienti in oltre 150 paesi in tutto il mondo. Che si tratti di piccoli volumi di produzione o di personalizzazioni su larga scala, possiamo soddisfare le vostre esigenze con consegne rapide entro 24 ore. Scegliete LS Manufacturing. Questo significa efficienza nella selezione, qualità e professionalità.
Per saperne di più, visita il nostro sito web: www.lsrpf.com .

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Gloria

Esperto in prototipazione rapida e produzione rapida

Specializzati in lavorazioni CNC, stampa 3D, fusione di uretano, utensili rapidi, stampaggio a iniezione, fusione di metalli, lamiere ed estrusione.

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