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

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Scritto da

Gloria

Pubblicato
Jan 19 2026
  • Lavorazione CNC

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La scelta tra lavorazione CNC e stampa 3D rappresenta 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, il che porta a sforamenti di budget e ritardi nei progetti. Il prossimo report illustrerà come superare la soglia dell'esperienza per prendere decisioni ben ponderate.

La soluzione a questo dilemma consiste nell'utilizzare l'analisi dei dati per identificare i veri fattori che incidono sui costi. La rilevanza del nostro approccio nell'identificare il costo totale di proprietà , 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 dei costi e dei volumi di produzione per la lavorazione CNC e la stampa 3D a cura di LS Manufacturing.jpg

Lavorazione CNC vs. stampa 3D: guida di riferimento rapido

Aspetto Lavorazione CNC Stampa 3D (Produzione additiva)
Principio fondamentale Sottrattivo: Rimuove materiale da un blocco solido. Additiva: Costruisce i pezzi aggiungendo materiale strato dopo strato.
Trasformazione ideale Produzione di volume medio-alto; ideale per la produzione in lotti. Produzione a basso volume ; prototipi; componenti personalizzati.
Zona materiali Metallo, plastica/resina/polimeri/compositi . Proprietà dei materiali eccellenti. Sempre più spesso: i consulenti lavorano principalmente 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 complesse. Eccellente. Permette di realizzare forme complesse e organiche (reticoli, canali interni).
Tempi di configurazione e consegna Tempi di configurazione e programmazione più lunghi. Tempi di ciclo per singolo pezzo più rapidi per grandi volumi. Installazione minima. I tempi di consegna sono indipendenti dal numero di pezzi; ideale per consegne rapide.
Fattori di costo Costo elevato delle attrezzature. Spreco di materiale nella sottrazione. L'allestimento è basato sulla manodopera. Legato al volume del materiale e al tempo di stampa. Meno sprechi. Costo del materiale per pezzo più elevato.
Precisione e finitura Eccellente: elevata precisione, ottima finitura superficiale. Aspetti positivi: la precisione dimensionale dipende dalla tecnologia . Potrebbe essere necessaria una post-produzione per ottenere una finitura ottimale.
Punto di forza chiave Maggiore precisione, robustezza e scalabilità per progetti collaudati. Ampia libertà di progettazione per iterare tra diversi progetti o geometrie personalizzate.
Quando scegliere Componenti di produzione finali, applicazioni ad alte prestazioni , tolleranze ristrette, lotti di produzione di grandi dimensioni. Prototipi, progetti complessi/leggeri, componenti personalizzati/a basso volume, assemblaggi integrati.

Il dilemma decisionale, spesso oneroso, della selezione del processo è stato risolto andando oltre il costo unitario del processo e analizzando il costo totale di proprietà. In questo modo, il framework facilita il calcolo dei compromessi sia per il processo CNC che per quello di stampa 3D , contribuendo a massimizzare la riduzione del costo totale di proprietà, con un risparmio sui costi di sviluppo pari al 25-40% .

Perché fidarsi di questa guida? L'esperienza pratica degli esperti di LS Manufacturing.

Su internet si trovano molti articoli sulla teoria relativa alla lavorazione CNC e alla stampa 3D. Ciò che rende questo articolo degno di essere letto è che è scritto a partire dall'esperienza di un'azienda specializzata, la LS Manufacturing. Da oltre 15 anni, la LS Manufacturing si impegna a fondo per ottimizzare i processi di lavorazione e i relativi costi di produzione.

La nostra officina opera secondo i rigorosi sistemi di gestione della qualità ISO 9001 e gli standard dell'International Aerospace Quality Group (IAQG) . È proprio nel processo di lavoro che abbiamo maturato la nostra vera competenza. Siamo ben consapevoli delle differenze tra i due, ma è proprio questa consapevolezza che ci permette di distinguere se si tratta di un componente aeronautico lavorato con una qualità superficiale ideale su macchine CNC o dell'autenticità di un prototipo stampato in 3D .

Tutti i suggerimenti che seguono sono frutto di un'esperienza maturata sul campo. Abbiamo appreso quali sono i parametri della stampa 3D, i cui valori garantiscono la massima resistenza per i componenti destinati all'uso finale e come modificare il metodo CNC per lavorare efficacemente leghe ad alta temperatura. Di seguito è riportato un riepilogo di tutte le nostre conoscenze, acquisite realizzando oltre 50.000 componenti personalizzati, che vi aiuterà a evitare costosi errori nella scelta tra lavorazione CNC e stampa 3D .

Analisi comparativa dei costi e selezione dei processi produttivi a cura di LS Manufacturing.jpg

Figura 1: Confronto e valutazione dei costi di diversi metodi di produzione a cura di LS Manufacturing

Quali sono le differenze di costo tra la lavorazione CNC e la stampa 3D?

La scelta corretta del processo non può quindi prescindere da un'accurata analisi dei fattori che ne determinano i costi. L'analisi dei costi del processo di lavorazione CNC e di quello di stampa 3D può essere realizzata attraverso l'utilizzo di questo documento, che facilita un'analisi imparziale dei costi di produzione.

Componente di costo Lavorazione CNC Stampa 3D
Conducente principale Il peso della billetta di materia prima è il fattore più rilevante, che incide per il 40-60% sul totale dei costi. Il materiale di partenza specializzato rappresenta il costo principale, pari al 50-70% . Il materiale di partenza specializzato rappresenta il costo principale, pari al 50-70% .
Conducente secondario Il tempo macchina e la manodopera rappresentano una componente di costo importante, contribuendo per il 25%-35% .

L'ammortamento di attrezzature e sistemi rappresenta un costo del 20%-30%.

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

Per quanto riguarda i costi di lavorazione CNC , l'ideale sarebbe una produzione di massa. Tuttavia, la stampa 3D risulterebbe più conveniente per volumi di produzione ridotti. Per un'analisi dei costi di produzione efficace, è necessario innanzitutto calcolare i costi in base alla dimensione specifica del lotto. Se il volume di produzione supera le 500 unità, è indispensabile effettuare un'analisi comparativa del costo totale di proprietà (TCO) , e in questo caso la lavorazione CNC sarebbe la soluzione più vantaggiosa.

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

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

Definizione del quadro di valutazione multifattoriale

Esamineremo la semplificazione della scelta considerando simultaneamente tre variabili: la dimensione del lotto, la complessità del componente e i tempi di consegna richiesti. Prendiamo ad esempio lo scenario a parità di volume, in cui una semplice staffa e un supporto motore basati sulla topologia avranno punti economici differenti 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 più di 125 progetti. Il punto di svolta per le aspettative di costo tra il servizio di stampa 3D e il servizio di lavorazione CNC per componenti geometrici semplici è stimato tra 80 e 100 pezzi . Questo perché gli elevati costi iniziali di programmazione e configurazione del CNC vengono ammortizzati rapidamente, mentre i costi aggiuntivi rimangono sostanzialmente lineari con il numero di pezzi, rendendolo la scelta meno efficiente per la produzione di grandi volumi .

Adeguamento alla complessità: il punto critico secondario

In questa fase, le parti geometricamente complesse contenenti passaggi interni e reticoli biologici diventano rilevanti. In questi casi, sebbene la competitività storica dei costi basata sulla produzione CNC diminuirebbe a causa dei problemi associati alla lavorazione che aumentano i tempi di elaborazione, tali effetti diventano meno influenti grazie alla libertà geometrica offerta dalla stampa 3D , ostacolando così la costosa lavorazione CNC multiasse e il passaggio al servizio di lavorazione CNC nei casi di studio, con conseguenti valori di crossover tra 200 e 300 unità .

Utilizzando questo approccio, il primo passaggio consiste nell'assegnare livelli di complessità al componente durante la fase di progettazione, in base al lotto di produzione previsto. Le unità di misura per i componenti meno complessi includono valori compresi tra 80 e 100, mentre per i componenti più complessi si utilizzano unità comprese tra 200 e 300 .

Come si può confrontare quantitativamente il rapporto costi-benefici dei diversi materiali nei due processi?

Il costo dei materiali è un fattore importante nella scelta del processo produttivo ; i dati grezzi, se decontestualizzati, possono essere fuorvianti. Questo lavoro quantifica il confronto economico, in termini numerici, tra il costo della stampa 3D di polveri specializzate e il costo della lavorazione CNC di materiali sfusi, fornendo le informazioni necessarie per un confronto realistico.

Fattore Lavorazione CNC Stampa 3D
Costo delle materie prime Le barre e le lamiere in materiale sfuso costano meno: ad esempio, circa 8 dollari al kg per l'acciaio inossidabile 316L . Le polveri e le resine specializzate sono molto più costose: ad esempio, circa 120 dollari/kg per l'acciaio inossidabile 316L .
Utilizzo effettivo Tradizionalmente, l'utilizzo del materiale si attesta tra il 40% e il 60% , con un notevole spreco di materiale dovuto ai processi sottrattivi. Utilizzo pressoché totale del materiale alimentato, nonché riduzione al minimo degli sprechi della struttura di supporto.
Leva chiave di ottimizzazione Un nesting strategico e una 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 costruzione e sulla riduzione del numero di strutture di supporto.
Soglia del lotto economico Analizzando il caso di un articolo realizzato in acciaio inossidabile 316L, la lavorazione CNC risulta più economica della stampa 3D quando il volume di produzione supera le 150 unità . Mantiene il vantaggio per volumi molto bassi ( <50 ) e geometrie altamente complesse dove gli sprechi dovuti alla lavorazione CNC sono proibitivi.
Impatto dei costi totali Dopo l'ottimizzazione, il costo della lavorazione CNC per lotti superiori a 150 unità può essere fino al 42% inferiore rispetto all'alternativa della produzione additiva. Non ci sono grandi differenze in termini di costo per pezzo e, per le forme semplici, la scalabilità non è possibile.

Nella ricerca del processo produttivo ottimale, è necessario definire il valore del costo effettivo del materiale per pezzo, che, per la lavorazione CNC, sarebbe ( Costo del grezzo/Tasso di utilizzo ) a differenza di ( Peso della polvere * Costo della polvere ) per la stampa 3D . Per volumi superiori a 150 unità, è opportuno concentrarsi sull'utilizzo della lavorazione CNC per la produzione dei pezzi, unitamente a tecniche di nesting avanzate per massimizzare il tasso di utilizzo.

Analisi dei costi dei servizi di lavorazione CNC per la produzione di precisione a cura di LS Manufacturing.jpg

Figura 2: Valutazione dei costi per componenti di precisione prodotti tramite lavorazione CNC da LS Manufacturing

In che modo la complessità del componente influisce sulla convenienza economica della scelta del processo produttivo?

Le ragioni del punto di svolta sono la complessità delle parti e il suo effetto inverte la tipica scomposizione vista nei modelli di costo per la lavorazione CNC rispetto alla stampa 3D . L'incorporazione di canali interni, reticoli o forme organiche nelle parti geometriche porta alle analisi tipiche effettuate dalla porzione o dal volume per essere una corrispondenza corretta per la selezione del processo di produzione subottimale. È così che un valore economico per la complessità può essere applicato per indicare

Definizione e quantificazione della complessità nei modelli di costo

  • Come lo quantifichiamo: anziché utilizzare una metrica soggettiva, valutiamo la complessità di un'operazione CNC in base all'accesso alle attrezzature, alla lavorazione secondaria e alle attrezzature speciali della macchina CNC .
  • Applicazione pratica: nel caso dello stampo a raffreddamento conformale, l'impatto è stato che la lavorazione CNC ha richiesto 5 fasi di lavorazione, mentre la stampa 3D ne ha richiesta una sola, confermando così l'ipotesi di una riduzione dei costi del 60% e di una riduzione dei tempi da 3 settimane a 5 giorni .

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

  1. Come integriamo il DfAM: l'ottimizzazione topologica non è considerata una fase intermedia, ma è integrata con l'analisi di producibilità al fine di consolidare gli assemblaggi.
  2. Risultato raggiunto: In un contesto di dispositivi medici , questa tecnica ha permesso di creare un componente ottimizzato, più leggero del 40% e con un costo di produzione inferiore del 35% rispetto all'assemblaggio complesso originale realizzato con una macchina CNC.

Calcolo del punto di pareggio corretto in base alla complessità

  • Come modelliamo il cambiamento: modifichiamo il calcolo del punto di pareggio basato sul volume per tenere conto della complessità, aggiungendo un fattore di complessità che aumenta i costi per le macchine a controllo numerico (CNC).
  • Decisione basata sui dati: significa che, man mano che i componenti diventano internamente sempre più complessi, potrebbe esserci un altro punto di svolta economico, superiore a 300 unità, per passare dalla stampa 3D alla lavorazione meccanica, anziché a 100 unità . Si tratta di un cambiamento radicale nella scelta del processo produttivo .

Per raggiungere questo obiettivo specifico, è necessario determinare la penalità di complessità relativa al componente. Supponendo che il componente presenti delle penalità di complessità, il nuovo obiettivo sarà quello di dare la propria preferenza al servizio di stampa 3D per la prototipazione o per il primo articolo. Quando si procede alla selezione finale del processo di produzione , si utilizzerà il nuovo metodo di analisi del punto di pareggio, anziché il metodo convenzionale del punto 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?

Nel confronto tra il servizio di lavorazione CNC e quello di stampa 3D , emergono requisiti di tolleranza che potrebbero entrare in conflitto con gli aspetti economici. Si può facilmente arrivare a un punto in cui la lavorazione con tolleranze elevate non risulta più economicamente vantaggiosa, soprattutto se non si rispettano le specifiche funzionali previste dal processo di produzione additiva descritto nel documento seguente.

Mappatura delle tolleranze critiche sulla capacità di processo

Valutiamo questi criteri in una matrice di fattibilità. I ​​criteri sono anche specifici del processo. I criteri 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 ). Ciò potrebbe essere fatto in termini di dimensioni critiche e non critiche.

Quantificare il costo reale della post-elaborazione per una maggiore precisione

Il nostro approccio modella i processi ausiliari necessari per la stampa 3D di componenti al fine di ottenere finiture superficiali di qualità CNC, affrontando così il problema dei costi nascosti. Per finiture superficiali Ra 0,8 μm , forniamo calcoli sui tempi e sui costi aggiuntivi per la lavorazione di un componente stampato in 3D quasi a forma definitiva 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 la creazione di forme complesse quasi definitive, che consentono un risparmio di materiale e possono poi essere rifinite con precisione mediante lavorazioni CNC . Questa tecnica ha inoltre permesso al nostro cliente di risparmiare il 25% sul costo totale, riducendo al minimo gli sprechi di materiale nelle lavorazioni CNC e nella post-elaborazione del componente realizzato con la manifattura additiva.

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

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

Le scadenze, per loro stessa natura urgenti, vanificano tutti i criteri convenzionali di scelta dei processi, in cui il peso dei costi prevale sulla velocità. Esiste tuttavia un approccio tattico per affrontare i progetti con tempi ristretti, al fine di garantire i migliori risultati possibili in condizioni di scadenza ravvicinata:

Selezione strategica dei processi basata sulle tappe fondamentali del progetto.

Definiamo nel dettaglio i tempi necessari per allineare ogni fase al flusso di processo ottimale. Per la creazione di prototipi da validare in 1-3 giorni , utilizzeremo il servizio di stampa 3D . Per prototipi funzionali e tempi di commercializzazione più rapidi, senza tuttavia vincolarci a un unico processo troppo presto, dopo aver definito il progetto, utilizzeremo il servizio di lavorazione CNC .

Implementazione dell'elaborazione parallela per comprimere i tempi di consegna

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

Sfruttare l'inventario digitale per i componenti critici

Trattandosi di ordini urgenti e ripetuti, pre-pianifichiamo e teniamo a magazzino le materie prime/componenti standard più utilizzati. Un servizio di lavorazione CNC , pertanto, non richiede di attendere 2-3 giorni per l'approvvigionamento dei materiali e può quindi rappresentare un'opzione valida anche nella produzione di grandi volumi , poiché non resta che eseguire 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 lavorazione CNC una volta superati i 20 prodotti . L'interazione con i fornitori deve essere avviata il prima possibile per pianificare l'esecuzione in parallelo. 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 nella 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 prevede l'integrazione strategica di entrambi i processi in un unico componente per produrre qualcosa di valore che nessuno dei due potrebbe generare da solo. Il documento presenta le motivazioni alla base della selezione di processi di produzione integrati:

Decostruire la componente per l'allocazione strategica dei processi

  1. Come analizziamo il componente: viene effettuata una scomposizione geometrica e funzionale per determinare le regioni di applicabilità per ciascuna tipologia di tecnologia.
  2. Applicazione pratica: canali di raffreddamento conformi, ricavati in uno stampo di alta qualità per la stampa 3D , tenendo conto delle superfici critiche di tenuta/montaggio per la lavorazione CNC di precisione. Questa tecnica ibrida ha permesso di ridurre i costi del 40% .

Progettare per la produzione ibrida fin dall'inizio

  • Come implementiamo DfAM e DFM contemporaneamente: la forma quasi definitiva viene 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 ulteriori lavorazioni CNC al fine di raggiungere le tolleranze di ±0,025 mm per una tenuta ermetica, oltre alle proprietà del materiale per un valore di finitura superficiale Ra pari a 0,8 μm .

Convalidare quantitativamente i vantaggi in termini di prestazioni e costi

  1. Come modelliamo il valore totale: Il valore totale verrà calcolato in base al valore della riduzione di 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 di peso fino al 25% utilizzando reticoli organici (stampati in 3D) e ha rinforzato i punti di lavorazione del 20% rispetto ai componenti lavorati o stampati, a un costo ridotto.

Partendo dal processo ibrido di produzione del vostro componente, dovrete analizzare la sua scomposizione in base alle caratteristiche: le caratteristiche complesse saranno delegate alla stampa 3D , mentre le superfici funzionali saranno affidate alla lavorazione CNC . Il componente ibrido sarà progettato con elementi di fissaggio integrati nel progetto stesso. Questa sintesi strategica va oltre la classica scelta tra lavorazione CNC e stampa 3D , offrendo una selezione del processo produttivo superiore per applicazioni di alto valore.

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

La produzione di piccoli lotti comporta alcune problematiche relative ai costi tecnici, per cui è necessario ignorare le economie di scala. In questo caso, le soluzioni tradizionali potrebbero non essere efficienti; pertanto, l'ottimizzazione dei processi rappresenta un valido aiuto per la riduzione dei costi. La discussione che segue illustra le possibilità di minimizzare i costi relativi alla lavorazione CNC e alla stampa 3D quando la produzione è inferiore a 100 unità:

Standardizzazione delle sequenze di lavorazione per semplificare l'impostazione

A fronte degli elevati costi di inizializzazione, proponiamo una libreria di procedure di lavorazione e percorsi utensile comuni. Ciò consente di risparmiare fino al 50% del tempo di programmazione e attrezzaggio per pezzi simili, riducendo così il costo di lavorazione CNC per lotto e consentendo tempi di consegna più rapidi del 40% .

Implementazione di sistemi di fissaggio modulari

Anziché progettare attrezzature specifiche per ogni nuova lavorazione, ora utilizziamo un sistema a griglia modulare che incorpora morsetti e posizionatori regolabili, consentendo di utilizzare le stesse attrezzature per un'intera serie di progetti diversi. In questo modo si elimina la necessità di progettare attrezzature specifiche, una delle principali voci di costo per le lavorazioni CNC di piccole serie.

Sfruttare l'ottimizzazione dei lotti nella produzione additiva

Nel nostro impegno per ridurre i costi di stampa 3D , siamo riusciti a integrare più componenti per i clienti in un unico pezzo, massimizzando il volume della camera di stampa. Il software di nesting che utilizziamo ci permette di sfruttare efficacemente il volume, compensando il costo della macchina grazie all'elevato numero di pezzi. Di conseguenza, i clienti hanno beneficiato di un risparmio sui costi del 30% per ordini da 5 a 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 raggruppare tutti gli ordini per massimizzare la densità del volume di stampa. Strategicamente, questa ottimizzazione basata sui processi consente di valutare la fattibilità di una produzione in piccoli lotti, prima di optare per una produzione ad alto volume .

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

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

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

Questo caso di studio dimostra come il bivio critico presentato da LS Manufacturing sia stato superato combinando il mondo della produzione additiva e quello della produzione sottrattiva per fornire una soluzione praticabile per la produzione di dispositivi medici, esemplificando ciò che sappiamo fare meglio in un crocevia critico tra lavorazioni CNC complesse e stampa 3D :

Sfida del cliente

L'azienda produttrice di dispositivi medici necessitava di staffe di navigazione chirurgica realizzate in 200 pezzi di lega Ti-6Al-4V ELI Grado 23 con tolleranze del foro 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 garantiva la resistenza alla trazione e la precisione superficiale richieste.

Soluzione di produzione LS

struttura reticolare del componente poiché consentirà una progettazione ottimale della struttura di supporto e quindi una minore post-elaborazione. Le superfici di posizionamento chiave e i fori saranno quindi lavorati dalla macchina CNC a 5 assi al fine di 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 i tempi di consegna si sono ridotti da 4 settimane a 12 giorni . Il peso finale del componente è stato ridotto del 30% . Il time-to-market si è allungato di due settimane ; tuttavia, il margine è aumentato del 22% . Tutto ciò è stato realizzato mantenendo la precisione chirurgica.

Ciò si riflette in questa particolare situazione, dove è chiaro che nella selezione del processo di produzione stesso non esiste un unico modo di procedere, poiché è evidente che, considerando i requisiti funzionali del componente in termini di un approccio ibrido integrato alla produzione, si sono ottenuti vantaggi in termini di vantaggi tecnici sul mercato nel settore medicale.

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USCITE

Come stabilire un processo decisionale scientifico per la produzione?

L'eliminazione delle congetture nella selezione del processo produttivo è ulteriormente garantita da un metodo sistematico di analisi dei dati. Questo problema può essere risolto trasformando i termini complessi delle specifiche dei componenti in un sistema di punteggio dei dati che facilita il confronto e l'analisi dei compromessi tra un servizio di lavorazione CNC e un servizio di stampa 3D in termini di:

Scomposizione dei 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 ciascuna delle quali verranno assegnati pesi dinamici per parametri come la finitura superficiale , la cui importanza sarà diversa, ad esempio, per un alloggiamento di cuscinetto rispetto a un componente di condotto.

Esecuzione dell'analisi algoritmica degli scenari

Nel nostro sistema, il confronto è accompagnato da processi di simulazione. L'algoritmo analizza centinaia di scenari relativi al processo produttivo, calcolando i costi richiesti e i tempi di lavorazione sia per il solo servizio di lavorazione CNC , sia per la sola soluzione di stampa 3D , e persino per soluzioni miste che combinano entrambe le tecnologie. L'algoritmo individua con precisione i punti di intersezione della funzione di costo, indicando le forme in cui si ottiene un vantaggio economico compreso tra il 20% e il 40% grazie a questa metodologia di produzione mista.

Generare una roadmap di implementazione attuabile

Il risultato sarà un protocollo completo e dettagliato, non una semplice linea guida. Il protocollo definirà l'ordine, stabilirà quali funzioni verranno eseguite con quale metodo nel caso di un protocollo ibrido e definirà una tempistica a 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 per il proprio componente, concentrandosi sugli aspetti relativi alla dimensione del lotto, alla complessità e ai materiali, e confrontare i tempi di progetto e i rischi per la qualità utilizzando i dati raccolti. In questo modo, si potrà sviluppare la competenza tecnica necessaria per far sì che la scelta del processo diventi un elemento chiave di differenziazione, anziché un vincolo.

FAQ

1. Dove si colloca tipicamente il punto di svolta dei costi tra la lavorazione CNC e la stampa 3D?

Il punto di flesso dei costi per i componenti semplici di una struttura si raggiunge quando questi sono compresi tra 80 e 150 , mentre per le strutture complesse si raggiunge quando sono compresi tra 200 e 300. La struttura dei costi si basa sulla complessità dei materiali e sulla precisione delle stime.

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

Per quanto riguarda componenti complessi con un massimo di 50 pezzi e dotati di un codice articolo, la conclusione è che la stampa 3D offrirà un risparmio rispetto al costo dello stampo e sarà anche dal 30% al 50% più economica rispetto alla lavorazione CNC .

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

La densità e i coefficienti di isotropia per gli elementi prodotti con il processo CNC sono pari al 100% , mentre per la stampa 3D, essi possiedono le proprietà di isotropia e, in realtà, i coefficienti di resistenza sono solo dell'80-95% rispetto ai 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 beneficia di 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 concentra su elementi complessi, mentre la lavorazione CNC si occupa di componenti critici. La combinazione delle due tecnologie contribuirà a ridurre i costi del 30-40% e a migliorare le prestazioni di oltre il 20% .

6. Come ottenere rapidamente preventivi accurati per due processi?

Puoi ottenere facilmente un preventivo immediato caricando i tuoi file 3D, i dati sui materiali, la dimensione del lotto e la precisione di tolleranza richiesta. Il team di LS Manufacturing ti invierà un preventivo comparativo entro 2 ore dalla ricezione dei dettagli.

7. In che modo lo sviluppo di nuovi materiali influisce sulla scelta del processo?

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

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

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

Riepilogo

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

Per un confronto personalizzato delle soluzioni di processo e per ottenere preventivi adeguati, vi preghiamo di contattare immediatamente il team tecnico di LS Manufacturing per usufruire di un'analisi dei costi e di una consulenza per l'ottimizzazione di entrambe le opzioni.

Richiedi subito un'analisi professionale dei processi di lavorazione CNC e stampa 3D per risolvere con precisione i tuoi problemi di selezione del progetto!

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Team di produzione LS

LS Manufacturing è un'azienda leader del settore , specializzata in soluzioni di produzione personalizzate. Vantiamo oltre 20 anni di esperienza e più di 5.000 clienti, e ci concentriamo su lavorazioni CNC di alta precisione, lavorazione della lamiera , stampa 3D, stampaggio a iniezione , stampaggio di metalli e altri servizi di produzione integrati.
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 piccole produzioni o di personalizzazioni su larga scala, siamo in grado di soddisfare le vostre esigenze con consegne rapidissime entro 24 ore. Scegliete LS Manufacturing. Significa scegliere efficienza, qualità e professionalità.
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Gloria

Esperto di prototipazione rapida e produzione rapida

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

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