Longsheng

Con l'attuale competitività del settore della produzione di materie plastiche, la scelta del processo produttivo più appropriato per i componenti in plastica non è un'operazione da poco; influisce in modo significativo sul costo finale del prodotto, sul ciclo di sviluppo e sulle prestazioni. Con una gamma sconcertante di opzioni, la lavorazione CNC e la stampa 3D, due tecnologie dominanti, sembrano lasciare i decisori di fronte a un dilemma: optare per l'elevata precisione e le buone proprietà dei materiali della lavorazione CNC o per la prototipazione rapida e l'impareggiabile libertà di progettazione della stampa 3D.

In realtà, non esiste una tecnologia perfetta per tutte le applicazioni; esiste un'applicazione ottimale per ogni processo. L'utilizzo di quella sbagliata può comportare un aumento dei costi, ritardi nelle consegne e persino il fallimento del prodotto. È qui che entra in gioco la ricerca dei servizi di esperti in doppia capacità come LS Precision Manufacturing . In LS Precision, facciamo più che offrire servizi di produzione: siamo il vostro partner tecnico, garantendo che ogni componente venga prodotto nel modo più conveniente ed efficiente. Per farvi risparmiare tempo, ecco una rapida panoramica delle principali conclusioni.

Produzione di parti in plastica: tabella comparativa tra lavorazione CNC e stampa 3D

La chiave per scegliere la lavorazione CNC è raggiungere un equilibrio tra resistenza e precisione, da un lato, e velocità e complessità, dall'altro:

• Scegli la lavorazione CNC: quando hai bisogno di finiture superficiali ad alta resistenza, elevata precisione e alta qualità per parti funzionali destinate all'uso finale in produzioni di piccoli e medi volumi.
• Scegli la stampa 3D quando la velocità di sviluppo, le iterazioni di progettazione o le geometrie complesse delle parti sono la priorità e i requisiti di produzione sono unità singole o piccole serie.

LS Precision Manufacturing, grazie alla sua competenza in entrambi i processi, è in grado di fornirvi la direzione tecnica più imparziale e conveniente per garantire il successo del progetto.

Perché fidarsi di questa guida? Esperienza pratica degli esperti LS

Le conclusioni di questa guida non sono teoriche, ma derivano dalla pratica quotidiana di LS Precision Manufacturing. Avendo dedicato oltre un decennio alla produzione di componenti in plastica, abbiamo completato migliaia di casi nei settori dei dispositivi medici , dell'automotive e dell'elettronica di consumo . Sappiamo che i confronti di processo basati sui manuali sono lontani anni luce dalla capacità di affrontare complessi problemi reali.

Ad esempio, LS Precision ha chiesto a un cliente di ripensare un prototipo apparentemente perfetto per la stampa 3D. I nostri esperti di materiali hanno esaminato il componente, che avrebbe dovuto resistere a temperature di 80 °C e a coppie specifiche nell'uso reale, requisiti che i comuni materiali di stampa non sarebbero stati in grado di soddisfare. Abbiamo quindi consigliato una soluzione in nylon lavorato a CNC . Leggermente più costosa, garantiva la funzionalità del prototipo, con un notevole risparmio per il cliente, che avrebbe dovuto rifare il progetto da capo a costi elevati.

È questa esperienza acquisita sui progetti che consente a LS Precision di guardare oltre il semplice confronto dei parametri tecnici e di fornire soluzioni di produzione realmente oggettive, affidabili e convenienti per l'intero ciclo di vita del prodotto.

Qual è la differenza fondamentale tra la lavorazione CNC e la stampa 3D?

In parole povere, la differenza fondamentale tra loro è simile a quella tra "scolpire" e "costruire con i Lego".

• La lavorazione CNC è una "produzione sottrattiva": inizia con un blocco solido di foglio o barra di plastica, come farebbe uno scultore, e utilizza strumenti di precisione per tagliare progressivamente il materiale in eccesso, costruendo gradualmente la parte creata.
• La stampa 3D è una "produzione additiva": consiste nel costruire materiali come filamenti o polveri di plastica, strato per strato, con precisione, dal basso verso l'alto, sulla base di un modello digitale 3D, fino a quando il pezzo non è costruito.

Questa distinzione intrinseca, ovviamente, porta a enormi differenze nelle loro capacità. Di seguito una breve tabella comparativa:

Se hai bisogno di un componente finale ad alta precisione e resistenza , la lavorazione CNC è l'opzione migliore. Tuttavia, se i tuoi obiettivi sono la prototipazione rapida, strutture complesse o la produzione di prova in piccoli lotti , la stampa 3D tende a offrire un vantaggio in termini di velocità e costi nella sfida tra stampa 3D e lavorazione CNC. Comprendere questa differenza fondamentale è il primo passo per prendere la decisione giusta.

Come scegliere l'opzione migliore in base al budget del tuo progetto?

"La stampa 3D è più economica della lavorazione CNC?" Dipende dalla quantità che si desidera produrre. Per prendere una decisione economicamente vantaggiosa, è necessario innanzitutto conoscere la struttura dei costi dei due processi. Il costo della lavorazione CNC include l'ammortamento delle attrezzature, il materiale, la programmazione, le ore di manodopera e la post-elaborazione. La stampa 3D richiede attrezzature, materiali e una certa dose di manodopera per la post-elaborazione.

La differenza fondamentale in termini di costi risiede nei costi iniziali. La lavorazione CNC richiede una programmazione e una configurazione personalizzate per ogni nuovo componente, il che implica costi fissi elevati. La stampa 3D , invece, ha costi di configurazione ridotti; è in grado di stampare non appena il modello viene creato. Allo stato attuale, la correlazione tra volume di produzione e costo per componente è essenziale:

• Produzione a basso volume (in genere da 1 a 50 pezzi): la stampa 3D ha chiaramente il vantaggio di avere un costo per pezzo pressoché costante, senza dover sostenere i costosi costi di configurazione CNC, il che riduce il costo totale.
• Produzione di volumi medio-alti: a questi volumi più elevati, gli elevati costi di attrezzaggio della lavorazione CNC vengono ben ammortizzati. Le elevate velocità di taglio e il minor costo del materiale per unità riducono significativamente il costo di lavorazione CNC per pezzo, che alla fine scende al di sotto di quello della stampa 3D.

La stampa 3D è in realtà meno costosa se si realizzano prototipi o si producono piccole serie. Tuttavia, per le quantità minime che superano una certa soglia, la lavorazione CNC è il processo meno costoso grazie alle economie di scala. Per prendere una buona decisione, è necessario innanzitutto effettuare una previsione realistica dei volumi.

Resistenza e durevolezza: quali parti in plastica possono durare più a lungo?

La stampa 3D e la lavorazione CNC sono due delle tecnologie più diffuse per lo sviluppo di prodotti e la produzione in piccoli volumi. Tra queste, esiste un'enorme differenza nelle proprietà meccaniche dei componenti in plastica, che ha un'influenza diretta sull'affidabilità e sugli scenari applicativi del prodotto finale.

1. Differenze essenziali:

• La lavorazione CNC utilizza fogli di plastica ingegneristica vergine (ad esempio ABS , PC e nylon) come materiale e genera una forma tramite taglio . Poiché il materiale è intrinsecamente isotropo, le sue proprietà meccaniche sono identiche in ogni direzione, il che si traduce in una resistenza del pezzo più vicina alle proprietà del materiale originale.
• La stampa 3D , e in particolare la tecnologia FDM , costruisce componenti depositando il materiale strato per strato. Il processo produce proprietà anisotrope dei componenti, con una forza di adesione tra gli strati significativamente inferiore rispetto alla forza di adesione sul piano XY. La forza di adesione tra gli strati è più debole lungo l'asse Z, e quindi i componenti sono più soggetti a rotture sotto carichi perpendicolari alla direzione di stratificazione.

2. Differenze nelle proprietà e nelle prestazioni dei materiali:

• I componenti CNC possiedono una robustezza e una resistenza al calore superiori. Ad esempio, i prototipi di PC lavorati a CNC rimangono stabili a una temperatura di 90 °C, mentre i componenti stampati in 3D si deformano a una temperatura di circa 60 °C. I componenti lavorati a CNC hanno una struttura compatta e possono essere utilizzati in applicazioni soggette a carichi, attrito e resistenza al calore.
• Anche il nylon reagisce in modo diverso in entrambi i processi. I fogli di nylon lavorati con macchine CNC mantengono le proprietà originali del materiale, mentre i componenti in nylon prodotti con la stampa 3D Selective Laser Sintering (SLS), pur essendo molto resistenti, tendono a non essere densi come quelli prodotti con macchine CNC.

3. Considerazioni sulla resistenza nelle applicazioni pratiche:

Per i componenti che devono resistere alle forze di serraggio delle viti , la lavorazione CNC è di gran lunga superiore alla stampa 3D. I componenti in plastica stampati in 3D si rompono durante l'avvitamento, mentre i componenti lavorati CNC possono essere avvitati in sicurezza.

Per le caratteristiche strutturali complesse , la stampa 3D può realizzare facilmente elementi complessi come cavità e intersezioni interne, ma tali punti strutturali rappresentano punti deboli in termini di resistenza. Laddove la lavorazione CNC renderebbe difficile la realizzazione di strutture cave complesse, il prodotto finale si avvicina di più al prodotto finito in termini di usabilità.

Quando il componente in plastica deve sopportare carichi strutturali, attrito o calore elevato, la lavorazione CNC è la scelta più affidabile. Quando il componente è complesso e i requisiti di resistenza non sono elevati, la stampa 3D è un'opzione più rapida e flessibile.

Alla ricerca dell'aspetto e della precisione ottimali? Il confronto definitivo delle finiture superficiali

Quando la massima adattabilità e l'estetica del prodotto sono fondamentali, la scelta del processo produttivo determina direttamente il livello di qualità finale. Quando si tratta di produrre parti in plastica complesse che richiedono elevata precisione e requisiti visivi, esistono notevoli lacune tra la stampa 3D e la lavorazione CNC.

1. CNC: prestazioni a livello di specchio quasi perfette

La finitura superficiale CNC è uno dei suoi vantaggi significativi. Poiché i componenti CNC vengono lavorati direttamente da una lamiera densa con un utensile rotante, presentano naturalmente un'eccellente qualità superficiale, con una finitura quasi a specchio. La loro precisione dimensionale può essere mantenuta costantemente entro ±0,025 mm e, pertanto, sono indispensabili per prodotti che richiedono un assemblaggio preciso o un'estetica rigorosa.

2. Stampa 3D: inevitabili marcature degli strati e sfide di post-elaborazione

La maggior parte dei componenti stampati in 3D, e in particolare quelli realizzati tramite stampa FDM , presentano linee di strato visibili sulla superficie. Sebbene la stampa in resina ad alta risoluzione possa attenuare questo problema, la superficie rimane a gradini. Una finitura simile a quella ottenuta con una macchina CNC può essere ottenuta con numerose lavorazioni successive, lunghe e laboriose, come levigatura, lucidatura e verniciatura, che sono laboriose e costose e possono compromettere la precisione dimensionale.

3. Come scegliere per il tuo progetto?

• Se il tuo progetto richiede un aspetto gradevole, una finitura lucida o una vestibilità estremamente precisa e senza giunture, la lavorazione CNC è un'opzione più sicura e semplice.
• Se i requisiti estetici sono meno rigorosi o se le geometrie interne complesse sono più importanti della finitura superficiale, la stampa 3D offre la possibilità di iterazioni più rapide.

Per i componenti finali visibili di fascia alta, la maggiore qualità garantita da una finitura superficiale CNC più elevata vale solitamente la spesa aggiuntiva.

Progettazione complessa vs. iterazione rapida: quale processo offre maggiore libertà?

Quando i progetti rompono gli schemi convenzionali e richiedono la creazione di parti con cavità interne complesse e meccanismi di movimento integrati, i processi di produzione tradizionali sono solitamente insufficienti. Nella creazione di parti in plastica complesse e nel consentire una rapida iterazione del progetto, la stampa 3D offre vantaggi rivoluzionari, rendendola un complemento ideale alla lavorazione CNC.

1. Complessità geometrica: "L'attacco alla riduzione della dimensionalità" della stampa 3D

La stampa 3D e la prototipazione CNC seguono logiche completamente diverse per gestire geometrie complesse. La CNC è limitata dai percorsi utensile e dagli angoli e quindi è difficile lavorare cavità complesse, componenti ad incastro o assiemi integrati in modo economico. La stampa 3D , invece, segue la costruzione strato per strato per ottenere facilmente progetti impossibili o dai costi proibitivi con i metodi tradizionali, ad esempio canali di raffreddamento conformati e strutture reticolari leggere dopo l'ottimizzazione topologica, realizzando di fatto il "design-as-production".

2. Iterazione rapida: la velocità determina l'efficienza dell'innovazione

La prototipazione rapida è il vantaggio più significativo della stampa 3D. I componenti fisici possono essere stampati in 3D dagli ingegneri poche ore dopo la modifica del modello digitale. Questa velocità consente di completare numerose iterazioni di "progettazione-verifica-ottimizzazione" in tempi record. A differenza della lavorazione CNC , che richiede più fasi come programmazione, serraggio e impostazione degli utensili, la stampa 3D ha costi e tempi di iterazione molto più bassi.

3. Quale dovresti scegliere per il tuo progetto?

• Superare i limiti dell'innovazione progettuale e della complessità estrema: la stampa 3D consente una libertà pressoché totale ed è quindi il processo preferito per superare i limiti dell'innovazione progettuale.
• Necessità di una rapida convalida dei concetti di progettazione: la stampa 3D è la soluzione migliore per la prototipazione rapida poiché riduce i cicli di sviluppo di ordini di grandezza.
• Puntando a parti finali ad alta resistenza e precisione: quando la lavorazione CNC può anche contribuire a ridurre la complessità della progettazione e a migliorare le proprietà dei materiali, la lavorazione CNC è il processo migliore.

Nei casi in cui nei progetti sono necessarie novità nel design, geometrie interne complesse e prototipazione rapida, la libertà e la flessibilità della stampa 3D non hanno eguali e, pertanto, rappresentano uno strumento degno di innovazione.

Selezione dei materiali: dalle materie plastiche per uso generico alle materie plastiche ingegneristiche ad alte prestazioni

I materiali costituiscono la struttura fisica di un componente e processi diversi producono diverse "cassette degli attrezzi per i materiali". La migliore combinazione di materiali e processi è la chiave per soddisfare i requisiti dell'applicazione finale. Sia la stampa 3D di materiali plastici che la lavorazione CNC sono entrambe incentrate sulle prestazioni e sulla fruibilità.

1. Lavorazione CNC: un'ampia selezione di materie plastiche ingegneristiche ad alte prestazioni

La lavorazione CNC avviene direttamente da barre o lamiere piene, e la gamma di materie plastiche lavorabili tramite CNC è ampia. Tra queste:

• Materiali di uso generale: come ABS (elevata tenacità), PC (elevata resistenza agli urti) e POM ( policarbonato scorrevole, elevata rigidità e basso attrito).
• Materiali plastici speciali ad alte prestazioni: ad esempio, PEEK (resistenza meccanica e termica), PTFE (Teflon, massima resistenza chimica) e altri fogli di nylon. Questi soddisfano rigorosi requisiti quali resistenza chimica, resistenza termica e idoneità alimentare.

2. Stampa 3D: materiali specializzati focalizzati sulla compatibilità dei processi

I materiali per la stampa 3D devono essere compatibili con i materiali di base per lo stampaggio . Le principali alternative sono:

• Materiali di base: filamenti PLA e ABS , utilizzati nella convalida dei prototipi.
• Materiali ingegneristici: la stampa 3D del nylon viene in genere eseguita utilizzando la tecnologia SLS, creando parti con buona resistenza meccanica e peso ridotto. Altri materiali ad alte prestazioni includono ULTEM (PEI, elevata resistenza al calore).
• Materiali specializzati: è possibile realizzare modelli ad alta precisione utilizzando resine fotosensibili, insieme a materiali specializzati come materiali simil-gomma e biocompatibili.

La stampa 3D in nylon si distingue per la sua capacità di realizzare strutture complesse e integrate, sebbene le proprietà del materiale (ad esempio densità e isotropia) siano leggermente inferiori a quelle dei componenti in nylon equivalenti lavorati con macchine CNC .

Caso di successo dell'azienda LS: scelta di una soluzione di produzione per il guscio di un drone

Dopo aver ricevuto da un cliente un ordine per 500 gusci di droni ad alte prestazioni che devono essere altamente resistenti, leggeri ed esteticamente gradevoli , con complessi design interni a scatto, LS Precision ha giustamente implementato una soluzione di produzione ibrida utilizzando sia la stampa 3D che la lavorazione CNC , superando così il doppio ostacolo dei divieti sui costi di volume e dei tempi di consegna aggressivi.

1. Sfida del cliente:

Le strutture del guscio del drone erano complesse, con design interni a incastro, e i requisiti di tolleranza di assemblaggio erano rigorosi. I 500 set ordinati dal cliente si collocavano esattamente a metà tra la fascia di costo della stampa 3D e quella della lavorazione CNC, e la scelta di un metodo di produzione di massa a basso costo era della massima importanza. Inoltre, i tempi di realizzazione del progetto erano estremamente ristretti e il tradizionale ciclo di apertura dello stampo e stampaggio a iniezione non poteva rispettare i tempi previsti.

2. La soluzione di LS Precision:

LS Precision non ha scelto direttamente tra le due opzioni, ma ha proposto un piano di produzione ibrido in fasi:

• Prototipazione rapida: innanzitutto, grazie alla tecnologia di stampa 3D SLS in nylon, sono stati prodotti rapidamente cinque prototipi dell'alloggiamento in tre giorni. Ciò ha permesso al cliente di eseguire rapidamente l'assemblaggio fisico e i test di funzionalità, e sono stati completati diversi cicli di iterazioni di progettazione in tempi molto rapidi, verificando appieno la ragionevolezza della complessa struttura a scatto.
• Produzione di massa efficiente: la produzione di massa è stata avviata con lavorazione CNC dopo la convalida del progetto. Il processo CNC ha offerto maggiore resistenza e finitura superficiale , soddisfacendo gli elevati requisiti meccanici ed estetici degli involucri per droni. Per un lotto di 500 unità, questa soluzione si è rivelata economica rispetto alla stampa 3D completa o alla realizzazione di stampi tradizionali.

3. Risultati e valore del progetto:

Grazie all'utilizzo di questa soluzione ibrida, il cliente ha ottenuto un notevole risparmio di tempi e costi di prototipazione, producendo 500 componenti di qualità e completando il progetto con una settimana di anticipo rispetto ai tempi previsti. In questo caso di studio, è facile vedere come LS Precision utilizzi i punti di forza di entrambe le tecnologie in modo flessibile per offrire il massimo valore ai propri clienti in base alle loro esigenze specifiche (volume, complessità, tempi e costi).

Anche tu hai un progetto bloccato nella scelta del processo produttivo? Contatta oggi stesso il team di specialisti di LS Precision per una soluzione personalizzata e gratuita.

Domande frequenti

1. Quale processo è preferibile per la produzione in piccoli lotti (meno di 10 parti)?

Per meno di 10 parti in plastica, la stampa 3D è di gran lunga il metodo più conveniente in termini di tempo e costi. Questo perché non richiede costosi stampi e attrezzature personalizzati né una sofisticata programmazione del percorso utensile, eliminando così gli enormi tempi e costi di pre-produzione della lavorazione CNC. Basta caricare il modello 3D e la macchina inizia a stampare, consentendo la prototipazione rapida e la produzione on-demand.

2. Il mio componente deve resistere a forti impatti. Qual è la soluzione più adatta, CNC o stampa 3D?

Se il componente deve assorbire impatti elevati, la lavorazione CNC è il metodo preferito. Questo perché i componenti CNC vengono lavorati da un solido materiale plastico ingegneristico e sono isotropi, il che significa che le loro proprietà meccaniche (ad esempio, resistenza e tenacità) sono uniformi e prevedibili in tutte le direzioni e resistono molto bene agli impatti multidirezionali. Tuttavia, la maggior parte dei componenti stampati in 3D presenta per natura una scarsa adesione tra gli strati. In caso di impatti elevati, si crepano prima tra gli strati, risultando quindi meno affidabili dei componenti CNC.

3. LS Precision offre servizi di post-elaborazione e trattamento superficiale?

Sì, LS Precision offre una gamma completa di servizi di post-lavorazione professionali, di vitale importanza per la consegna di pezzi finiti. Questi servizi includono molatura e sabbiatura per una migliore sensazione tattile; verniciatura e tintura per la colorazione e la personalizzazione del marchio; serigrafia ed esfoliazione della pellicola per grafiche funzionali; e persino operazioni di finitura come l'assemblaggio. I nostri ingegneri consiglieranno l'opzione di post-lavorazione più appropriata per l'applicazione del pezzo e le caratteristiche del processo, in modo che il prodotto finale soddisfi pienamente i requisiti di estetica, funzionalità e durata del prodotto finale.

4. Posso ottenere preventivi sia per la lavorazione CNC che per la stampa 3D?

Sì. Questo è uno dei servizi di base e di facile utilizzo offerti da LS Precision. Basta caricare il file di progettazione 3D (ad esempio, in formato STEP/STP) sul nostro sito ufficiale di quotazione online . Il nostro sistema utilizza algoritmi intelligenti per fornirti preventivi completi e immediati, analisi di producibilità e stime dei tempi di consegna sia per la stampa 3D che per la lavorazione CNC in pochi minuti. Il confronto affiancato ti consente di prendere la decisione migliore in termini di budget e tempi, con la massima trasparenza ed efficienza.

Riepilogo

Non esiste un processo "migliore" per la produzione di componenti in plastica , ma semplicemente quello "più adatto" al tuo progetto. La chiave per scegliere il processo giusto è bilanciare correttamente cinque fattori: complessità del progetto, costo, volume, proprietà del materiale e tempi di consegna. La lavorazione CNC e la stampa 3D non sono sostituti; piuttosto, offrono una combinazione tecnologica potente e complementare.

Questa è la proposta di valore unica di LS Precision Manufacturing. Contatta subito LS Precision . Come tuo partner tecnico, non solo disponiamo di capacità produttive all'avanguardia, ma ci impegniamo anche a fornirti un'analisi totalmente oggettiva e professionale basata sugli obiettivi del tuo progetto e sul rapporto costi-efficacia complessivo, in modo che il processo da te scelto offra effettivamente la massima efficienza e valore.

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