JS Precision

Per la progettazione dei prodotti, ingegneri e progettisti si pongono fondamentalmente una domanda fondamentale: "liberare" oggetti solidi dal materiale o "costruirli" a strati di materiale?

Questo è esattamente il dilemma filosofico tra la produzione sottrattiva (lavorazione CNC di precisione) e la produzione additiva (stampa 3D). Sono entrambe tecnologie di produzione digitale straordinarie, ma possiedono capacità molto distinte. Scegliere il processo giusto significa ridurre i costi, aumentare la velocità e ottenere prodotti migliori; sbagliarlo significa un disastro in termini di budget e tempo.

Questa guida vi aiuterà a valutare attentamente i pro e i contro di ciascuna tecnica, valutando parametri chiave come precisione, costi e materiali, per arrivare alla decisione ottimale per il vostro progetto. Questa guida si basa su casi reali e dati di servizi di lavorazione CNC .

Riepilogo delle risposte principali

Perché è affidabile? Dall'esperienza di JS Precision in progetti reali

Per determinare l'affidabilità di una guida al confronto dei processi, la chiave è verificare se è supportata o meno da esperienze pratiche di progetto.

Con oltre 5.000 progetti di produzione per vari settori, come quello aerospaziale, medico e automobilistico, spediti dalla sua fondazione otto anni fa, JS Precision, in qualità di azienda di servizi di lavorazione CNC professionale, ha accumulato una straordinaria esperienza nella lavorazione CNC di precisione e nelle applicazioni di stampa 3D.

Nel settore aerospaziale, utilizziamo la tecnologia di lavorazione CNC di precisione per garantire tolleranze dimensionali di ±0,005 mm per i componenti strutturali in lega di titanio. Abbiamo già spedito oltre 2.000 componenti lavorati CNC, che hanno superato a pieni voti i rigorosi test di qualità della NASA.

Nel settore medico, offriamo servizi di produzione di lavorazioni meccaniche CNC personalizzate per soddisfare i requisiti precisi dei componenti degli strumenti chirurgici, una rugosità superficiale di Ra 0,02 μm e abbiamo ottenuto la certificazione del sistema di qualità medica ISO 13485.

Questo tutorial, basato sulla nostra esperienza in progetti reali, analizza le differenze fondamentali tra i due processi e spiega perché dovresti scegliere tra i due per poterti fidare completamente del contenuto.

Il servizio di lavorazione CNC di precisione di JS Precision si basa su una vasta esperienza pratica. Inviateci le vostre esigenze e vi forniremo una soluzione entro 24 ore, consegnandovi rapidamente componenti CNC conformi alle specifiche del vostro progetto.

La guerra dei micron: chi vince nella precisione dimensionale

Dopo aver stabilito l'autorevolezza di questa guida, ci concentriamo ora sulla differenza fondamentale : la precisione dimensionale. Errori a livello di micron possono avere un impatto diretto sulle prestazioni dei componenti e pertanto rappresentano il criterio di confronto più comune tra la stampa 3D e la lavorazione CNC di precisione.

Confronto tra la precisione della lavorazione CNC e della stampa 3D

Lavorazione CNC: affidabilità e massima precisione

La precisione CNC è garantita da utensili e dispositivi di fissaggio rigidi e da un sistema di feedback in tempo reale. La deviazione può essere regolata in tempo reale e la precisione è garantita da prestazioni stabili delle apparecchiature. I componenti sono isotropici, con una precisione costante sugli assi X/Y/Z. Ad esempio, l'errore di coassialità degli anelli dei cuscinetti di precisione può essere mantenuto a 0,002 mm per soddisfare i requisiti di montaggio ad alta velocità.

Stampa 3D: precisione controllata

La precisione della stampa 3D è influenzata dallo spessore dello strato, dal restringimento del materiale e dalla calibrazione della macchina. Uno spessore sottile dello strato consente una maggiore precisione, ma richiede più tempo. Modelli concettuali o componenti non portanti, con una precisione sufficiente di ± 0,2 mm. I componenti che richiedono un coordinamento rigoroso (come i giunti dell'albero motore) devono avere tolleranze precise e lucidate.

Conclusione: la lavorazione CNC rimane la regina della precisione assoluta e della riproducibilità.

Mentre la produzione di singoli pezzi o lotti viene eseguita utilizzando la lavorazione CNC, che garantisce una precisione costante, la precisione nella stampa 3D è soggetta a deviazioni dovute al lotto e al materiale. La lavorazione CNC di precisione è preferibile quando è richiesta un'altissima precisione nei progetti.

Quadro decisionale a cinque dimensioni: fattori chiave per determinare pro e contro

Una volta comprese le differenze di accuratezza, possiamo utilizzare cinque dimensioni di base per aiutarti a determinare quale processo è ideale per le esigenze del tuo progetto.

1. Complessità geometrica

• Lavorazione CNC: ideale per pezzi tipici come prismi e dischi. Cavità profonde (profondità superiore a 5 volte il diametro) e angoli interni molto piccoli tendono a deformarsi.
• Stampa 3D: strutture complesse possono essere realizzate senza costi aggiuntivi. Strutture bioniche, canali interni per fluidi e strutture reticolari possono essere realizzate in un unico pezzo.

2. Esigenze di prestazioni meccaniche

• Lavorazione CNC: i materiali dei due componenti sono a grana fine con resistenza meccanica pari a quella della forgiatura. Le sollecitazioni interne vengono evitate grazie al controllo della temperatura. Ad esempio, le staffe in lega di alluminio hanno una resistenza alla trazione superiore a 300 MPa.
• Stampa 3D: la resistenza sull'asse Z è inferiore del 20-30% rispetto a quella sull'asse XY e potrebbero formarsi micropori. La pressatura isostatica a caldo aumenta la densità del pezzo metallico a oltre il 99,8%.

3. Produzione in serie e velocità

• Lavorazione CNC: la produzione di un singolo pezzo richiede molto tempo (componenti complessi in lega di alluminio, circa 2 ore). La lavorazione parallela può ridurre al minimo i tempi di ciclo ed è adatta per lotti di piccole e medie dimensioni, compresi tra 50 e 500 pezzi.
• Stampa 3D: non richiede alcuna modifica alla produzione, è possibile stampare più tipi di parti contemporaneamente. La produzione di piccoli lotti da 1 a 10 pezzi è altamente efficiente e semplici modelli in plastica possono essere realizzati in 8 ore.

4. Utilizzo dei materiali

• Lavorazione CNC: lavorazione sottrattiva, tasso di utilizzo del materiale del 70%-80% . Un prodotto in lega di titanio da 100 g richiede 130-140 g di materia prima.
• Stampa 3D: produzione additiva, con il 10%-15% di scarti nelle strutture di supporto e un tasso di riciclo della polvere metallica di circa l'80%.

5. Investimento iniziale e competenze richieste

• Lavorazione CNC: le macchine a cinque assi costano più di 100.000 dollari e richiedono una libreria di utensili e conoscenze di programmazione specifiche (come Mastercam), quindi il punto di ingresso è alto .
• Stampa 3D: il costo dell'attrezzatura è flessibile (le unità desktop variano da poche migliaia a diverse centinaia di migliaia di dollari per le attrezzature aziendali), ma è facile da usare, con la necessità di conoscere i materiali e la post-elaborazione.

Velocità e fedeltà: i due volti della prototipazione rapida

Durante la fase di ricerca e sviluppo, i requisiti di prototipazione vengono accelerati e sia la lavorazione CNC di precisione che la stampa 3D trovano i loro rispettivi utilizzi.

Lavorazione CNC: la scorciatoia per la prototipazione funzionale

La lavorazione CNC può realizzare prototipi a partire da materiali di produzione di massa. Ad esempio, i prototipi di alloggiamenti in lega di alluminio possono essere testati direttamente per verificarne la resistenza alle cadute, all'acqua e la durata, individuando eventuali difetti di produzione prima che si verifichino.

Stampa 3D: il mago della verifica di forma e assemblaggio

La stampa 3D è veloce ed economica, e consente di controllare l'aspetto, il posizionamento dei pulsanti o l'assemblaggio in 24 ore, a un terzo del costo della prototipazione CNC. Ad esempio, abbiamo appena completato la stampa del prototipo e il controllo della forma di una cover per cellulare per un cliente in 24 ore.

Intuizione rara: l'uso misto accelera l'iterazione

Processo misto per assemblaggi complessi: stampa 3D dell'involucro e dei componenti non portanti, con lavorazione CNC di precisione dei componenti principali come il supporto del motore e l'albero motore. Massimizza la conferma dell'assemblaggio e l'affidabilità funzionale, accelerando l'iterazione.

Se hai bisogno di una prototipazione urgente, JS Precision offre servizi online per macchine CNC . Puoi caricare i file dei modelli online. Ti consiglieremo soluzioni di lavorazione CNC o stampa 3D in base alle tue esigenze di verifica e ti offriremo la consegna più rapida di prototipi qualificati.

Quale processo offre più scelta di materiali?

Il materiale influisce sulle prestazioni dei componenti. Le gamme di materiali dei due processi sono molto diverse. Conoscere queste differenze consente di scegliere la soluzione più adatta alle proprie esigenze.

Confronto tra materiali per lavorazione CNC e stampa 3D

Lavorazione CNC: un oceano di materiali tradizionali

I materiali per la lavorazione CNC sono praticamente illimitati e includono metalli (alluminio, acciaio, titanio), materiali plastici tecnici (POM, PEEK), compositi e molti altri. Le prestazioni si basano su standard industriali collaudati, consentendo una previsione accurata delle prestazioni dei componenti.

Stampa 3D: un immenso mare di materiali specialistici

Sebbene la quantità di materiali per la stampa 3D sia limitata, ne esistono alcuni tipi specifici, tra cui materiali di supporto solubili, resine flessibili e polveri di leghe ad alta temperatura. Le loro prestazioni possono essere diverse da quelle dei materiali standard (ad esempio, la resistenza all'impatto dell'ABS nella stampa 3D è inferiore del 15%), quindi è necessario fare riferimento alle valutazioni dei produttori.

Se il tuo componente contiene un materiale speciale, il servizio di lavorazione CNC personalizzato di JS Precision consente la lavorazione di una varietà di materiali standard. Dalla lega di titanio alla plastica PEEK o ai materiali compositi, possiamo lavorarli fino a ottenere le prestazioni del componente in base alle specifiche di progetto.

Gioco economico: il mito dei costi della produzione in piccoli lotti

Utilizzare la stampa 3D per la produzione in piccoli lotti non è automaticamente più conveniente. È una questione di quantità e complessità, e può essere determinata analizzando la struttura dei costi e il punto di pareggio.

Analisi della struttura dei costi

Lavorazione CNC: Costo = (Programmazione + Tempo di lavorazione × Velocità) + Costo del materiale. I costi aumentano più rapidamente con la complessità (le parti semplici richiedono circa 1,5 ore, quelle complesse 8 ore).

Stampa 3D: Costo = (Tempo di stampa × Velocità) + Materiale + Costo di post-elaborazione. La complessità non è una variabile che incide in modo significativo sul costo (la differenza di tempo per parti delle stesse dimensioni è di circa il 10%).

Punto di pareggio

La lavorazione CNC ha costi di attrezzaggio elevati (compresi i costi di programmazione), ma questi vengono ammortizzati man mano che si raggiungono livelli di produzione più elevati. La stampa 3D, al contrario, ha costi di attrezzaggio inferiori e le due tecnologie raggiungono un punto di pareggio tra 50 e 100 pezzi. Al di sotto di questa cifra, la stampa 3D è economica, ma al di sopra di questa cifra, lo è anche la lavorazione CNC.

Per determinare i costi reali di produzione a basso volume, JS Precision offre prezzi trasparenti per la lavorazione CNC . Basta caricare il modello del componente e le quantità richieste e semplificheremo tutti i costi di programmazione, lavorazione, materiali e altri aspetti per aiutarti a scegliere la soluzione di produzione più conveniente.

Come scegliere? Alternative di post-elaborazione tra stampa 3D e lavorazione CNC

La post-elaborazione influisce sull'aspetto e sulle prestazioni del pezzo. I requisiti delle due operazioni sono molto diversi, pertanto è necessario valutare attentamente i costi e gli sforzi della post-elaborazione nella scelta.

Lavorazione CNC: arricchisce funzionalità e aspetto

• Sbavatura: evita graffi e problemi di assemblaggio.
• Sabbiatura/lucidatura: migliore consistenza della superficie (opaca/specchiata).
• Anodizzazione/Galvanica/Verniciatura: Migliore resistenza alla corrosione e aspetto.

Le operazioni sono ben sviluppate, a basso costo e con un impatto minimo sulle dimensioni dei pezzi.

Stampa 3D: il processo vitale dal "grezzo" al "pezzo"

• Rimozione del supporto: deve essere eseguita con utensili speciali e parti consumabili.
• Post-indurimento: gli articoli in resina devono essere esposti ai raggi UV per acquisire una resistenza sufficiente.
• Riduzione dello stress/Pressatura isostatica a caldo: rilascia lo stress interno nei componenti metallici e aumenta la densità.
• Levigatura della superficie: corregge la grana dello strato (levigatura a vapore, molatura).

La post-elaborazione richiede tempo e può assorbire fino al 30% delle spese.

Nel caso in cui la post-elaborazione rappresenti un problema per la qualità del pezzo, il servizio di lavorazione CNC di JS Precision incorpora procedure di post-elaborazione come sbavatura e anodizzazione in base ai requisiti del pezzo per garantire che i pezzi spediti soddisfino i requisiti senza la necessità di ulteriore post-elaborazione.

Combinazione forte: come CNC e stampa 3D uniscono le forze nella produzione ibrida

I due approcci sono complementari e combinandoli è possibile superare i limiti e realizzare il concetto di "design come prodotto".

I migliori esempi di combinazione

• Corpo di stampa 3D + finitura CNC: ad esempio, per i canali di raffreddamento conformati negli inserti dello stampo, dopo la stampa 3D, la lavorazione CNC di precisione può completare le scanalature degli O-ring, aumentando l'efficacia del raffreddamento del 40%.
• Stampa 3D di caratteristiche complesse + componenti di base CNC: ad esempio, per le pale del motore, la forma della base è fresata tramite CNC e sono presenti alette di raffreddamento prodotte in modo additivo tramite stampa 3D che garantiscono sia resistenza che raffreddamento.

Valore: superare i limiti del processo

La produzione ibrida consente ai progettisti di realizzare strutture dettagliate difficili da lavorare con i tradizionali CNC, ma con la garanzia di precisione e integrità delle parti critiche, ottenendo una "produzione guidata dalla progettazione".

Caso di studio: come JS Precision sviluppa supporti per motori di droni con un approccio ibrido

Punti critici del cliente

Un'azienda produttrice di droni aveva bisogno di un supporto motore in lega di titanio leggero e ad alta resistenza. Il progetto iniziale prevedeva la tradizionale fresatura CNC, ma presentava due criticità:

In primo luogo, il peso del componente era di 450 g, superiore al limite consentito per i droni. In secondo luogo, per consentire la lavorazione CNC, il progetto presentava strutture ridondanti in gran numero, con conseguente rigidità non necessaria della staffa, spreco di materiale e lunghi tempi di lavorazione. Il costo di una singola unità superava i 200 dollari e il cliente richiedeva una soluzione di produzione ottimale.

Soluzione di precisione JS

Staffa ottimizzata topologicamente, con struttura reticolare cava e spessore minimo della parete di 1,2 mm (difficile da lavorare con i tradizionali CNC). Produzione ibrida impiegata:

Fase 1 (stampa 3D):

Il corpo ottimizzato del bracket è stato creato in modo integrale utilizzando il processo di sinterizzazione laser SLM. È stata utilizzata polvere di lega di titanio con uno spessore di 50 μm. La densità del componente risultante è stata raggiunta al 99,5% e il peso iniziale è stato mantenuto a circa 220 g. Dopo la stampa, è stato effettuato un trattamento termico di distensione per eliminare le tensioni interne.

Fase 2 (lavorazione di precisione CNC):

La finitura CNC è stata ottenuta lavorando il grezzo stampato in 3D su una macchina CNC a cinque assi, prestando particolare attenzione all'interfaccia con il motore e la fusoliera. La lavorazione è stata eseguita utilizzando una fresa in metallo duro a una velocità controllata di 8000 giri/min. La planarità dell'interfaccia risultante è stata mantenuta a 0,003 mm con un errore di posizione inferiore a ±0,01 mm per un facile assemblaggio con il motore e la fusoliera.

Confronto dei risultati

• Peso: la prima soluzione CNC pesava 450 g, mentre la soluzione ibrida JS Precision ha raggiunto un peso di soli 200 g per la parte finale, con una riduzione del 55%, entro il limite di peso del drone.
• Costo: la prima soluzione costava più di 200 dollari a pezzo. Riducendo gli sprechi di materiale e le lavorazioni meccaniche, la soluzione ibrida ha ridotto questo costo a 140 dollari a pezzo, riducendo i costi di produzione del 30%.
• Tempi di consegna: la soluzione convenzionale richiedeva 8 ore per la lavorazione di un componente. L'approccio ibrido richiedeva 4 ore di stampa 3D e 2 ore di lavorazione CNC, con un risparmio complessivo di 4 ore e una riduzione proporzionale dei tempi di consegna.
• Prestazioni: i test meccanici hanno convalidato che la staffa prodotta dalla soluzione ibrida presentava un miglioramento del 18% nella resistenza alla fatica rispetto alla soluzione originale e che anche la sua rigidità soddisfaceva i requisiti di progettazione.

Testimonianza del cliente: "JS Precision non si è limitata a proporci 'CNC o stampa 3D', ma ci ha proposto una soluzione ibrida rivoluzionaria. Questo ci ha fatto capire che scegliere un partner di produzione significa scegliere i punti di forza del suo sistema per risolvere sfide difficili". La pratica di ottimizzare l'efficienza della supply chain attraverso la tecnologia è stata notata e segnalata anche da TechBullion in precedenza.

Domande frequenti

D1: La stampa 3D sostituirà la lavorazione CNC nel lungo termine?

No. La loro dinamica è complementare, non dislocante. La stampa 3D sta ampliando i confini di ciò che può essere realizzato, con geometrie complesse impossibili da realizzare con la lavorazione CNC convenzionale. La lavorazione CNC mantiene la sua tenace presa sulla lavorazione CNC di precisione, sulla velocità di lavorazione dei materiali standard e sulle proprietà meccaniche.

D2: Quale soluzione è più adatta per i componenti finali in piccoli volumi?

Ciò dipende strettamente dalla geometria del pezzo. Se il pezzo ha una geometria semplice (ad esempio, un prisma o un disco), è preferibile la lavorazione CNC in quanto offre maggiore precisione, finitura superficiale e proprietà del materiale omogenee. Se il pezzo ha una forma complessa (ad esempio, un canale di flusso interno o una struttura reticolare), la stampa 3D è più indicata. Se la quantità di pezzi supera le 50-100 unità (punto di pareggio), la lavorazione CNC è conveniente nella maggior parte dei casi.

D3: Quale processo garantisce una migliore finitura superficiale?

La lavorazione CNC produce una superficie più liscia con una rugosità superficiale (Ra) di appena 0,8 μm dopo la lavorazione e persino una finitura a specchio di 0,02 μm dopo la lucidatura. I pezzi stampati in 3D presentano segni di stratificazione dovuti alla formazione di strati e una rugosità superficiale di 3,2-12,5 μm. Per ottenere una finitura superficiale equivalente a quella ottenuta con la lavorazione CNC, è necessaria una post-elaborazione con tecniche come la levigatura a vapore e la lucidatura.

D4: Ho solo un file STL. È possibile lavorarlo con macchine CNC?

Sì, ma con qualche problema. I file STL sono modelli mesh triangolati e devono essere prima convertiti in modelli CAD modificabili (ad esempio, in formato STEP) prima di poter generare i percorsi utensile CNC per la lavorazione. La fase di conversione contiene potenziali errori che possono compromettere l'integrità delle parti lavorate CNC. JS Precision consiglia di fornire prima il file CAD originale.

Riepilogo

Quando la lavorazione CNC di precisione e la stampa 3D si incontrano, non esiste una soluzione universale. L'unica verità è che il processo ideale è quello che meglio si adatta alle esigenze specifiche del tuo progetto. Comprendere i punti di forza e i limiti intrinseci di ciascuna tecnologia è oggi una competenza produttiva.

Non c'è bisogno di lottare da soli quando si prende una decisione. JS Precision, in qualità di partner per la produzione digitale a processo completo, non è solo uno specialista di alto livello nella lavorazione CNC, ma anche un consulente esperto in applicazioni di stampa 3D.

Che si tratti di produzione di parti lavorate a CNC o di preventivo online per macchine CNC, ti aiuteremo a ottenere la soluzione di produzione ottimale attraverso i nostri servizi professionali e un approccio onesto, e porteremo avanti il tuo prodotto per svilupparlo a un ritmo rapido, dalla progettazione alla produzione di parti di qualità.