Lavorazione CNC o sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS): qual è la scelta giusta per il vostro pezzo?
Come scegliere tra lavorazione meccanica di precisione e stampa 3D su metallo per il vostro prossimo progetto.
Valutare se scegliere la lavorazione CNC o la tecnologia DMLS per un nuovo progetto è una decisione comune, che ingegneri e progettisti si trovano spesso ad affrontare durante la prototipazione o la produzione di parti metalliche complesse. Ogni processo presenta punti di forza e limiti. Questa guida analizza le differenze, dai materiali e finiture superficiali, ai costi, tempi e livelli di complessità, in modo da poter scegliere quello più adatto alle proprie esigenze.
Cos'è la lavorazione CNC?
La lavorazione CNC (controllo numerico computerizzato) è un processo di produzione sottrattivo che rimuove materiale da un blocco solido utilizzando utensili da taglio. Include operazioni quali fresatura, tornitura tornitura e foratura. Ogni operazione è programmata per garantire movimenti precisi e risultati ripetibili.
La tecnologia CNC è nota per i suoi tempi di consegna rapidi, l’elevata precisione, la ripetibilità e la capacità di realizzare geometrie complesse da un’ampia gamma di metalli e plastiche. È ideale sia per la prototipazione rapida che per la produzione di volumi medi, soprattutto quando sono richieste tolleranze più strette e finiture superficiali di qualità.
Cos'è la sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS)?
La sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS) è un processo di produzione additiva che realizza i componenti strato per strato a partire da polveri metalliche fini, utilizzando un laser ad alta potenza per fonderle insieme.
La tecnologia DMLS è particolarmente adatta alla realizzazione di strutture complesse o alleggerite, incluse geometrie interne e reticolari che sarebbero impossibili da ottenere con le tecnologie di produzione tradizionali. Inoltre, non richiede l’uso di utensili, il che consente agli ingegneri di iterare più rapidamente nelle fasi iniziali di progettazione.
Aspetti da considerare nella scelta del metodo di produzione
La scelta del metodo di produzione più adatto va oltre la semplice geometria o il costo. È importante considerare anche i requisiti dei materiali, la qualità della finitura superficiale, la complessità del progetto e la rapidità con cui si desidera ottenere il pezzo. Ecco alcune rapide indicazioni per iniziare:
- Se avete bisogno di diversi materiali → La lavorazione CNC consente di trattare materie plastiche e un'ampia gamma di metalli
- Se avete bisogno di caratteristiche interne complesse → La tecnologia DMLS è ideale per geometrie intricate e organiche
- Se avete bisogno di finiture ultra lisce o tolleranze strette → La lavorazione CNC è la scelta migliore
- Se avete bisogno di ridurre i passaggi di assemblaggio → La tecnologia DMLS consente la realizzazione di componenti unificati
Lavorazione CNC e tecnologia DMLS in sintesi
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Caratteristica |
Lavorazione CNC |
Tecnologia DMLS |
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Tipo di processo |
Sottrattivo |
Additivo |
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Tipi di materiale |
Metalli e materie plastiche |
Solo metalli |
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Ideale per |
Precisione, finitura di superfici, ripetibilità |
Geometrie complesse, prototipazione di metalli a volumi ridotti |
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Tempi di consegna |
Più brevi (per la maggior parte dei pezzi) |
Più lunghi (a causa della stampa e delle post-lavorazioni) |
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Efficienza dei costi |
Più conveniente per la produzione in serie |
Più conveniente per geometrie complesse e integrazione di parti |
Selezione dei materiali
La scelta del materiale influisce su prestazioni, costi e compatibilità con il processo produttivo. La lavorazione CNC supporta un’ampia gamma di materiali, tra cui alluminio, acciaio inossidabile, rame e ottone, titanio e diverse materie plastiche quali ABS, nylon, POM e PTFE. Tale flessibilità consente agli ingegneri di selezionare i materiali in base alla resistenza, alle proprietà termiche e alla lavorabilità.
La tecnologia DMLS può essere utilizzata solo con polveri metalliche, ma include leghe avanzate come alluminio, Inconel 718, acciaio inossidabile 316L, titanio e cobalto-cromo. Questi materiali sono ideali per impieghi ad alte prestazioni in cui sono richiesti un elevato rapporto resistenza/peso, oltre a un’elevata resistenza alla corrosione e alle alte temperature.
Finiture superficiali e tolleranze
La qualità della superficie e la precisione dimensionale sono fondamentali per garantire il corretto funzionamento e l’adattamento dei pezzi. Sebbene sia la lavorazione CNC che la tecnologia DMLS offrano risultati di alta qualità, i processi sono notevolmente diversi.
I pezzi realizzati tramite lavorazione CNC presentano generalmente superfici molto lisce già al termine del processo, con valori di rugosità fino a 0,8 μm Ra. È inoltre possibile applicare finiture aggiuntive come l’anodizzazione, la sabbiatura o la verniciatura a polvere, a seconda del materiale e dell'impiego. Le tolleranze possono raggiungere ±0,025 mm, il che rende la lavorazione CNC una scelta eccellente per pezzi con tolleranze strette e accoppiamenti di alta precisione.
I pezzi realizzati tramite la tecnologia DMLS presentano una superficie inizialmente più ruvida, con valori di rugosità compresi tra 10–15 μm Ra. Tuttavia, la superficie può essere ulteriormente rifinita mediante lavorazioni meccaniche, lucidatura, burattatura o trattamenti chimici. Le tolleranze standard si aggirano intorno a ±0,1 mm, ma possono essere rese più precise tramite lavorazioni secondarie su caratteristiche geometriche critiche. È importante tenere presente che i passaggi di finitura aggiuntivi possono incidere su tempi e costi di produzione.
Vantaggi
Ogni tecnologia ha i suoi punti di forza, a seconda degli obiettivi di progettazione, dei requisiti dei materiali e della complessità delle geometrie.
Lavorazione CNC
- Alta precisione e tolleranze strette
- Ottime finiture superficiali e ampie opzioni di post-lavorazione
- Compatibile con metalli e materie plastiche
- Tempi di consegna più brevi per geometrie più semplici
Tecnologia DMLS
- Ideale per forme altamente complesse o organiche
- Non richiede utensili
- Riduce gli sprechi grazie alla produzione additiva
- Indicata per parti alleggerite o funzionalmente integrate
Svantaggi
Ogni processo comporta dei compromessi, a seconda del progetto del pezzo e delle esigenze di produzione.
Lavorazione CNC
- Meno adatta per caratteristiche interne complesse
- Genera più scarti a causa del processo sottrattivo
Tecnologia DMLS
- Limitata a specifiche polveri metalliche
- La superficie richiede post-lavorazioni
Volume di produzione e tempi di consegna
La velocità e la portata della produzione possono influire sulla scelta del metodo più adatto al vostro progetto. La lavorazione CNC viene spesso preferita per la prototipazione rapida e la produzione di volumi medi grazie a tempi di avvio più brevi e tempi di consegna prevedibili. I pezzi realizzati tramite lavorazione CNC di Protolabs possono essere spediti anche in un solo giorno lavorativo.
La tecnologia DMLS è più indicata per prototipi unici o per la produzione a volumi ridotti di pezzi con geometrie complesse. Tuttavia, i tempi di consegna tendono a essere più lunghi a causa del processo di stampa strato per strato, della gestione delle polveri e delle necessarie post-lavorazioni.
Lavorazione CNC e tecnologia DMLS: tempi di consegna e volumi
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Lavorazione CNC |
Tecnologia DMLS |
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Tempi di consegna abituali |
1-3 giorni lavorativi |
5-7 giorni lavorativi |
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Volume ideale di produzione |
1-10.000 pezzi |
1-50 pezzi |
Confronto dei costi
Il costo è un fattore chiave, e ogni tecnologia incide sul budget in modo diverso a seconda dell’impiego. La lavorazione CNC diventa solitamente più conveniente su larga scala, poiché i costi di avvio si distribuiscono su un numero maggiore di pezzi e le macchine possono operare in modo efficiente per produzioni ripetitive. Tuttavia, i costi possono aumentare in presenza di geometrie complesse, tolleranze strette o materiali ad alte prestazioni.
La tecnologia DMLS presenta spesso un costo unitario più elevato, dovuto principalmente al prezzo delle polveri metalliche, al tempo di stampa e alle necessarie post-lavorazioni. Detto ciò, può risultare più conveniente in impieghi che traggono vantaggio dall'integrazione di più parti, dalla riduzione del peso o da geometrie complesse che altrimenti richiederebbero più fasi produttive.
Impieghi e settori di utilizzo
Sia la lavorazione CNC che la tecnologia DMLS trovano impiego in un'ampia gamma di settori.
La lavorazione CNC è spesso la scelta ideale per supporti nel settore aerospaziale e automobilistico, involucri, alloggiamenti per dispositivi medici, ingranaggi e dime, dove tolleranze, finiture e durabilità sono requisiti fondamentali. Viene ampiamente utilizzata anche in settori come quello energetico, dell'elettronica di consumo e dei macchinari industriali, dove la resistenza dei materiali e la ripetibilità sono cruciali.
La tecnologia DMLS è ideale per parti come scambiatori di calore, pezzi strutturali alleggeriti e canali di raffreddamento conformali, poiché consente di integrare direttamente in un unico pezzo stampato caratteristiche interne complesse, come reticoli e percorsi di flusso incorporati, senza necessità di attrezzature o assemblaggi. Questi progetti avanzati sono ampiamente utilizzati nel settore aerospaziale, nella robotica e nell'industria automobilistica ad alte prestazioni, dove la riduzione del peso e l'integrazione di più parti sono fondamentali.
Ecco un rapido confronto per mostrare i punti di forza di ciascun processo:
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Lavorazione CNC |
Tecnologia DMLS |
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Supporti strutturali, alloggiamenti e parti certificate per il volo che richiedono tolleranze strette e resistenza |
Strutture reticolari alleggerite, scambiatori di calore e parti integrate con canali di raffreddamento interni |
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Strumenti chirurgici, alloggiamenti per impianti e involucri con finiture lisce e biocompatibilità |
Impianti su misura, sostituti ossei porosi e forme anatomiche complesse |
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Parti della trasmissione, prototipi di motori e supporti per prestazioni ripetibili e durature |
Supporti personalizzati, parti alleggerite o resistenti al calore per impieghi nel settore automobilistico e dei veicoli elettrici |
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Dispositivi di estremità, alloggiamenti e dispositivi di fissaggio in cui resistenza e precisione sono fondamentali |
Giunti ottimizzati dal punto di vista topologico, alloggiamenti per sensori e geometrie integrate che riducono il numero di parti |
Domande frequenti: Lavorazione CNC e tecnologia DMLS
Qual è la differenza tra la lavorazione CNC e la tecnologia DMLS?
expand_less expand_moreLa lavorazione CNC è un processo sottrattivo che utilizza utensili da taglio su materiale solido, mentre la tecnologia DMLS è un processo additivo che costruisce i pezzi strato per strato a partire da polvere metallica.
Quale processo è più preciso?
expand_less expand_moreLa lavorazione CNC offre in genere tolleranze più strette e finiture più lisce, soprattutto per le superfici critiche.
La tecnologia DMLS può sostituire la lavorazione CNC?
expand_less expand_moreNon del tutto. La tecnologia DMLS si distingue per le geometrie complesse, ma può trarre vantaggio da approcci ibridi in cui alcune superfici vengono rifinite tramite la lavorazione CNC.
La tecnologia DMLS è più adatta alla prototipazione?
expand_less expand_morePer prototipi metallici complessi, sì. Ma per progetti più semplici o parti in plastica, la lavorazione CNC è solitamente più veloce ed economica.
Qual è più adatta per parti del settore aerospaziale?
expand_less expand_moreEntrambe sono ampiamente utilizzate. La lavorazione CNC è consigliata per parti strutturali o che richiedono tolleranze particolarmente ridotte. La tecnologia DMLS è ideale per design alleggeriti o funzionalmente integrati.
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