Una guida completa ai prototipi CNC Lavorazione meccanica

Lavorazione cnc di prototipi è una scelta valida per produrre rapidamente da piccole quantità di prototipi a grandi volumi rispetto ad altri metodi. Diversi tipi di prototipi possono essere realizzati semplicemente con la lavorazione di prototipi CNC. I prototipi estetici, come nel caso delle automobili, offrono indizi visivi sull'aspetto e sul comportamento del pezzo finale. I prototipi funzionali, invece, necessitano di maggiore precisione e sottolineano la struttura e la stabilità del prodotto.

L'articolo illustra i prototipi lavorati a CNC, i loro vantaggi e svantaggi. Inoltre, si evidenziano gli aspetti chiave, tra cui;

Che cos'è il prototipo CNC Lavorazione?

La lavorazione cnc dei prototipi è un processo di produzione sottrattiva per produrre con precisione componenti prototipo che possono essere utilizzati per scopi diversi. Questi componenti prototipali vengono utilizzati per le fasi di test e progettazione delle funzionalità dei componenti. Inoltre, gli scopi principali di questi test sono l'identificazione di immagini, il marketing o la raccolta di fondi. In sostanza, la lavorazione di prototipi cnc produce i campioni di un prodotto o di una macchina che, se approvati, proseguiranno nelle fasi di finalizzazione del progetto, produzione e vendita.

La versatilità del CNC consente di realizzare prototipi con materiali diversi, come le plastiche economiche e i metalli ad alta resistenza.

Perché la lavorazione CNC è un processo prezioso?

La lavorazione CNC è un'opzione eccezionale per la prototipazione di particolari dettagliati. In primo luogo, offre un'elevata precisione, accuratezza e stabilità dimensionale ai pezzi grazie ai controlli computerizzati che supervisionano rigorosamente il movimento del pezzo e dell'utensile da taglio. Questo grado di controllo garantisce che il prototipo prodotto sia esattamente uguale al progetto. Inoltre, la lavorazione rapida dei prototipi è notevolmente veloce e consente di replicare prototipi dai modelli complicati con tolleranze fino a +/- 0,005x. Al contrario, processi come lo stampaggio a iniezione, la forgiatura o la stampa 3D, che spesso richiedono mesi per soddisfare i requisiti di tolleranze ristrette, e gli stampi. Pertanto, le macchine CNC avanzate consentono di prototipare immediatamente dopo la conversione del modello CAD in file CAM o codici g.

Tipi di macchine CNC utilizzate per la prototipazione:

Esistono diversi approcci di lavorazione utilizzati per modellare prototipi funzionali e prodotti finali.

Tornitura CNC Prototipazione:

La tornitura CNC, che utilizza una macchina rotante chiamata tornio, per la creazione di prototipi cnc di componenti arrotondati o simmetrici. Il processo è una combinazione di materiale che viene fatto girare velocemente e di un utensile da taglio secondo il codice programmato per modellare parti o prodotti di alta qualità con specifiche esatte. I torni sono considerati macchine ideali per i prototipi con sezioni centrali rotonde, grazie alla loro specializzazione in componenti rotondi.

Prototipo di fresatura CNC:

Per i prototipi più complessi può essere necessaria una macchina CNC che abbia fino a cinque assi, la fresatura cnc è credibile. Gli assi in più sono quelli che permettono di avere un taglio più preciso, quindi la creazione di pezzi complicati, ma il costo è più elevato. Nelle operazioni di fresatura CNC dei prototipi, la testa dell'utensile controllata dal computer taglia il prototipo finale da un grande blocco di materiale. Il blocco di partenza è la base per l'intero processo di lavorazione.

Router CNC

Il router CNC è il modo migliore per realizzare prototipi, perché consente di creare il design del prodotto esattamente come lo si desidera. I router CNC sono come le frese e le macchine CNC, ma sono più economici e hanno un sistema a portale che rende l'area di lavoro più grande delle dimensioni della macchina. Tuttavia, questa disposizione limita la loro complessità. I router sono l'opzione migliore per lavorare con materiali come il legno, la plastica e i metalli morbidi come l'alluminio. Di solito sono adottate da macchinisti industriali e piccoli imprenditori per replicare prodotti dal design preciso.

Di solito, i router a 3 o 2 assi sono ampiamente utilizzati per progetti complessi. Tra queste, le fresatrici a 2 assi sono utilizzate per componenti geometrici più semplici, mentre i pezzi tridimensionali sono realizzati utilizzando componenti tridimensionali. Tuttavia, non possono essere precisi come le frese CNC. Infatti, il processo di creazione o di tornitura di file CNC dettagliati in base all'utensile e alla macchina richiede molta abilità o professionisti qualificati.

Taglierina laser CNC

La taglierina laser CNC è una tecnica che impiega un fascio di taglio laser ad alta energia per modellare un prodotto prototipo, che viene poi testato e migliorato fino alla realizzazione del prodotto finale.

Le taglierine laser sufficientemente robuste per essere utilizzate dalle piccole aziende sono in grado di gestire metalli come l'alluminio e plastiche robuste come l'acrilico, i tessuti, i materiali compositi e il legno per la lavorazione CNC dei prototipi. La loro flessibilità è il motivo per cui sono le più popolari tra le piccole imprese che vogliono realizzare molti prototipi senza superare il loro budget.

Tuttavia, le frese laser possono provocare "bruciature" sulla superficie del prototipo a causa del calore generato durante il processo di taglio. Inoltre, la complessità del progetto è solitamente limitata, poiché la maggior parte di queste frese CNC può utilizzare con precisione più assi per lo sviluppo del prodotto.

La lavorazione CNC è considerata un processo ideale applicato in diversi settori produttivi. Aiuta a formare pezzi altamente dettagliati e complessi con un'eccezionale stabilità dimensionale e un alto grado di precisione. Nella maggior parte dei settori industriali, un prototipo funzionante, o anche solo una versione che mostri la funzionalità del prodotto, è fondamentale.

Al contrario, per i prototipi funzionali che richiedono una rigida resistenza, stabilità meccanica e caratteristiche specifiche che i metodi additivi non sono in grado di fornire, la scelta ricade solitamente sugli utensili lavorati a macchina.

Applicazioni della lavorazione CNC di prototipi di precisione

Parliamo di vari settori industriali che utilizzano la lavorazione di prototipazione di precisione per modellare componenti leggeri da testare e convalidare i progetti prima di avviare i loro progetti di produzione di parti su scala più ampia. Ecco alcuni dei settori più comuni che utilizzano la lavorazione CNC come fonte primaria per produrre componenti o prodotti con specifiche standard di qualità rigorose.

Industria medica

Nel settore medico, la lavorazione CNC è il fattore più importante che rende più rapido il processo di prototipazione. Ad esempio, le aziende farmaceutiche hanno solitamente bisogno di prototipi per dimostrare il funzionamento del prodotto prima della produzione finale. La precisione e l'accuratezza sono i fattori più importanti, soprattutto nei dispositivi medici, e la lavorazione CNC garantisce che i prototipi siano copie esatte del prodotto finale e che possano funzionare perfettamente nelle funzioni previste. Alcuni esempi dell'industria medica sono: dispositivi ortopedici, involucri sicuri, impianti, macchine per la risonanza magnetica, apparecchiature di ricerca e così via.

Industria militare e della difesa

I servizi di lavorazione CNC di prototipazione rapida sono il motivo principale per cui sono molto importanti nel settore della difesa, poiché i complicati meccanismi necessari per le munizioni e i veicoli militari sono i fattori principali.

I prototipi sono i componenti principali della garanzia che questi meccanismi funzionino correttamente, pertanto la lavorazione dei prototipi CNC è il metodo preferito. Prodotti o articoli come componenti di aerei, sistemi di trasporto e comunicazione, munizioni e attrezzature varie sono gli esempi di prodotti che vengono realizzati con la lavorazione CNC in questo settore.

Industria aerospaziale

L'industria aerospaziale è molto sensibile alla precisione, poiché anche le minime imprecisioni possono causare l'aumento della resistenza aerodinamica o l'usura dei componenti del velivolo. Pertanto, l'industria ha bisogno di prototipi per assicurarsi che siano perfetti e impeccabili prima di entrare in produzione. La prototipazione è un processo che consiste nel testare i componenti in ambienti controllati per assicurarsi che siano adatti alle applicazioni reali.

La lavorazione di prototipi CNC è una parte cruciale della produzione di numerosi componenti per questo settore, come le porte dei carrelli di atterraggio, le boccole, i collettori e i profili aerodinamici. L'applicazione diffusa della lavorazione a controllo numerico computerizzato (CNC) nell'industria aerospaziale verrà esplorata.

Industria automobilistica

Le case automobilistiche e i produttori OEM praticano sempre la produzione di prototipi rapidi per iterare nuovi progetti e miglioramenti estetici. Da qui la necessità di produrre prototipi da testare prima della produzione di massa. Questi prototipi sono sottoposti a test rigorosi per garantire che funzionino correttamente e che siano adatti, testati e funzionanti prima di iniziare la produzione su larga scala.

Il processo di lavorazione CNC dei prototipi è il fattore chiave per la produzione di prototipi di auto accurati, progettati in base alle specifiche fornite. Inoltre, la prototipazione CNC può essere utilizzata anche per produrre parti di vari veicoli, come barche da carico, veicoli per le consegne, ecc.

Vantaggi della lavorazione di prototipazione rapida

Parliamo dei vantaggi della lavorazione per prototipazione rapida.

Efficiente dal punto di vista dei costi:

La lavorazione CNC è un'opzione economica quando si devono produrre pochi prototipi. A differenza dello stampaggio a iniezione, che richiede diversi mesi per la preparazione dello stampo e la regolazione delle tolleranze, la lavorazione CNC dei prototipi può iniziare entro poche settimane dalla messa a punto dei progetti e delle tolleranze.

Alta tolleranza:

Uno dei principali vantaggi della velocizzazione della produzione di prototipi è rappresentato dagli elevati intervalli di tolleranza possibili con la lavorazione CNC. Al contrario, la lavorazione CNC si differenzia dalla stampa 3D per la creazione di prototipi dettagliati e molto simili al prodotto finale. Ciò è particolarmente utile per i test strutturali e funzionali.

Prototipazione Lavorazione

Nella maggior parte dei casi, il prototipo è l'ultimo processo di produzione. Inoltre, il prototipo aiuta a identificare precocemente i problemi o i difetti del prodotto e accelera la produzione grazie al fatto che la maggior parte dei componenti è già pronta in questa fase.

Produzione a basso volume

Sebbene la prototipazione rapida sia solitamente associata alla prototipazione, è molto efficace anche per la produzione di bassi volumi. Metodi come lo stampaggio a iniezione, la fusione sotto vuoto e persino la stampa 3D consentono di ottenere prodotti di alta qualità in grado di soddisfare efficacemente la domanda iniziale del mercato.

Quali sono i limiti della lavorazione CNC di prototipazione?

Discutiamo alcuni degli svantaggi della lavorazione di prototipazione rapida.

Più costoso della stampa 3D:

La lavorazione di prototipi a controllo numerico è più costosa della stampa 3D per le piccole startup, a causa dell'elevata richiesta di supervisione umana e di alimentazione. Inoltre, le materie prime utilizzate nella prototipazione CNC sono solitamente più costose di quelle utilizzate nella stampa 3D, come il PLA.

Questa differenza di costo è uno dei motivi principali per cui gli ingegneri cercano altre tecniche di prototipazione, anche se intendono utilizzare la lavorazione meccanica per i pezzi finali. Sebbene lo sviluppo sia un processo ad alta intensità di risorse, le aziende di solito cercano di ridurre i costi nelle prime fasi di prototipazione.

Non è rispettoso dell'ambiente:

La lavorazione CNC, essendo un processo sottrattivo, produce molti scarti, mentre l'asportazione di materiale tende a comportare costi più elevati per il budget di sviluppo del prodotto. Questi rifiuti sono costituiti principalmente da metalli o plastiche scheggiate che non possono essere riutilizzate e quindi devono essere gettate via. Questo fattore è responsabile della scarsa compatibilità ambientale del processo di lavorazione CNC.

Convenzionale Vs. Prototipazione rapida: Differenze chiave

Tradizionalmente, la prototipazione dello sviluppo del prodotto seguiva queste fasi:

1. Il processo di progettazione di un prodotto utilizzando un software di modellazione solida per creare un modello CAD 3D e disegni 2D. Questo processo richiede solitamente giorni o settimane per essere completato.
2. Ottenere preventivi da diversi produttori per produrre i pezzi necessari con le specifiche esatte.
3. Di solito ci vogliono tempi lunghi, da giorni a addirittura mesi, prima di ottenere il prototipo lavorato.

Le tecniche di prototipazione convenzionali, inoltre, come la colata in sabbia, prevedono l'utilizzo di modelli fatti a mano di argilla, legno, filo o nastro per produrre i pezzi. Si tratta quindi di un processo di prototipazione rapida che richiede molto tempo. Con la lavorazione di precisione dei prototipi, come la lavorazione CNC, la stampa 3D e la prototipazione rapida, gli ingegneri possono oggi creare prototipi funzionali in modo più rapido ed efficiente rispetto alle tecniche convenzionali.

Riassunto

La lavorazione di prototipi a controllo numerico è un metodo unico per realizzare prototipiche si distingue per la rapidità dei tempi di produzione e dei cicli per la realizzazione di prodotti con diverse specifiche. È quindi la più efficiente rispetto ad altre alternative come la stampa 3D. Inoltre, la lavorazione CNC produce prototipi più simili al prodotto reale.

Inoltre, il suo utilizzo è vitale e diffuso in tutti i settori produttivi, tra cui quello automobilistico, aerospaziale e dell'elettronica di consumo, perché consente di ottenere parti interne ed esterne ad alte prestazioni, soddisfacendo caratteristiche dettagliate e tolleranze esatte dei pezzi fino a +/- 0,005. Prima di avviare un progetto di lavorazione CNC di prototipi, è consigliabile consultare i professionisti del settore per ottenere risultati ottimali nei vostri progetti. Quindi, contattateci per scoprire se i prototipi lavorati a CNC sono i migliori per il vostro progetto.