La prototipazione CNC è una cosa precisa, e processo accurato. Può ospitare una varietà di materiali fornendo una grande quantità di variazioni. Diverse macchine CNC migliorano queste caratteristiche rendendo il processo più flessibile. Tuttavia, sapere come applicare queste tecniche alla prototipazione CNC è piuttosto importante. Da questa parte, è possibile conoscere il miglior processo che può essere utilizzato per produrre efficacemente i prototipi. La prototipazione consente ai produttori di creare e iterare rapidamente i progetti. Questa guida aiuterà a demistificare il processo e spiegherà come procedere.
Cos'è la prototipazione CNC?
La prototipazione CNC utilizza macchine CNC per realizzare prototipi nel più breve tempo possibile. Idealmente, i cicli di produzione sono in numero limitato e sono orientati alla realizzazione di prototipi visivi e tangibili del prodotto finale. È considerato il processo migliore per ottenere la produzione effettiva da progetti generati dal computer.
I produttori possono segnalare gli errori di progettazione in una fase precedente del processo. Risolvere tali problemi durante la fase di prototipazione è utile per ottenere una produzione a prezzi accessibili.
Importanza della prototipazione CNC nella lavorazione
Fresatura CNC è particolarmente utilizzato nella prototipazione. Innanzitutto, questo approccio ha un incredibile livello di accuratezza e precisione grazie al controllo automatico della posizione del pezzo e dell'utensile da taglio. Questi sistemi avanzati esaminano i progetti in tutti gli aspetti mentre il prototipo prodotto appare molto vicino al prodotto finale reale.
Inoltre, La tecnologia CNC è più veloce rispetto ad altri processi come lo stampaggio a iniezione. Con prototipazione CNC, il tempo per finalizzare tolleranze e stampi è breve a differenza dello stampaggio a iniezione che richiede relativamente molto tempo.
La prototipazione inizia con lo sviluppo del modello CAD 3D del prodotto che si intende realizzare. Questi vengono poi tradotti in file CAM del modello. Questi file CAM contengono il file Codice G attraverso il quale opera la macchina CNC durante la realizzazione dei prototipi.
Come determinare la necessità di prototipazione CNC
Diverse considerazioni aiutano a determinare se una parte del prodotto necessita di prototipazione CNC.
- Misurare: La scelta della dimensione del blocco di materiale è importante. Aiuta anche a decidere quale tipo di macchina CNC è appropriata per il progetto specifico dopo aver conosciuto le dimensioni del prototipo.
- Materiale: Le considerazioni sui costi sono importanti. I materiali più economici come l'ABS nella maggior parte dei casi costano meno di acciaio inossidabile. Ciò nonostante, ci sono ulteriori vantaggi nell’utilizzo della prototipazione CNC poiché è anche possibile utilizzare materiali economici come l’alluminio.
- Opzioni di finitura: Esistono molti metodi di finitura, ciascuno con caratteristiche distinte. Le scelte sono di lasciare questa parte come lavorata, esplosione di perline, anodizzato, o piatto.
- Complessità: La complessità del design influenza gravemente Tempo del ciclo di lavorazione CNC. Prodotti che presentano forme trasversali complicate o altre caratteristiche specifiche come fori passanti filettati, o incisioni di loghi, impiegare più tempo per la lavorazione. Questi potrebbero richiedere macchine sofisticate con assi aggiuntivi, aumentando così il costo delle macchine.
- Tolleranza (Precisione): Tolleranze strette aumentano i costi complessivi della prototipazione. Ottenere una maggiore precisione aumenta il tempo dedicato al progetto e le spese necessarie per il lavoro.
- Tipo di macchina per prototipazione CNC: Complessivamente, si può dire che i torni CNC sono più economici di Fresatrici CNC. Ciò nonostante, i torni sono alquanto restrittivi nel loro utilizzo, e questi potrebbero non essere adatti a te a seconda del tuo progetto.
- Quantità: Il numero di prototipi ordinati determina il prezzo addebitato per essi. Le economie di scala sono un concetto in base al quale il costo di produzione di molte parti è inferiore al costo di produzione di singole parti. Un'azienda di prototipazione CNC tiene conto del costo di installazione di una macchina nel prezzo totale del progetto. La produzione simultanea di più parti riduce il tempo necessario per l'impostazione e si concentra sulla lavorazione.
Vantaggi della lavorazione di prototipi CNC
La prototipazione CNC presenta i seguenti vantaggi:
- Ripetibilità e coerenza: La lavorazione CNC offre prodotti di qualità con un elevato livello di precisione e ripetutamente. Il processo si ripeterà per ciascuno dei prodotti finiti con quelli realizzati utilizzando lo stesso processo.
- Alta precisione: La lavorazione CNC garantisce tolleranze ridotte e livelli elevati di precisione. Questa precisione è importante affinché i prototipi abbiano la stessa perfezione dei progetti reali.
- Processo che fa risparmiare tempo: La prototipazione CNC non necessita di stampaggio. Il fatto che i file CAM e CAD possano essere facilmente modificati rappresenta un notevole impulso al processo.
- Conveniente: La lavorazione CNC riduce i costi a lungo termine. Eliminare i difetti su piccola scala è più economico che dover affrontare le complicazioni derivanti dalla produzione di massa.
- Diversità dei materiali: La lavorazione CNC accetta materiali diversi. Le selezioni sono disponibili in metalli resistenti e leghe, legna, e plastica, dove è possibile produrre prototipi precisi.
Materiali compatibili per la lavorazione di prototipazione CNC
I materiali comuni adatti alla prototipazione CNC includono:
- Alluminio
- Acciaio
- Acciaio inossidabile
- addominali
- Magnesio
- Titanio
- Zinco
- Ottone
- Bronzo
- Rame
- Teflon
- Policarbonati
- Polipropilene
- Polimetilmetacrilato
- Polistirolo
- Poliossimetilene
- PAGINA
- PCGF
- Polietilene a bassa densità
- Polietilene ad alta densità
Sfide dei processi di prototipazione CNC
Nonostante i suoi vantaggi, La prototipazione CNC presenta alcune limitazioni:
- Processo sottrattivo: La lavorazione CNC è un processo che taglia il materiale da un pezzo. Ciò può portare a un maggiore utilizzo di materiale rispetto ai processi additivi ed è per questo che è preferito.
- Restrizioni geometriche: Non è possibile produrre più geometrie interne. La lavorazione CNC funziona dall'esterno verso l'interno, che limita determinate forme.
- Competenza tecnica richiesta: Le macchine CNC possono essere utilizzate solo con le giuste competenze. La conoscenza della creazione di file CAD è fondamentale per il lavoro.
- Costi più elevati rispetto alla stampa 3D: La lavorazione di prototipi CNC è normalmente caratterizzata da costi dei materiali più elevati. Ma è più preciso e supporta una gamma più ampia di materiali. La maggior parte dei processi additivi utilizza solo materie plastiche come il PLA, tuttavia il processo presenta molti vantaggi. Tuttavia, Il PLA potrebbe essere leggermente costoso e potrebbe non offrire i prototipi necessari a tutti i clienti.
Lavorazione di prototipi CNC vs. 3D Stampa
I professionisti confrontano spesso la lavorazione CNC e la stampa 3D come metodi di prototipazione. Entrambi hanno vantaggi e applicazioni unici, rendendo fondamentale comprendere le loro differenze.
| Fattore | Lavorazione di prototipi CNC | 3D Stampa |
| Principio di funzionamento | Metodo sottrattivo che rimuove materiale da un pezzo. | Metodo additivo che aggiunge materiale strato per strato. |
| Materiali supportati | Le opzioni versatili includono i metalli, plastica, e legno. | Limitato ai materiali termoplastici. |
| Geometria possibile | Limitato alle forme esterne, geometrie interne complesse non sono realizzabili. | In grado di creare geometrie interne complesse. |
| Spreco | Maggiore spreco di materiale, ma i rifiuti riciclabili possono compensare i costi. | Scarti minimi grazie alla sua natura additiva. |
| Tempo di produzione | Generalmente più veloce, in grado di produrre più parti rapidamente. | Più lentamente, impiegando ore per singole parti. |
Come creare modelli CAD di qualità per la lavorazione di prototipi CNC
Un prototipo lavorato a CNC è valido quanto il file CAD utilizzato per svilupparlo. Contengono caratteristiche visive e misurazioni significative necessarie per la fabbricazione delle parti. Resta quindi inteso che i prototipi di alta qualità richiedono modelli CAD ben realizzati. Ecco alcune linee guida da considerare quando si preparano questi modelli:
Importanza di una lista di controllo nella prototipazione
La lista di controllo è uno strumento molto utile da sviluppare e utilizzare nella pratica. Inizia con un inventario di tutti gli attributi e le funzioni di progettazione che vorresti vedere nei tuoi prototipi. È meglio aggiungere funzionalità durante la progettazione del file per la prima volta rispetto a quando il file è già stato creato.
Finalizzare lo spessore della parete
Vale anche la pena prestare attenzione allo spessore adeguato delle pareti durante il disegno delle pareti. La riduzione dello spessore delle pareti della parte CNC personalizzata compromette la stabilità meccanica della parte e quindi ne riduce la resistenza. Solitamente si imposta un minimo di 0,8 mm per lo spessore della parete metallica e un minimo di 1,5 mm per la parete in plastica per la massima efficienza.
Ottimizza gli elementi di progettazione
Nel caso di cavità e fori, c’è un altro aspetto importante da tenere in considerazione: la possibilità di lavorarli tramite CNC. Per esempio, nelle operazioni di fresatura, la profondità di taglio da effettuare è generalmente limitata a tre volte il diametro dell'utensile. Pertanto è necessario definire e limitare il diametro di queste caratteristiche alle misure appropriate.
Seleziona il software CAD adatto
A causa della diffusione del CAD nel settore manifatturiero, Sul mercato sono disponibili molte opzioni software per la creazione di prototipi in vari settori. Anche se alcuni software possono essere estremamente utili. Possono esserci anche programmi troppo elaborati o limitanti. Seleziona la giusta applicazione CAD che soddisfi le specifiche del tuo settore. Ad esempio, le applicazioni utilizzate nell'ingegneria meccanica, in particolare nella formatura della lamiera, potrebbero non essere adatte per i disegni architettonici. Perciò, devi ottenere il programma CAD giusto che soddisfi le esigenze del tuo prototipo.
Semplifica i disegni
CAD facilitates the possibility of designing prototypes in different configurations. To reduce unnecessary machining operations, your drawings should be simple. For complicated parts, it’s possible to divide the drawing into two parts that can be joined together once it is being machined to enhance the drawing’s clarity.
Considerazioni finali
CNC Prototypes are important tools in contemporary manufacturing. They save money and eliminate complications before the final design commencements. For the prototyping stage, the CNC-machined prototypes are more appropriate. These offer quick and precise models for several uses.
By applying the information in this article, you can design high-quality prototypes. One step involves utilizing tips for optimizing CAD design. This applies to, rapid manufacturing, simple CNC machines, and advanced CNC technology.
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Domande frequenti
Q1: Cos'è la lavorazione di prototipi CNC?
La lavorazione di prototipi CNC è una forma di produzione sottrattiva in cui le parti vengono prodotte rimuovendo materiale da un singolo pezzo di stock utilizzando macchine a controllo numerico computerizzato, che forniscono elevata precisione e coerenza dimensionale.
Q2: Che tipo di materiali possono essere applicati ai prototipi CNC?
La lavorazione CNC può funzionare con molti tipi diversi di materiali. Ad esempio; metalli (alluminio e acciaio) e plastica (ABS e policarbonato), garantendo non solo l'estetica ma anche la funzionalità dei prototipi.
Q3: In che modo la lavorazione CNC consente di avere un'elevata precisione?
La lavorazione CNC è caratterizzata da movimenti precisi degli utensili attorno al pezzo, che è definito da una progettazione assistita da computer e può consentire piccole tolleranze.
Q4: Perché la lavorazione di prototipi CNC è migliore della stampa 3D nella produzione di prototipi?
Rispetto alla stampa 3D, La lavorazione CNC è più veloce nella produzione e offre una migliore selezione dei materiali. Inoltre, è più accurato per parti prototipo funzionali e affidabili.
