Rivoluzionare la lavorazione meccanica: L'impatto della stampa 3D

 I professionisti degli utensili considerano come l'impatto della stampa 3D cambierà la lavorazione. Riconoscono i vantaggi della stampa 3D, soprattutto nella costruzione di prototipi, ma sono convinti che la produzione additiva non sostituirà completamente la lavorazione CNC, ma la integrerà.

L'impatto della stampa 3D nella lavorazione meccanica

L'introduzione dell'impatto della stampa 3D nella produzione di prototipi ha migliorato notevolmente lo sviluppo dei prodotti. È diventato più veloce ed economico. Questa tecnologia viene ora trattata come un'alternativa a Lavorazione CNC.

Tuttavia, questo approccio dovrebbe essere messo in discussione e occorre chiarire se la stampa 3D può sostituire completamente la produzione meccanica nella fabbrica intelligente.

Opinioni degli esperti di Iscar

La risposta degli esperti di Iscar: Nonostante le prospettive positive dell'impatto della stampa 3D, non può sostituire completamente la lavorazione CNC come tecnologia dominante per la produzione di componenti metallici. "Tuttavia, non c'è dubbio che la produzione additiva (AM) avrà un impatto significativo su un'intera gamma di processi produttivi", afferma Erich Timons, CTO di Iscar.

Caratteristiche della stampa 3D e della lavorazione CNC

Entrambe le tecnologie creano la geometria di un componente formando il materiale del pezzo da lavorare strato per strato. Ma quale dei due processi è più efficace? E come la combinazione di entrambe le soluzioni influenzerà in modo specifico la produzione in futuro?

Per rispondere a queste domande, è necessario esaminare in dettaglio le caratteristiche principali dell'impatto della stampa 3D e della lavorazione CNC. Queste includono i materiali dei pezzi e le loro proprietà fisiche, le forme create e la precisione della lavorazione.

I metalli sono i materiali dei pezzi più importanti nella lavorazione CNC. Nonostante un aumento significativo della percentuale di metalli, i materiali non metallici dominano ancora nella stampa 3D.

Allo stesso tempo, i progressi nella metallurgia delle polveri hanno reso possibile la stampa di parti realizzate con materiali difficili da lavorare, come le superleghe a base di nichel. Questo apre nuove prospettive per la produzione additiva.

Anche la fisica gioca un ruolo importante: i metalli sono isotropi. Ciò significa che hanno le stesse proprietà fisiche in tutte le direzioni. Al contrario, l'impatto dei prodotti di stampa 3D è anisotropo: ad esempio, la loro resistenza può essere maggiore nella direzione orizzontale rispetto a quella verticale.

Comportamento strutturale e affidabilità

Il comportamento strutturale, la rigidità e l'affidabilità dei componenti realizzati con metalli isotropi possono essere calcolati con precisione. Tuttavia, è più difficile fare previsioni accurate per i prodotti stampati in 3D.

Questo è uno dei motivi per cui l'introduzione dell'AM nella produzione di elementi metallici chiave sta progredendo piuttosto lentamente: i locali Servizi di lavorazione CNC è il processo predominante per la produzione di componenti critici.

Vantaggi e svantaggi di entrambi i metodi

La lavorazione CNC è limitata principalmente dal fatto che l'accesso di un utensile da taglio alla superficie da lavorare è limitato. L'impatto della stampa 3D è diverso: è più flessibile e amplia notevolmente le possibilità di produrre forme complesse. La rimozione del metallo attraverso la lavorazione consente di lavorare componenti con un'ampia gamma di dimensioni.

Flessibilità e complessità nella stampa 3D

L'impatto della stampa 3D è molto più limitato: in linea di principio, un componente di grande formato può essere prodotto in modo additivo. In questo caso, è consigliabile dividere il pezzo in diversi componenti più piccoli e poi unirli insieme.

Tuttavia, questo processo aumenta significativamente i tempi di produzione e solleva anche la questione della resistenza e della rigidità richieste.

Le stampanti 3D raggiungono attualmente una precisione dimensionale di 0,25 millimetri. Servizi di lavorazione CNC personalizzati è molto più preciso e raggiunge tolleranze almeno due o tre volte più strette. Il processo funziona anche con una maggiore ripetibilità e produce una qualità superficiale superiore.

Si devono prendere in considerazione anche i temi dell'economicità e della sostenibilità. Una stampante 3D è molto più economica di una moderna macchina CNC. La lavorazione CNC produce anche trucioli che devono essere riciclati. Con la stampa 3D, invece, si producono meno rifiuti, il materiale del pezzo viene utilizzato in modo efficiente e il consumo energetico è inferiore.

Avvicinarsi alla forma finale

Nella lavorazione dei metalli, la produzione additiva produce pezzi precisi e molto vicini alla forma finale desiderata. La produzione di componenti complessi richiede una lavorazione CNC con un'asportazione minima di materiale, nonché un'elevata precisione e qualità superficiale.

"La stampa 3D consente di ottenere risultati di prototipazione rapidi e precisi, abbreviando così i preziosi tempi di produzione per ottenere la soluzione ottimale", afferma Erich Timons.

"Tuttavia, l'impatto dei processi di stampa 3D non sostituisce la lavorazione CNC; piuttosto, integra i processi di lavorazione". Le macchine che combinano la lavorazione multiasse precisa con la stampa 3D, integrate in un unico sistema, sono già presenti sul mercato.

Precisione nella produzione additiva

L'utilizzo della stampa 3D per la produzione di componenti ha un impatto sugli strumenti di fresatura che formano pezzi complessi e devono soddisfare requisiti crescenti di efficienza e precisione. Per ottenere tassi di rimozione del materiale ottimali con ridotte tolleranze, nella pratica si ricorre spesso alla lavorazione ad alta velocità (HSM) con velocità e avanzamenti elevati.

Ciò richiede utensili da taglio precisi che consentano una lavorazione affidabile con il minor numero possibile di passaggi di lavorazione e un'ottima qualità superficiale. Gli esempi includono le frese in metallo duro integrale (VHM), gli utensili modulari con teste di taglio intercambiabili e le frese a profilo preciso con inserti indicizzabili di Iscar, per una lavorazione economica di forme complesse.

I produttori di utensili da taglio considerano i componenti additivi quando assemblano il loro portafoglio. Ad esempio, Iscar ha ampliato la sua gamma di frese in metallo duro integrale multi tagliente per la lavorazione ad alta velocità.

La gamma attuale si concentra sulle frese con geometrie di taglio speciali, utilizzate nella lavorazione ad alta velocità a 5 assi di profili complessi e che offrono la soluzione giusta per processi di finitura efficienti. Inoltre, queste geometrie di inserti si possono trovare negli utensili con inserti indicizzabili a taglio singolo, che coprono diametri nominali di frese più grandi.

Iscar ha integrato questi taglienti nella sua linea di utensili modulari MULTI-MASTER con teste di fresatura intercambiabili, combinando i vantaggi del carburo solido e dei concetti di inserti indicizzabili.

Un esempio della sinergia tra l'impatto della stampa 3D e la lavorazione CNC si può vedere nella produzione di configurazioni complicate di utensili speciali a inserti indicizzabili.

La stampa 3D offre vantaggi anche nella progettazione degli utensili: ottimizza il design di una fresa, in particolare le superfici interne e i canali del refrigerante per un raffreddamento mirato direttamente su ogni singolo pezzo. bordo di taglio.

Gli ingegneri vedono la stampa 3D come un processo adatto a trovare soluzioni ottimali e sostenibili per prodotti speciali e di nuova concezione. L'impatto della stampa 3D di inserti indicizzabili rappresenta un significativo passo avanti.

La produzione additiva di prototipi non richiede costosi set di stampi e consente di testare in modo affidabile diverse varianti di design degli inserti, accorciando significativamente i tempi di sviluppo, riducendo i costi di produzione e minimizzando gli scarti.

In futuro, la stampa 3D non sostituirà completamente la lavorazione CNC dai capannoni di produzione. Erich Timons riassume il concetto: "La simbiosi di queste due tecnologie sarà una caratteristica della lavorazione dei metalli nel prossimo futuro".