Stampa 3D, lavorazione CNC o stampaggio a iniezione: i consigli degli esperti per scegliere il processo giusto

Ogni prodotto parte da un file CAD. Ma trasformarlo in un componente funzionante porta a una domanda: quale processo di produzione conviene usare? La stampa 3D, la lavorazione CNC e lo stampaggio a iniezione hanno ognuno il proprio campo in cui danno il meglio. Scegliere quello sbagliato fa perdere tempo e soldi. Per aiutare ingegneri e sviluppatori di prodotto a scegliere, abbiamo chiesto consiglio agli esperti di PCBWay. Questa piattaforma di produzione offre tutti e tre i servizi. Ci siamo fatti spiegare come muoversi nella prototipazione rapida e nella produzione a bassi volumi.

Tre domande per iniziare

«Consideriamo la stampa 3D, la lavorazione CNC e lo stampaggio a iniezione come processi di produzione che si completano a vicenda, non in concorrenza tra loro», spiega PCBWay. Secondo l’azienda, tre fattori decidono quale sia il modo migliore per produrre un certo componente.

1. Quanto è stabile il progetto? Se si stanno ancora migliorando forma, accoppiamento o funzionalità, la stampa 3D permette di fare più tentativi senza dover pagare ogni volta i costi di attrezzatura o configurazione. Quando il progetto è pronto, la lavorazione CNC o lo stampaggio a iniezione risultano più pratici.
2. Di quali materiali e tolleranze si ha bisogno? Se servono proprietà metalliche o tolleranze strette, di solito si sceglie la lavorazione CNC. Questa lavorazione non richiede stampi. È ideale per i test funzionali e per i componenti di precisione.
3. Quanti componenti servono? La quantità conta spesso più di tutto. PCBWay usa questa semplice regola:

Quando scegliere la stampa 3D

La stampa 3D ha la barriera d’ingresso più bassa. Su PCBWay i prezzi partono da circa 4,98 dollari e i tempi di consegna da circa due giorni. Alcuni processi richiedono solo una giornata. Questo la rende la scelta naturale per la prototipazione rapida. Puoi stampare, collaudare, modificare e ripetere.

PCBWay spiega che i due giorni rappresentano solo l’inizio della produzione, non una promessa valida per ogni ordine. I tempi reali dipendono dalla tecnologia, dal materiale, dalla geometria del componente, dalla quantità, dal post-trattamento e dal metodo di spedizione. Li confermano solo dopo aver controllato il componente. Inoltre, la qualità viene prima della velocità. “Una consegna rapida ha valore solo quando il cliente riceve un prodotto funzionante”, dice l’azienda. Per accorciare i tempi di consegna senza scendere a compromessi, PCBWay ha investito in controlli automatici dei file CAD che trovano i problemi prima, in una produzione organizzata meglio, nel controllo dei processi e nella formazione del personale.

La stampa 3D, come sanno i lettori di 3Dnatives, è anche un vero metodo di produzione. Per quantità sotto i 50 pezzi, PCBWay può usare la stampa 3D come soluzione finale. Un cliente di PCBWay, conosciuto come gohanda_kbd, voleva creare una tastiera wireless compatta divisa in due blocchi. Il progetto, chiamato Soa39mini, è stato pensato per essere facile da trasportare. Per il telaio della tastiera, all’inizio il cliente aveva preso in considerazione l’alluminio lavorato a CNC. Tuttavia, temeva che una struttura in metallo potesse disturbare la comunicazione Bluetooth, visto che il microcontrollore si trova sotto il circuito stampato (PCB).

Di conseguenza, gohanda_kbd ha scelto la stampa 3D a resina per evitare un guscio in metallo. In questo modo ha ottenuto un aspetto trasparente. Usando l’UTR-8100 e rifinendo il tutto con una tintura viola chiamata Purple U, il telaio finito presenta una superficie liscia. Il colore è uniforme. Non si vede alcuna deformazione.

«Ho stampato circa cinque prototipi con la mia stampante 3D di casa prima di effettuare l’ordine su PCBWay», ha spiegato gohanda_kbd. «L’intero processo, dal concept iniziale del telaio fino a ottenere un telaio finito e utilizzabile, ha richiesto all’incirca un mese.»

PCBWay offre sei tecnologie di stampa 3D, cioè FDM, SLA, DLP, SLS, MJF e SLM. Propone più di 10 materiali, tra cui resine, nylon, PLA, alluminio e acciaio inossidabile. Il consiglio dell’esperto è semplice: bisogna scegliere il processo in base alla funzione del componente. I processi a resina come SLA e DLP vanno bene per dettagli piccoli e superfici lisce. La fusione a letto di polvere per il nylon, cioè SLS e MJF, si usa per componenti funzionali. L’SLM resta la scelta principale per i metalli.

Quando scegliere la lavorazione CNC

La lavorazione CNC è la scelta migliore quando un prototipo o un componente di produzione richiede una precisione dimensionale elevata, materiali tecnici specifici o una finitura superficiale particolare ottenuta tramite lavorazione meccanica. Di solito offre il miglior equilibrio tra costi e flessibilità per lotti che vanno da circa 50 a diverse centinaia di pezzi.

Bisogna aspettarsi un prezzo iniziale più alto rispetto alla stampa 3D. Su PCBWay, i servizi di lavorazione CNC partono da circa 24,89 dollari. Anche un solo componente richiede la preparazione e la programmazione della macchina.

Quando scegliere lo stampaggio a iniezione

Lo stampaggio a iniezione è molto valido per produrre grandi quantità di componenti in plastica in modo ripetibile. Lo stampo richiede un investimento iniziale importante. Per questo motivo, non c’è un prezzo di partenza fisso. Il processo di solito conviene da circa 1.000 pezzi in poi. In questo modo, il costo dell’attrezzatura si distribuisce su abbastanza unità da ottenere un prezzo per pezzo più basso.

Il consiglio dell’esperto è di verificare sempre il progetto usando prototipi lavorati a CNC o realizzati con la stampa 3D prima di andare avanti. Cambiare uno stampo costa molto di più che ristampare un componente.

Un percorso, non una scelta

Quando il progetto cresce, molti prodotti passano attraverso tutti e tre i processi. Si usa la stampa 3D per le prime convalide. Si ricorre alla lavorazione CNC per i pezzi funzionali o di precisione. Infine, si sceglie lo stampaggio a iniezione per produrre grandi quantità. Altri prodotti invece vanno subito su un solo processo, in base al materiale e al numero di pezzi richiesto. «Quello che facciamo è vedere a che punto è ogni componente. Aiutiamo i clienti a scegliere il modo di produzione più adatto alle loro esigenze», dice PCBWay.

Avere ogni processo su un’unica piattaforma rende questo percorso più semplice. Su PCBWay i clienti caricano un file CAD, scelgono il processo, il materiale, la quantità e la finitura superficiale. Ottengono subito un preventivo preliminare. Poi un’analisi ingegneristica (DFM) segnala possibili problemi di produzione e conferma il prezzo finale prima di iniziare i lavori. In questa fase i clienti hanno più possibilità di parlare con una persona reale. Per geometrie insolite, materiali personalizzati, tolleranze strette o finiture superficiali particolari, gli ingegneri di PCBWay contattano i clienti per confermare i dettagli. Dopo l’inizio della produzione, gli ordini si possono seguire online fino al collaudo e alla consegna.

La stessa piattaforma si occupa anche della fabbricazione e dell’assemblaggio di circuiti stampati, della lavorazione della lamiera e del packaging. Così, un team di sviluppo hardware può ottenere la scheda elettronica, l’involucro stampato in 3D e le staffe lavorate a macchina rivolgendosi a un solo partner.

Se siete pronti per iniziare un nuovo progetto, potete esplorare QUI i servizi di stampa 3D e prototipazione rapida di PCBWay.

E voi, esternalizzate la produzione dei vostri componenti stampati in 3D, o preferite occuparvene direttamente? Se ti interessa saperne di più sulla produzione additiva, dai un’occhiata a tutti i nostri video sul nostro canale YouTube e seguici su LinkedIn.

*Crediti foto di copertina: PCBWay