Il processo di manifattura additiva consente la realizzazione di un oggetto attraverso l’aggiunta di materiale strato su strato, al contrario, la manifattura sottrattiva, prevede la rimozione di materiale per creare l’oggetto finito. Sebbene questi processi siano diametralmente opposti, sono spesso utilizzati fianco a fianco grazie alle svariate possibilità di applicazione.

Inizialmente potrebbe essere difficile capire come far rendere al meglio ogni tipo di tecnologia nella fase di ottimizzazione del processo di produzione. A seconda di ogni caso è preferibile utilizzare un approccio piuttosto che un altro. Per esempio, un determinato processo può essere utile per un determinato volume di lavoro e un altro per uno stadio specifico della produzione.

In questo articolo vi forniremo una panoramica delle varie tecniche e applicazioni della produzione additiva e sottrattiva per aiutarvi a decidere come gestirle al meglio in base alle tue esigenze progettuali.

Manifattura sottrattiva

La manifattura sottrattiva è un termine ampio che fa riferimento a vari processi meccanici di rimozione del materiale a partire da blocchi solidi, barre metalliche, metalli, aste di plastica o altri materiali che prendono forma attraverso la rimozione, il taglio, la trivellazione, la macinazione e la alesatura.

Questi processi possono essere eseguiti manualmente, ma più comunemente avvengono attraverso l’utilizzo di un computer a controllo numerico (CNC).

Nel CNC serve un modello virtuale realizzato con un software CAD come input per la fabbricazione di un utensile. Il software di simulazione si interfaccia con l’utente per generare comandi che guidano lo strumento di taglio attraverso la geometria. Queste istruzioni servono alla macchina per eseguire tagli, buchi, spostamenti e altre operazioni che richiedono la rimozione del materiale.  Il CNC non ha bisogno di interazione umana, grazie al software CAM.

I processi di manifattura sottrativa sono tipicamente utilizzati per creare parti in plastica o di metallo per prototipare e per il tooling. Sono ideali per applicazioni che richiedono ampie tolleranze e geometrie che sono difficili da modellare o produrre con i metodi tradizionali di manifattura additiva.

La manifattura sottrattiva offre una grande varietà di materiali e metodi di processo. I materiali più leggeri sono molto più facili da plasmare in relazione alla forma desiderata, ma il logoramento sarà più veloce.

Il processo di manifattura sottrattiva

PROCESSI MATERIALI
Produzione CNC Termoplastiche, metalli leggeri, metalli pesanti,
Elettroerosione (EDM) Metalli pesanti
Taglio laser Termoplastiche, legno, metalli
Water Jet Plastiche, metalli leggeri e pesanti, pietra, vetro, materiali compositi

 

Manifattura additiva

In totale contrapposizione rispetto i processi sottrativi di rimozione materiale da un pezzo grande, la manifattura additiva o stampa 3D realizza oggetti aggiungendo materiale strato su strato, in modo che ogni strato si saldi al precedente fino che la parte non sia completa.

Come per i macchinari CNC, la stampa 3D realizza degli oggetti a partire dai dati CAD. Preparare modelli per la stampa 3D, configurare le impostazioni con i software di slicing è una procedura abbastanza automatizzata e permette di stampare sostanzialmente in maniera veloce e semplice rispetto ai macchinari CNC. In base alla tecnologia, la stampante 3D deposita materiali, mescola e fonde resine in maniera selettiva o cura liquidi per polimerizzare e creare parti basate sui dati CAD. Gli oggetti stampati in 3D hanno spesso bisogno di una fase di post-curing: pulizia e finitura per raggiungere le proprietà finali prima che siano pronte per essere utilizzate.

La stampa 3D è ideale per una vasta gamma di applicazioni ingegneristiche e manifatturiere che includono la prototipazione rapida e la realizzazione di parti customizzate. Le stampanti 3D offrono svariate possibilità a livello di libertà di design e possono produrre geometrie estremamente complesse che sarebbero impossibili o eccessivamente costose da creare con ogni altro metodo di manifattura additiva.

I materiali più comuni nell’additive manufacturing sono plastiche e metalli. Le stampanti 3D desktop offrono una soluzione a buon mercato per creare parti di plastica, mentre le applicazioni aziendali dei metalli sono attualmente limitate.

 Il processo di manifattura additiva

PROCESSI MATERIALI
Stereolitografia (SLA) Varietà di resine: rigide, flessibili, elastiche, resistenti al calore etc
Selective Laser Sintering (SLS) Termoplastici ingegneristici come il nylon
Fused Deposition Modeling (FDM) Termoplastiche standard, come ABS/PLA e i vari composti
Material Jetting Varietà di resine
Binder Jetting Gypsum (tutti colori), metalli
Selective Laser Melting (SLM), or Direct Metal Laser Sintering (DMLS) Metalli leggeri e pesanti
Electron beam Melting (EBM) Metalli leggeri e pesanti

 

Quando usare la manifattura additiva e sottrattiva

Nonostante esistano differenze sostanziali, la manifattura sottrattiva ed additiva non sono tecnologie chiuse. In molti casi, infatti, sono utilizzate fianco a fianco in varie fasi dello sviluppo del prodotto.

Il processo di prototipazione, per esempio si interfaccia spesso sia con il processo di produzione sottrattiva che con quello additivo. I primi modelli e prototipi sono generalmente più economici e facili da produrre con i processi di manifattura additiva come la stereolitografia (SLA) o la selective laser sintering (SLS). La stampa 3D offre una grande varietà di materiali per la realizzazione di prototipi funzionali di parti in plastica. Le tecnologie additive sono di solito più indicate per la realizzazione di piccole parti con dettagli complessi o design intricati. Se desideri scoprire maggiori informazioni sulle tecnologie additive, potresti trovare interessante l’articolo scritto dal nostro 3D Printing Specialist Lorenzo Migliarini in cui effettua un confronto tra la tecnologia SLA e la  tecnologia FDM a fusione di filamento. 

Nella manifattura, i processi di sottrazione o addizione sono spesso complementari nella produzione di attrezzi, dime, impianti, stampi, campioni. Chi opera nel settore spesso usa plastica 3D per parti personalizzate, di piccolo volume o parti sostitutive, e optano per altre soluzioni per grandi volumi o parti che sono soggette a forte stress e sforzo meccanico.

Utilizzando entrambi i sistemi in un sistema ibrido permette ai designer di combinare la versatilità e diminuire il tempo di produzione della manifattura additiva con la forza delle parti della sottrativa.

Manifattura additiva vs sottrattiva

Queste due tecnologie arrivano in molti ambiti produttivi, con un vasto range di possibilità d’applicazione e costi: dalle stampanti desktop all’attrezzatura industriale.

In ultima analisi dovresti scegliere tra tecnologie che meglio soddisfino i tuoi bisogni e le tue esigenze progettuali.

  Manifattura additiva Manifattura sottrativa
Costi di equipaggiamento Le stampanti da scrivania professionali partono dai 3500$ per la plastica. Macchinari Industriali per la produzione in larga scala di metallo partono da 400.000$ Piccoli macchinari CNC partono dai 2000$. Macchinari più avanzati dipendono dalla complessità della soluzione scelta.
Formazione Le stampanti 3D da scrivania sono praticamente Plug and play richiedono poco tempo per la configurazione e manutenzione. I sistemi di produzione additiva a livello industriale invece richiedono uno staff dedicato e una formazione costante. Piccole macchine CNC richiedono una moderata formazione per il software e la manutenzione. A livello industriale invece richiedono uno staff dedicato e una formazione costante.
Requisiti Le stampanti sono ideali per l’ufficio, mentre quelle industriali necessitano di uno spazio dedicato o una stanza con l’HVAC Control. Piccole macchine CNC sono ideali per le officine. I sistemi industriali richiedono un vasto spazio dedicato.
Equipaggiamento secondario Attrezzi e sistemi automatizzati per la pulizia, il lavaggio, il post curing, dipendono dalla complessità del processo Attrezzatura varia: sistemi automatizzati più avanzati, alcuni processi come il trattamento e la rimozione dei chip e la gestione del liquido refrigerante.

 

Scopri di più sulla manifattura additiva

I prezzi sono cambiati drasticamente negli ultimi anni e sia le compatte stampanti 3D, che gli strumenti di manifattura sottrativa sono spesso presenti in molti  uffici tecnici e nelle officine.

Scopri di più sulla stampa 3D e tocca con la mano la qualità della manifattura additiva richiedendo un campione stampato con la stampante Formlabs FORM3. Scrivi al nostro team di tecnici all’indirizzo di posta elettronica: stampa3d@valorebf.it

Matteo Grieco

Matteo Grieco

ABM Specialist

Digital storyteller. Appassionato di nuove tecnologie e SCI-FI addicted.