giovedì 10 settembre 2020

5 buoni motivi per costruire/comprare una CNC. Comprarla o costruirsela da soli?

Se è da un pò di tempo che stai ragionando sul comprare una CNC o costruirla da te questo articolo potrebbe forse chiarirti le idee.

Diciamo che in questa situazione mi ci sono trovato almeno 5 volte e la scelta è sempre caduta sul realizzarla da me per tutta una serie di considerazioni che vedremo qui sotto.

CNC è un termine fin troppo generico che indica semplicemente un macchina comandata da un computer ma nella pratica questo aspetto ha 1000 sfaccettature e campi di applicazione diversi.

Quando mi riferisco alle CNC in questo articolo intendo macchine da 2 a 4 (o più) assi che si suddividono in 4 principali categorie in base al tipo di lavorazione a cui sono destinate

  • Lavorazione per asportazione di truciolo (fresa)
  • Incisione, marcatura e taglio (laser) 
  • Taglio metalli (plasma)
  • Lavorazione per deposito di materiale (stampa 3D)

Asportazione
(Fresatura)
Incisione e taglio
(Laser)
Taglio metalli
(Plasma)
Deposito
(Stampa 3D)

5 buoni motivi per costruirsi una CNC

  • Risparmi denaro
  • Hai l'occasione di fare un'esperienza unica e non da tutti.
  • Imparerai cose nuove
  • Avrai una macchina costruita sulle tue reali esigenze 
  • La tua autostima crescerà tantissimo

 

5 buoni motivi per comprare una CNC

  • Nessuna attesa per averla, è disponibile da subito
  • Acquisti uno strumento di lavoro subito preciso e affidabile
  • Non devi rompersi la testa su meccanica, elettronica e software
  • Hai la garanzia ed il supporto tecnico del produttore
  • Ti viene fornito un corredo completo di accessori

 

Come scegliere la CNC più adatta?

Sia che tu voglia comprala o costruirla questa scelta va comunque fatta ed è più facile farlo se conoscii limiti e le peculiarità di ognuna.

Qui sopra ho menzionato le 4 lavorazioni principali che chiunque può ottenere nel proprio garage di casa senza dover per forza rivolgersi a professionisti e pagare molti soldi per una lavorazione che con poco si riesce ad ottenere.

Osservando i risultati prodotti dai 4 tipi di lavorazioni è facile a prima vista identificare quale potrà esserci utile per realizzare quello che abbiamo in mente.

Faccio una breve panoramica delle 4 lavorazioni per evidenziarne gli aspetti principali, i pregi ed i limiti di ognuna.

 

CNC lavorazione per asportazione di truciolo (fresa)

La definizione prettamente tecnica indica che: le lavorazioni per asportazione di truciolo consistono in un processo in cui l'utensile attraverso i taglienti asporta materiale dal pezzo da lavorare attraverso un'azione meccanica di deformazione plastica estesa o inducendo fratture controllate e localizzate; in pratica, un pezzo grezzo viene lavorato con un utensile fino ad ottenere il pezzo finale.

Macchine che eseguono questo tipo di lavorazione sono generalmente CNC a 3 o più assi dove sulla testa viene montata un utensile (fresa) con 1 o più taglienti di un determinato diametro. Questo tipo di macchine, a seconda di come sono progettate, possono fresare dal polistirolo all'acciaio più tenace.

Vantaggi: Anche quelle a 3 assi si prestano bene per molti tipi di lavorazioni sia 2D che 3D dal semplice taglio alla svuotatura di tasche alla foratura. Aggiungendo un quarto asse sarà possibile realizzare oggetti/statue a tutto tondo.
E' anche possibile lavorare spessori importanti dove l'unico limite è la lunghezza della fresa ed ovviamente i limiti dell'area di lavoro della CNC.

Svantaggi: Per ottenere lavorazioni perfette è importante che gli utensili siano sempre ben affilati e tali utensili (o frese) non sono sempre a buon mercato. Ogni fresa accoppiata ad un materiale da lavorare richiede parametri di taglio diversi, ne consegue che se non vengono rispettati l'utensile si rompe o si usura e la lavorazione viene compromessa. Infine per operare su queste macchine è richiesta la conoscenza anche minima di un CAD, di un CAM, e del software di controlla della macchina.


CNC per incisione, marcatura e taglio (laser CO2)

Negli ultimi anni sono uscite sul mercato gli incisori laser che permettono di incidere o marcare testi, immagini e loghi su diversi materiali utilizzando la potenza della luce. 

Questo tipo di lavorazione ha dato sfogo all'immaginazione di tantissime persone che riescono a realizzare in casa piccoli prototipi o semplici oggetti decorativi.

Con l'aumentare della potenza dei diodi laser e con l'ingresso sul mercato delle taglierine laser a CO2 si ha anche la possibilità di eseguire dei tagli chirurgici su diversi materiali come legno, acrilico, plex, pelle o di incidere vetro, superfici verniciate, alimenti come ad esempio cialde biscotto e così via...

Se la tua intenzione è quella di tagliare spessori piccoli diciamo fino a 8mm di legno allora una CNC laser a CO2 da 40W (o 60W) potrà fare al caso tuo.
 
Anch'io possiedo una laser CO2 da 40W e con pochi e semplici accorgimenti ne ho migliorato nettamente le prestazioni e la sfrutto per tutti i tagli fino a 8mm mentre per spessori maggiori utilizzo la CNC a fresa. scopri come ho migliorato le prestazioni della mia laser.

Vantaggi: Di facile utilizzo, veloce e molto precisa. Costo relativamente basso rispetto ai benefici e alle possibilità di lavorazione dei materiali. E' possibile sia tagliare materiali in modo chirurgico sia incidere testi e foto su diversi supporti anche in un'unica sessione. Occupa poco posto, può essere installata in casa perchè non emette polveri ma solo del fumo che verrà convogliato all'esterno tramite l'apposito tubo in dotazione.

Svantaggi: Ha un'area di lavoro piuttosto piccola delle dimensioni di un foglio A4. Il tubo a CO2 è molto delicato e oltre ad avere una durata limita in termini di ore di utilizzo (credo intorno a 1000 ore) e soggetto a scottature se non viene opportunamente raffreddato a liquido. Per sostituire il tubo ci vogliono circa 100 euro ma non è complicato farlo. Un pò rognosa la calibrazione degli specchi.


N.B. Esistono sul mercato anche piccoli incisori laser a diodo da pochi Watt che permettono solo di incidere o di eseguire tagli su piccolissimi spessori; a mio parere meglio spendere qualche euro in più ed avere un prodotto che offre molte più possibilità.


CNC per taglio dei metalli (plasma)

Il taglio dei metalli tramite torcia al plasma è una tecnologia che fino a pochi anni fa era molto costosa e difficilmente reperibile dai privati se non a costi elevati.
Oggi come oggi un generatore al plasma casalingo costa come una saldatrice e permette di eseguire tagli su lamiere di metallo fino a 25 mm di spessore.
 
Il taglio al plasma si esegue tramite una torcia manuale e grazie all'utilizzo di aria compressa. Se però si uniamo un sistema a 3 assi con una torcia al plasma otteniamo un qualcosa di veramente grande: una CNC per il taglio del ferro.

Vantaggi: Una CNC al plasma permette di tagliare spessori elevati di ferro fino a 25 mm con la precisione di un sistema computerizzato. Il taglio, se ben calibrato, è netto e preciso e poco costoso da realizzare.

Svantaggi: Una CNC di questo tipo fa solo taglio al plasma, e non è dotata di una testa per fare altri tipi di lavorazioni (*). Il generatore al plasma genera interferenze che possono danneggiare l'eletronica della macchina ed è necessario adottare tutte le misure necessarie per eliminare i disturbi elettrici. Inoltre emette scintille che possono scatenare incendi se non vengono controllate.

(*) in una delle mie ultime CNC ho progettato la struttura in modo da ospitare sia la testa della fresa sia la torcia al plasma unendo in una sola macchina due funzionalità. guarda il progetto

 

CNC a deposito di materiale (stampa 3D)


Si è sempre soliti chiamarla stampante 3D ma in realtà non è altro che una CNC a 3 assi dove invece che asportare materiale dal pezzo lo deposita su una superficie stratificandolo e quindi riproducendo oggetti in materiale plastico ABS, PLA.
La testa di una stampante 3D è munita di un estrusore che fonde il materiale e tramite un ugello lo fa uscire ad una determinata velocità che unita al movimento degli assi X e Y produce una traccia di deposito.
 
Hanno preso molto piede sul mercato e sono utilizzate in numerose applicazioni da quello della prototipazione rapida a quello medico per la realizzazione di protesi o tessuti umani.
Chi sceglie una stampante 3D è mosso principalmente dal fatto di dovere realizzare prototipi complessi difficilmente realizzabili con centri di lavoro a 6 assi e per abbattere notevolmente i costi di realizzazione.
 
Non dimentichiamo che una stampante 3D necessita di buone conoscenze dei CAD 3D per la modellazione dei pezzi da stampare.
Acquisire competenze di modellazione 3D non è impossibile ma richiede del tempo e tanta pratica per cui se deciderai di comprare una stampante 3D metti in conto anche questo aspetto.

Io a volte stampo in 3D ma solo per piccoli pezzi non sottoposti a sforzo perchè sono rimasto un pò deluso dalla poca tenuta meccanica quindi se devo ricostruire un pezzo di plastica rotto ad esempio di un elettrodomestico cercherei di farlo con altri strumenti e altri materiali.
 
Vantaggi: Bassi costi di prototipazione e alta precisione. Permette di realizzare in casa prototipi per i propri progetti, realizzare gadget, piccoli strumenti di utilità di utilizzo quotidiano, replicare giocattoli o progettarne di nuovi. Stimola molto la creatività.

Svantaggi: Richiede una buona conoscenza dei CAD 3D, scarsa tenuta meccanica dei pezzi sottoposti a sforzo. Se le condizioni ed i parametri di stampa non sono perfettamente calibrati è molto facile che gli oggetti stampati si rompano o addirittura l'estrusore si inceppa e l'oggetto parzialmente stampato è da buttare.
Il costo dei consumabili è ancora un pò troppo alto.

Costruirsi una stampante 3D è molto più complicato che realizzare un banale sistema a 3 assi X Y Z perchè bisogna rispettare misure e tolleranze ben precise per creare le condizioni ottimali per la stampe ed evitare di stampare oggetti deformati.



Precisione e affidabilità, concetti relativi

Partiamo dal presupposto che se intendi possedere una CNC è perchè hai in mente di realizzare qualcosa per la quale serve precisione e affidabilità ma precisione e affidabilità sono dei concetti relativi che a seconda del contesto in cui sono applicati posso portare a scelte totalmente diverse, ma cosa vediamo significa nel dettaglio questa affermazione.

Facendo un esempio estremo possiamo dire che alla NASA la parola precisione ha un certo peso nella realizzazione di componenti meccanici e si parla di micron mentre in una falegnameria il termine precisione rientra nell'ordine del decimo di millimetro.
 
Questo ci fa subito comprendere che una CNC per lavorazione del legno non potrà mai arrivare ai livelli di quelle utilizzate dalla NASA e al contrario una CNC usata dalla NASA sarebbe troppo costosa e sprecata per realizzare semplici mobili.

Il termine precisione va quindi "tarato" in funzione di quello che si vuole realizzare.

Aspetto economico

L'aspetto economico sposta di molto l'indice della bilancia del resto come prima cosa bisogna fare i conti con le proprie tasche.

Confermo pienamente che realizzarsi una CNC da soli è una scelta veramente economica ma ad una condizione però, ovvero che il risultato finale rispetti le giuste tolleranze e giochi e soprattutto che sia in grado di soddisfare le esigenze di lavorazione che ci si era predisposti.

Spesso vengo contattato da persone che vogliono realizzarsi una CNC in legno per poi scoprire che l'intenzione è quella di fresare il ferro. 

Una CNC realizzata in legno non sarà mai in grado di fresare materiali ferrosi perchè non ha la rigidità strutturale adeguata per questo tipo di lavoro per cui è sempre meglio fermarsi un attimo e ragionare sulle cose evitando di buttare via soldi e tempo.

Non dimentichiamo anche che maggiore è la precisione che si vuole ottenere e maggiori sono i costi di realizzazione.

Si può generalizzare dicendo che più duro è il materiale che si vuole lavorare e più alti saranno i costi di realizzazione e lo stesso ragionamento vale se si vuole comprare una CNC da un concessionario.


Cosa serve per costruire una CNC?


Difficile dare una risposta precisa ad una domanda di questo genere e del resto non conosco personalmente i lettori di questo blog ma è possibile porsi una serie di domande per capire se si è in grado di realizzare una CNC amatoriale.

Costruire una CNC da zero non è uno scherzo, richiede molto tempo, pazienza, precisione e una buona dose di manualità che bene o male tutti hanno.




1° requisito
Entusiasmo e predisposizione alle nuove sfide
Se sei una persona che non ha paura di sporcarsi le mani e non si perde d'animo alla prima difficoltà posso dirti che hai già una buona parte di requisiti per affrontare questa impresa, metti pure in conto che ci saranno degli intoppi e delle difficoltà da superare ma che in qualche modo si risolvono chiedendo ad altre persone che ci sono già passate o documentandosi sul web.

2° requisito
Strumenti di lavoro o parco macchine
Essere emotivamente predisposti purtroppo non è sufficiente, ti serviranno una serie di strumenti di lavoro e più ne hai meno devi demandare il lavoro a terzi e quindi risparmi in termini economici.
Se non possiedi alcuni strumenti di lavoro puoi anche pensare di affrontare la spesa se ritieni che ti potrà servire in altre occasioni ma devi fare sempre i conti con le tue tasche per non superare il budget.

Io sono partito nel lontano 2009 con veramente pochi strumenti e man mano che facevo nuovi progetti li ho acquistati nel tempo perchè sapevo che la direzione in cui sarei voluto andare era proprio quella di ripetere l'esperienza costruendo altri macchinari e allo stesso tempo cercare di migliorare. Errori sia tecnici sia di valutazione ne ho fatti a tonnellate ma alla fine sono serviti anche quelli a farmi crescere.

Gli strumenti minimi di cui parlo sono
Se disponi di questo set minimo sei già ad un buon punto.

Ti manca qualche strumento di lavoro?
prodotti

3° requisito
Manualità
Ultimo ma non meno importante, è la tua capacità di conoscere e saper utilizzare gli strumenti.

Giunti a questo punto si aprono diversi scenari, tu che leggi potresti essere una persona che non ha mai preso un cacciavite in mano oppure un meccanico con molti anni di esperienza oppure una persona come me che si arrangia a fare un pò di tutto ed ha già adoperato qualche utensile collezionando successi e a volte qualche insuccesso.

Se hai tutti e 3 i requisiti allora puoi ritenerti in grado di affrontare questa sfida.

4° requisito
Il Progetto
Realizzare una CNC senza avere un progetto da seguire è un'impresa folle che raramente si trasforma in un successo. 
Anch'io tempo fa, per la poca voglia di buttare giù un progetto dettagliato, ho tentato di realizzarlo "a braccio" e l'unico risultato che ho ottenuto è stato quello di aver buttato via tempo e soldi e di aver ferito la mia autostima.

In base a come intendi realizzare la tua CNC puoi cercare su internet progetti che fanno al caso tuo oppure se sai utilizzare un CAD potresti disegnartela in base alle tue esigenze.

Se vuoi capirci di più su come realizzare il progetto di una CNC di consiglio di partire da una di queste letture:

libro consigliato

 

Comprare una CNC, ma quale scegliere e quanto spendere?

Scegliere la CNC più adatta alla proprie esigenze non è un compito facile soprattutto se si ha poca esperienza in questo campo.

Spesso si ha la convinzione che basti comprare una qualsiasi CNC per fare ogni tipo di lavorazione dal legno più tenero al metallo più tenace ma purtroppo la realtà è ben diversa e non a caso aziende meccaniche hanno centri di lavoro da centinaia di migliaia di euro.

Prima di affrontare questa spesa è fondamentale capire cosa si vuole realizzare con la propria CNC. 

Nei punti sopra ho evidenziato i 4 tipi di lavorazioni possibili con le CNC e in base a quello che hai in mente di realizzare dovresti identificare quale fa più al caso tuo senza dimenticare che più cerchi un prodotto preciso e professionale e più le finanze ne risentiranno e se un prodotto costa poco è perchè ti darà poco e difficilmente soddisferà le tue aspettative.
 
Di seguito elenco alcune  CNC ad un buon prezzo per fare piccoli lavori di bricolage

CNC consigliate



Grazie per la lettura


1 commento:

  1. La CNC che hai pubblicato ha alcune caratteristiche non positive:
    1) sia l'asse Y che l'asse Z hanno un interasse ridotto. questo aumenta il gioco sotto carico. L'asse Z ha anche la caratteristica si aver la punta dell'utensile non vicina alla punta dell'utensile, quindi più si carica più si torce. Per ultimo la foto del moai è fatta da un'altra fresa a 4 assi.

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