Guida per Scegliere il Miglior Materiale per Realizzare Parti in CNC

Introduzione

Quando si vanno a realizzare prototipi o parti per progetti customizzati oppure per sostituzione, la scelta del materiale è una importantissima fase della progettazione.

Sul medesimo design, differenti materiali, anche appartenenti alla medesima famiglia, possono avere prestazioni molto differenti.

Pertanto è bene con conoscere le necessità del nostro progetto, cosa ci attendiamo dalle sue proprietà tecniche, anche nei casi di stress maggiori. Infine, anche il prezzo costituisce una discriminante da non sottovalutare, relativamente al pezzo che si andrà a realizzare.

Questa guida ha lo scopo di aiutarvi a scegliere il materiale più appropriato per il vostro progetto realizzato con Tecnologia CNC.

Quali sono i materiali con cui si possono realizzare parti in CNC?

I materiali sui quali si possono operare lavorazioni CNC sono principalmente 5 gruppi:

• Leghe di alluminio;
• Acciaio;
• Acciaio Inossidabile;
• Plastiche;
• Metalli Morbidi

Ognuno di questi gruppi ha caratteristiche intrinseche differenti e, al suo interno, si dividono in materiali che hanno ulteriori caratteristiche diverse che andiamo a vedere nel prossimo paragrafo.

Come si dividono i materiali per realizzare parti in CNC?

I materiali che si adoperano per la realizzazione di pezzi in CNC rispondono ai bisogni progettuali individuati in fase di elaborazione. Vediamo ora una disamina di ciascuno materiale e le ragioni di uso più comuni. Se abbiamo invece già individuato le nostre necessità tecniche, possiamo visualizzare direttamente le schede tecniche per individuare il materiale più opportuno per il nostro progetto.

Leghe di alluminio - Per quali parti realizzati in CNC si usa?

• Alluminio 5083 T651 (Peraluman): lega di Alluminio composta dal 5,2% di Magnesio che garantisce un comportamento eccellente in ambienti particolarmente aggressivi, grande resistenza alla corrosione; infatti viene spesso utilizzato in ambiente marino. Offre ottime caratteristiche di saldabilità e duttilità. Per tale ragioni trova il suo impiego nell’industria nautica, aerospaziale e automotive. Di contro, non è raccomandabile il suo uso in casi in cui si prevede l’esposizione temperature di lavoro superiori a 65°C;
• Alluminio 6082 T651 (Anticorodal): lega composta da magnesio, manganese e silicio. Presenta intermedie caratteristiche meccaniche, un’ottima resistenza alla corrosione e con una buona caratteristiche di lavorabilità. Per tale ragioni lo si utilizza solitamente nell’industria degli stampi, tessile, automobilistica, chimica, automotive e nella costruzione dei macchinari;
• Alluminio 7075 T651 (Ergal): lega di alluminio, zinco, magnesio e rame caratterizzata da una spiccata durezza, con ottime caratteristiche di lavorabilità e con un’alta durabilità. Non è indicato per ambienti umidi avendo una bassa resistenza alla corrosione. Si utilizza nell’industria militare, aeronautica, alimentare, automotive, nella fabbricazione di macchinari e nello sviluppo di utensili. 

Acciaio Inossidabile - Per quali parti realizzati in CNC si usa?

• Acciaio Inossidabile AISI 304: lega austenitica composta da 18% di cromo e 8% di nichel. Il cromo garantisce l’inossidabilità dell’acciaio, mentre il nichel ne aumenta l’elasticità. È un materiale con ottime proprietà di lavorabilità e con un’ottima resistenza corrosione. Trova applicazione in una larga varietà di industrie ed utilizzi: spesso legato al settore alimentare, ma anche alla realizzazione di parti per macchinari, utensili e in campo architettonico e aerospaziale;
• Acciaio Inossidabile AISI 316L: lega austenitica composta da cromo, nichel e molibdeno in percentuali maggiori all’acciaio Inossidabile 304; tali percentuali gli conferiscono una maggior resistenza alla corrosione da acidi, sia ad alta temperatura che a forte concentrazione. Rispetto al 304 è caratterizzato anche da una migliore resistenza meccanica e la possibilità di poter essere saldato. Per tale ragione trova un largo uso nell’industria navale.

Acciaio - Per quali parti realizzati in CNC si usa?

• Acciaio C45 AISI 1045: questo tipo di acciaio, considerato un materiale tenero, si caratterizza per un costo €/cm³ molto ridotto. È un materiale molto resistente, di facile lavorabilità e con una buona saldabilità;
• Acciaio C39 39NiCrMo3: rispetto al precedente, questo acciaio migliora la sua resistenza alla compressione e le altre caratteristiche meccaniche. Può essere sottoposto a induzione in quanto è un acciaio che non si rompe facilmente;
• Acciaio 18NiCrMo5: grazie alle sue proprietà, è ottimo per i pezzi che richiedono elevate caratteristiche meccaniche unite ad un'elevata durezza superficiale. Si utilizza per utensili, parti di macchinari o stampi per materie plastiche.

Plastiche - Per quali parti realizzati in CNC si usano?

• Nylon 6 + MoS2: tra le sue caratteristiche ci sono la resistenza meccanica, la durezza, la rigidità, una buona tenacità, la capacità di smorzamento meccanico, buone proprietà di scorrimento. Si consiglia l’utilizzo di materiali plastici dove sono richieste proprietà come alta tenacità, rigidità o buone proprietà di abrasione. Può funzionare senza lubrificazione e si caratterizza per operare in silenziosità. 
• Delrin: plastica con le caratteristiche di essere rigida, elettricamente isolante, così come altamente resistente, dura e con rigidità elastica. Basso assorbimento di umidità. Buona stabilità dimensionale.

Metalli Morbidi - Per quali parti realizzati in CNC si usa?

• Ottone OT58: è un metallo molto morbido e può essere lavorato senza lubrificazione. È anche altamente funzionale a temperatura ambiente, quindi è spesso usato in applicazioni che non richiedono un'alta resistenza. Ci sono molti tipi di ottone, che dipendono in gran parte dalla quantità di zinco: più la quantità di zinco aumenta, più aumentano le possibilità di corrosione.
• Rame C101: un altro metallo morbido caratterizzato da ottime proprietà tecnologiche, duttilità e malleabilità. È resistente alla corrosione e conduce il calore e l'elettricità in modo efficiente: il rame è infatti un eccellente conduttore elettrico. La maggior parte dei suoi usi si basa su questa proprietà o sul fatto che è anche un buon conduttore termico.
• Bronzo CuSn12: Il bronzo è meno rigido di altri metalli, il che lo rende un materiale facile da lavorare. La sua principale caratteristica deriva dalla proprietà di accumulare meno calore e non creare scintille: per tale motivo viene adoperato per parti di macchinari a contatto con elementi esplosivi oppure gas infiammabili. Inoltre è resistente a forti pressioni, per tale motivo viene utilizzato per cuscinetti, boccole, ruote oppure ingranaggi. Si caratterizza, infine, per la sua resistenza alla corrosione.

Il processo di selezione del materiale per CNC

Premetto che per fare un’ottima scelta del materiale necessario al nostro progetto, è di vitale importanza conoscere le nostre proprie necessità, tenendo presente quale sarà la funzione di questo pezzo: ciò sarà essenziale nella scelta del materiale da utilizzare. 

Per chiarire il concetto di esigenza funzionale possiamo fare un’analogia tra il materiale scelto per una parte in CNC e una calzatura sportiva: ciascuna disciplina sportiva ha la sua propria calzatura, motivo per cui non è possibile scalare una montagna con delle scarpette da danza, come non posso nemmeno giocare una partita di rugby con delle scarpe da trekking. Lo stesso succede nella settore della meccanica. 

Per individuare il materiale di cui abbiamo bisogno, è importante avere chiare le proprietà tecnologiche, chimiche e meccaniche di cui il mio progetto avrà necessità.

Come scegliere il materiale corretto per il proprio progetto in CNC?

Una volta che ho identificate le necessità chimiche, tecnologiche e meccaniche di cui il mio progetto necessita, sono pronto a selezionare i materiali più adatti per soddisfarle e, tra questi, operare l’ultima scrematura in un rapporto di  di costo/efficacia. 

Per individuare le necessità progettuali poniamoci le seguenti domande:

• Di quali proprietà ha bisogno il mio progetto?
• Il mio progetto ha bisogno che il pezzo resista a una certa temperatura?
• Ha bisogno che resista alla corrosione?
• Ha necessità di leggerezza o meno?
• Di quali necessità tecnologiche ha bisogno (saldatura, malleabilità etc)?
• Di quali necessità meccaniche ha bisogno (durezza, resistenza alla torsione, resistenza alla compressione etc)?
• Ha bisogno che sia un buon conduttore (elettrico o termico) o meno?

Avere una risposta chiara a ciascuna di queste domande, dovrebbe averci già permesso di individuare il miglior materiale per il nostro progetto identificandone:

• Peso e Densità;
• Resistenza alla corrosione;
• Proprietà meccaniche;
• Proprietà tecnologiche
• Aspetto Estetico;
• Costo.

Per aiutarvi nella decisione potete visualizzare le schede tecniche dei materiali, comprensivi di tutte le loro caratteristiche qui.

Regole per un’ottima scelta del materiale per CNC

Per concludere, abbiamo visto che non esiste il materiale migliore in senso assoluto, ma ogni progetto esige la corretta scelta del giusto supporto. 

Teniamo a mente queste regole per scegliere il miglior materiale per il nostro progetto in CNC:

• Individuare le necessità meccaniche, chimiche e tecnologiche di cui il nostro progetto ha bisogno;
• Individuare il materiale che risponde a queste necessità attraverso questa tabella;
• Realizzare un prototipo funzionale in pochi giorni e sottoporlo ai necessari stress test per confermare le ipotesi progettuali oppure apportare migliorie ed ottimizzazioni.

Se ora avete individuato il miglior materiale per il vosto progetto CNC, potete procedere a una preventivazione dei costi sul vostro file qui.

Se avete ancora dubbi, non preoccupatevi: come avete visto. la scelta del materiale è una delle fasi più delicate di progettazione. Il nostro team di esperti è gratuitamente a disposizione per supportarvi nella scelta: contattateli qui per parlargli del vostro progetto CNC e quali dubbi avete relativamente al materiale di realizzazione.