Nel mondo della prototipazione rapida e della produzione di pezzi su misura, definire correttamente le tolleranze dimensionali è fondamentale per evitare errori, rilavorazioni o incompatibilità durante l’assemblaggio. Sebbene spesso vengano trascurate nelle prime fasi della progettazione 3D, le tolleranze influiscono direttamente sulla fattibilità del prototipo e sul successo del prodotto finale.

In questo articolo ti spieghiamo come calcolare correttamente le tolleranze, tenendo conto della tecnologia di produzione utilizzata, e ti forniamo alcune linee guida pratiche per evitare sorprese dell’ultimo minuto.

Cosa sono le tolleranze e perché sono importanti nella prototipazione?

Le tolleranze definiscono il margine di variazione accettabile nelle dimensioni di un pezzo rispetto al suo valore teorico. In altre parole, indicano di quanto una misura può discostarsi senza compromettere il funzionamento o l’assemblaggio del prototipo.

Sia nei progetti di stampa 3D che in quelli di lavorazione CNC, ogni tecnologia ha le proprie precisioni tecniche, che devono essere prese in considerazione sin dall’inizio della progettazione.

Un errore comune è quello di applicare tolleranze troppo strette che non apportano alcun valore reale al funzionamento del prototipo, ma rendono più costosa la produzione o causano errori. Al contrario, tolleranze troppo ampie possono causare giochi, perdite o problemi di montaggio.

Tolleranze nei pezzi stampati in 3D

Nei progetti di stampa 3D, le tolleranze dipendono dalla tecnologia e dal materiale. Ad esempio:

• FDM: tolleranza tipica da ±0,3 mm a ±0,5 mm nei pezzi piccoli, anche se può variare maggiormente nei pezzi grandi o nelle stampanti non calibrate.
• SLA o resine: alta precisione, normalmente intorno a ±0,1 mm, e in alcuni casi può essere leggermente inferiore in geometrie ridotte.
• MJF o SLS: buona stabilità dimensionale, con tolleranze tipiche comprese tra ±0,2 mm e ±0,3 mm, anche se possono verificarsi contrazioni a seconda del materiale e del design.

Per i prototipi con parti che devono incastrarsi, si consiglia di lasciare giochi compresi tra 0,2 mm e 0,5 mm come riferimento generale, ma sempre adattandoli alle dimensioni del pezzo, alla geometria e al materiale. Inoltre, i materiali per la stampa 3D hanno coefficienti di ritiro termico diversi, che influiscono anch’essi sul risultato finale.

Tolleranze nella lavorazione CNC

Nella produzione CNC, le tolleranze standard sono di circa ±0,1 mm, anche se è possibile raggiungere ±0,01 mm o valori ancora più rigorosi in processi ad alta precisione in condizioni altamente controllate. Più rigorose sono le tolleranze, maggiori saranno i costi e i tempi di produzione.

Per questo motivo è importante assegnare tolleranze ridotte solo nelle zone critiche, quali:

• Superfici di appoggio o assemblaggio.
• Fori per cuscinetti o assi.
• Unione con componenti esterni.

Invece, sulle superfici non funzionali, è possibile utilizzare tolleranze generali più ampie, ottimizzando tempi e costi.

Consigli pratici per designer, ingegneri e startup

Quando si lavora allo sviluppo di un prodotto, ogni iterazione di prototipazione è fondamentale per convalidare il progetto e passare senza intoppi alla fase successiva. Pertanto, l’applicazione intelligente delle tolleranze non solo migliora il risultato finale, ma ottimizza anche i costi e i tempi di produzione:

• Applica tolleranze generali ISO quando non è indispensabile una regolazione specifica. Ciò ti consentirà di mantenere il controllo dimensionale senza aumentare inutilmente i costi del processo.
• Identifica e contrassegna chiaramente le zone critiche (superfici di assemblaggio, alloggiamenti dei cuscinetti o giunzioni con componenti esterni) per applicare tolleranze ristrette solo dove è davvero necessario.
• Lascia un margine sufficiente nei raccordi a pressione o nelle clip. Un gioco ben definito evita problemi di montaggio e migliora la funzionalità del prototipo.
• Definisci i giochi tenendo conto non solo del tipo di giunzione, ma anche delle dimensioni del pezzo e della tecnologia utilizzata.
• Consulta il tuo fornitore ogni volta che hai dubbi sulla reale capacità della tecnologia o del materiale. In Proto&Go! il nostro team esamina il tuo file 3D e ti fornisce indicazioni sulla precisione raggiungibile prima della produzione.
• Assicurati che la modellazione 3D e i disegni tecnici siano coerenti. Un progetto chiaro e ben documentato riduce al minimo il rischio di fraintendimenti e rielaborazioni.

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Incorporare criteri di tolleranza sin dalla fase di progettazione è essenziale per qualsiasi progetto di stampa 3D o lavorazione CNC. Consente di risparmiare tempo e denaro e garantisce che il prototipo svolga la sua funzione senza necessità di correzioni successive.

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