Argomento molto discusso, spesso in maniera troppo animata e senza i giusti approfondimenti. Come si può immaginare il mondo dell’artigianato non è più lo stesso di 50 anni fa, non è più nemmeno quello di 10 anni fa, perchè la tecnologia è continuamente in evoluzione. Basti pensare a tastiere “plekkate” , lavorazione controllo numerico, pantografi manuali, verniciature ad olio ad essicazione UV su staffe girevoli, lavorazione laser per incisione, ecc… Questi sono solo alcuni esempi, ma il cambiamento nei metodi di lavoro è notevole e riguarda sia il mondo classico che il mondo elettrico.
Ho sempre guardato molto affascinato l’Universo della Liuteria, a cui appartengono il mondo degli strumenti ad arco a pizzico e il mondo della liuteria elettrica; vasto argomento da approfondire dal punto di vista della tecnologia del legno, dell’elettronica e della chimica. Sicuramente troppo da affrontare in maniera totalmente empirica, lo studio è sempre stato necessario, oggi più che mai. La tecnologia ha in qualche modo ampliato questo universo, avendo reso certe operazioni più veloci e a volte anche più precise.
La tecnologia è un’ estensione del braccio e del cervello, ma se questi due peccano di intelligenza non si potrà avere certamente un buon prodotto finale. La soggettività del liutaio è fondamentale, essendo dotata di senso artistico oltre che di intelligenza. L'elenco dei possibili prodotti e applicazioni non è limitato a quelli sopra elencati.
Liuteria CNC vs. Liuteria a Mano: Metodologie a Confronto
Tecnologia sì, tecnologia no. Questo ha rappresentato, anzi oramai rappresentava, un grosso dilemma nel mondo della liuteria. Perciò chi pensa di dover scegliere tra liuteria CNC o liuteria a mano, in base a termini di principio, sbaglia semplificando il discorso. Si tratta di metodologie di lavoro diverse, che non pregiudicano il talento artistico o intellettuale dell’artigiano.
Noi crediamo che la tecnologia esiste e rappresenta una fortuna. È un braccio preciso al servizio dell’intelligenza umana, che resta fondamentale per raggiungere un risultato di alto profilo. Di quali lavorazioni stiamo parlando? Cosa avviene abitualmente nei laboratori? Si pensi a confrontare la lavorazione a controllo numerico sui tre assi x-y-z (o anche 4, con l’asse rotante) di un “bravo liutaio” italiano con quella moderna a 5-6 assi di un centro di lavoro orientale. Il confronto è molto interessante.
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Approfondiamo questo confronto, rimanendo nella liuteria elettrica. Velocizzare la lavorazione, perchè di questo si parla, con un pantografo manuale o con cnc, pone le stesse problematiche. Sempre si lavora il legno con un sistema elettro-meccanico “a copia”, per fare prima.
Il Workflow nella Liuteria Artigianale con CNC
Solitamente il liutaio, con pazienza e scrupolo, disegna il progetto del proprio strumento, chi lo fa in ogni dettaglio e chi si limita ai perimetri, dipende dal personale metodo di lavoro. Partiamo dal bravo liutaio, che per prima cosa disegnerà il progetto dello strumento musicale nei minimi dettagli. C’è chi si limita a eseguire solo i perimetri e gli scassi, chi realizza anche incisioni, chi pensa alla costruzione di ogni singola parte (nel caso di strumenti elettrici battipenna, cover, ponte, ecc…).
Chi lavora con cnc ha nell’ordine: progettazione su computer (2d e 3d), fresatura su macchina tramite codice realizzato su computer. Di seguito entra in gioco il pantografo che, sotto l’occhio vigile del liutaio (che controllerà il lavoro della macchina per accertarsi che il proprio disegno sia perfetto in ogni dettaglio), agirà sul legno. Il liutaio seguirà la fresatura del legno durante tutti i suoi passaggi, perchè conosce benissimo l’importanza del pezzo che sta lavorando e non vuole che la macchina sbagli o che il progetto prenda pieghe non previste.
Perchè putroppo, al di là della precisione del mezzo cnc, l’errore è in realtà molto facile in sede di progettazione, con conseguente rischio che si possano rovinare legni pregiati o frese di alto valore. In molti casi le fresature non daranno un prodotto finito, ma un qualcosa di ancora grezzo a cui il liutaio darà la forma finale. Per quanto mi riguarda ad esempio non concludo mai a macchina lo smusso di un body, la “C” di un manico o la bombatura / scasso di un violoncello da studio, perchè preferisco fare un lavoro più preciso e peculiare. Specialmente negli strumenti ad arco da studio (Cesarini Pro Studio) preferisco fare solamente i perimetri delle tavole, i fori delle “ff”, lo scasso del filetto e una leggera sgrossatura della bombatura superiore.
Tutte le operazioni che desiderano controllo della lavorazione frequente o estro artistico, non dovrebbero essere svolte a cnc. Sì, concordo che la finitura è da fare a mano. Però per accessori (cordiere) è preferibile arrivare il più vicini al finito.
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Il Centro di Lavoro Industriale (5-6 assi)
Nel secondo caso, ovvero in un centro di lavoro industriale, il discorso è molto diverso. Il pezzo viene traslato secondo più assi da un braccio meccanico (5-6 assi) o lavorato secondo 4 assi, di cui uno girevole (quindi un tornio cnc). Si capisce che il pezzo verrà scolpito in tutte le sue parti, anche un riccio di un violino non sarà un problema da lavorare. Le operazioni successive saranno di levigatura del pezzo (fatta a mano da un operatore) e verniciatura (ad immersione o a spruzzo controllato sempre elettronicamente). Quindi il manufatto è completamente prodotto a macchina e ripetuto sempre uguale (anche negli errori).
Con macchine a 5 assi si entra in un mondo a parte in cui si deve sborsare qualche decina di migliaia di euro, quindi avrebbe senso se avessi la necessità di fare grandi numeri di produzione.
Componenti Chiave di una Fresatrice CNC
La fresatura CNC è uno dei processi più comuni quando si vogliono produrre pezzi complessi. Tuttavia, a volte le persone parlano di lavorazione CNC quando in realtà cercano la fresatura. La lavorazione comprende sia la fresatura che la tornitura, ma entrambi hanno differenze evidenti. La fresatura è adatta a molte caratteristiche diverse, come filettatura, smussatura, scanalatura, ecc.
Il pannello di controllo è la parte che supporta il computer. L’utensile da taglio è collegato alla colonna e serve a tagliare i pezzi esattamente come indicato dall’operatore. Il mandrino è composto da un motore, un cono per fissare gli utensili e un asse che mantiene uniti tutti i componenti separatamente. Si può dire che è il motore della macchina. La caratteristica principale di un mandrino è la sua potenza. Alcuni modelli di pantografi CNC prevedono l'utilizzo di più mandrini contemporaneamente per velocizzare il processo di lavorazione.
Il refrigerante è una parte fondamentale della fresatura. Aiuta a prolungare la vita dell’utensile e a migliorare la finitura superficiale dei pezzi lavorati. Il tavolo è la piattaforma piana su cui si fissa il pezzo da lavorare tramite una morsa. L'utensile da taglio, taglierina o fresa, è fissato nella pinza del mandrino. Il mandrino è fissato al portale del router per legno CNC e si sposta lungo di esso lungo l'asse X. Il portale è una trave speciale che si muove lungo l'asse Y lungo il campo di lavoro, su cui giace il materiale. Con i router CNC, la sfera e le viti sono responsabili del movimento del mandrino sull'asse Z.
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I motori passo-passo a due fasi sono sufficienti per il router CNC, poiché per questo tipo di lavoro non sono necessarie velocità elevate. La coassialità e il parallelismo delle guide e delle cremagliere elicoidali determina la precisione della macchina. Si, in questo caso, la riduzione è data dal rapporto fra puleggia motore e albero; in pratica il mandrino è collegato ad un albero inserito in paio di cuscinetti e all'altra estremità è montata la puleggia.
Componenti Principali di una Fresatrice CNC
| Componente | Funzione Principale |
|---|---|
| Mandrino | Motore con cono per fissare gli utensili; la sua potenza è una caratteristica principale. |
| Utensile da taglio (Fresa) | Fissato nella pinza del mandrino, esegue il taglio secondo le indicazioni. |
| Portale | Trave speciale che si muove lungo l'asse Y, su cui è fissato il mandrino. |
| Tavolo | Piattaforma piana su cui si fissa il pezzo da lavorare. |
| Pannello di controllo | Parte che supporta il computer e gestisce il movimento della macchina. |
| Motori Passo-passo | Responsabili del movimento del mandrino sugli assi X, Y e Z. |
| Refrigerante | Prolunga la vita dell'utensile e migliora la finitura superficiale. |
Gli Assi di Lavoro e l'Area Utile
Una fresatrice CNC può avere tre, quattro, cinque o anche sei assi, a seconda del tipo di macchina. In realtà, il numero di assi determina la dimensione e anche la funzione che deve svolgere. Una fresatrice verticale a 3 assi significa che il tavolo può muoversi in 2 direzioni: X e Y. Questo permette di posizionare il pezzo da lavorare rispetto all’utensile da taglio mantenendo costante la distanza. Esistono anche macchine a 5 assi, mentre una fresatrice a 6 assi ha una tavola di lavoro fissa e tutta la libertà di movimento è assegnata alla testa di taglio, che può muoversi in 3 direzioni e girare intorno a tutti questi assi.
L'area di lavoro richiesta è un fattore cruciale. Specialmente per il 4° asse, questa influenza in maniera dominante la corsa dello Z. Un'area di 100x60 almeno è spesso necessaria. In tre assi, si parte da 80x45 massimo, da abbinare al 4° asse se possibile. Altrimenti si smonta il 4° quando serve (o si aumenta il piano). Credo che 150 mm di corsa in Z sia il minimo, ma anche che il ponte debba avere più di 150 mm di passaggio.
La dimensione dell'area di lavoro determina la dimensione massima del prodotto. Per le porte, ad esempio, l'area minima di lavoro è 1325, ovvero 1300x2500 mm, indicando la variabilità estrema delle dimensioni a seconda dell'applicazione.
Considerazioni Pratiche: Budget, Software e 4° Asse
In questo primo passaggio, si crea il prototipo virtuale del prodotto finale nel software CAD. Il codice può essere controllato e modificato, se necessario, per adattarlo alle capacità della macchina. Con il budget che si ha a disposizione e per l'area di lavoro necessaria, si possono trovare CNC cinesi per le quali è sempre un'incognita. Una macchina con elettronica possibilmente con encoder e meccanica che supporti velocità è desiderabile.
Le lavorazioni a 4 assi interpolate, oltre al controller, necessitano di un CAM che abbia tale funzione e si parla di software dai 4/5000 € in su. A parte Fusion360 per il quale puoi acquistare abbonamenti mensili, ma non so se il 4 è veramente interpolato. In passato, il CAM utilizzato era una demo di MADCAM, un plugin di Rhinoceros. A mio avviso se non hai l'esigenza di fare lavorazioni tipo tornitura, forse ti conviene valutare di fare più lavorazioni a 3 assi, riposizionando il pezzo più volte ruotato di 90° con i giusti riferimenti. Il chiocciolo lo puoi fare tranquillamente con un 4 e se avanza qualche sottosquadra lo puoi riprendere a sgorbia. La qualità del 4° asse, soprattutto per i prodotti cinesi, può essere un'incognita. In Italia, con un certo budget, si possono trovare soluzioni come GP Proto, ma è necessario aggiungere qualcosa se si desidera anche il 4° asse.
FRESA 4 ASSI
La Scelta degli Utensili e i Parametri di Lavoro
Punte specifiche sono progettate per una lavorazione ottimale di determinati materiali. Esistono diversi tipi di eliche: l'elica positiva è il tipo di taglio più utilizzato; l'elica negativa serve per applicazioni specifiche, ad esempio con materiali laminati o sottili; l'elica doppia abbina elica positiva ed elica negativa.
Quando selezioni le punte, ricorda che a una punta più spessa corrisponde in genere una passata più profonda. Tuttavia, è necessario tenere presente il diametro della punta per evitare lo spreco di materiale. È inoltre consigliabile che le dimensioni della punta corrispondano a quelle del materiale da tagliare.
Prima di iniziare a tagliare, vi sono alcuni fattori da prendere in considerazione. Innanzitutto, occorre valutare il materiale da tagliare, il relativo spessore e il tipo di applicazione (taglio, incisione, esecuzione di tasche ecc.), al fine di porre un obiettivo. In secondo luogo, stabilire se il percorso utensile deve avere una passata singola oppure più passate. Infine, prima di eseguire un file di taglio, seguire le raccomandazioni del produttore relative al carico di trucioli consigliato per una punta. Queste specifiche sono solitamente disponibili sul sito web, sulla documentazione o sul manuale del produttore stesso.
I trucioli di dimensioni maggiori dissipano meglio il calore, mentre quelli di dimensioni inferiori sono più facili da gestire sulla macchina, ma possono dar luogo a surriscaldamento. Inoltre, è necessario considerare la velocità di taglio desiderata e la rimozione dei trucioli. L'avanzamento è la velocità con cui una macchina si muove lungo il materiale che viene tagliato, mentre la velocità nominale è la velocità del mandrino della macchina.
Vantaggi e il Futuro della Liuteria CNC in Italia
Realizzare strumenti ad un prezzo più accessibile, ma che mantengano una certa qualità, è il modo migliore per contrastare la vendita di strumenti dell’Est, che per quanto possano essere fatti bene, dovrebbero rimanere nella fascia entry-level, in virtù dei legni utilizzati (minori) e delle metodologie di lavoro più approssimative. Per questo i professionali sono rivolti a professionisti, amatori, collezionisti, ma un discorso differente si può fare per uno strumento da studio semi-professionale, che per essere acquistabile da una famiglia “normale” non può che essere realizzato più velocemente.
Inoltre le lavorazioni a cnc permettono di poter creare parti plastiche, metalliche e lignee (ad esempio accessori per strumenti ad arco e per strumenti elettrici) nella propria sede di lavoro, limitando quindi l’acquisto di semilavorati orientali. Come distinguersi dalla concorrenza? Ogni strumento può essere personalizzato secondo le necessità, le conformazioni fisiche e il gusto estetico di chi lo andrà ad utilizzare. Vedo bene, di conseguenza, il nuovo approccio della liuteria cnc italiana, se si mantengono saldi i principi del lavoro di qualità. Un pantografo non è un nemico, bensì un alleato dei maestri liutai.
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