Technologie addytywne coraz częściej wspierają konwencjonalne metody wytwarzania, a niekiedy nawet je zastępują. Przede wszystkim druk 3D znajduje zastosowanie w szybkim prototypowaniu oraz w tworzeniu modeli przeznaczonych do testów. Konstruktorzy mają możliwość weryfikacji poprawności projektu CAD, a inżynierowie mogą wykonać testy przepływowe, akustyczne, aerodynamiczne lub sprawdzić spasowanie elementów.
Szybkie prototypowanie jest odpowiedzią na trzy główne wyzwania stojące przed przedsiębiorstwem w procesie rozwoju nowego lub istniejącego produktu. Druk 3D pozwala bowiem przyspieszyć iteracje, testować różne warianty projektu, tworzyć geometrie niemożliwe do osiągnięcia innymi metodami, zapewniając przy tym lepszą ochronę własności intelektualnej niż w przypadku zlecania produkcji prototypów zewnętrznym firmom. Zaletą technologii przyrostowych jest to, że dany element możemy wykonać szybciej, taniej i bezpośrednio we własnym zakładzie przemysłowym, omijając cały łańcuch dostaw.
Firma Fiskars to czołowy dostawca dóbr konsumenckich i zarazem jedna z najstarszych firm zachodniego świata, która powstała wraz z tworzeniem się w Finlandii hut stali. Znana wszystkim z produkcji narzędzi ogrodniczych, wykorzystuje druk 3D do poprawy jakości i estetyki prototypów swoich sekatorów, noży oraz profesjonalnych pił poprzez drukowanie ich w technologii HP Multi Jet Fusion 3D w kolorze.
Produkty Fiskars to ergonomiczne narzędzia do domu i ogrodu, zaprojektowane dla poprawy komfortu i bezpieczeństwa ich użytkowników. Mają między innymi zapobiegać rozwojowi schorzeń, takich jak zapalenie stawów przy jednoczesnym zmniejszeniu siły mięśni.
Przyspieszenie procesów projektowania
Fiskars opracowuje wysokiej jakości produkty, które wymagają od 5000 do 100 000 cykli testowych, poświęcając do 2 lat na opracowanie każdego produktu. „Przed uzyskaniem dostępu do przemysłowego druku 3D, nasze zespoły projektowe musiałyby albo czekać kilka tygodni, aż obrobione prototypy zostaną wyprodukowane i wysłane z Chin, albo wytwarzać je we własnym zakresie, ewentualnie przez osoby trzecie, w bardzo wysokich kosztach” – stwierdziła Sara Kasbekar, inżynier ds. projektowania w firmie Fiskars. Czas i koszty związane z tymi procesami to dwie główne przeszkody, które skłoniły fiński koncern do poszukiwania innych rozwiązań prototypowych.
Fiskars używa technologii HP Multi Jet Fusion 3D mniej więcej raz lub dwa razy w tygodniu, aby wykonać prototypy różnych produktów, np. dysz do podlewania, nożyczek dziecięcych z niepowtarzalnymi wzorami, narzędzi do majsterkowania, szycia i nie tylko. W jednym cyklu drukują pełny koszyk składający się z 20 już zmontowanych sekatorów, podczas gdy w innych technologiach druku 3D zajęłoby to co najmniej cztery cykle.
„Fakt, że możemy wytwarzać wiele części w jednym cyklu produkcyjnym, świadczy o przemysłowej wydajności technologii HP MJF 3D” – zauważa Kasbekar. „Kiedy nasz zespół sprzedaży zgłasza, że potrzebuje trzech próbek każdego z sekatorów za tydzień, jesteśmy w stanie spełnić tę prośbę, drukując w dwóch lub 3 cyklach 60 sekatorów”.
Możliwość addytywnego wytwarzania wielu części jednocześnie pozwala oszczędzić nie tylko czas, ale również obniżyć koszty produkcji: Materiał do druku 3D w technologii HP MJF 3D jest znacznie tańszy niż polimery stosowane w innych, a ponadto niewykorzystany proszek da się odzyskać nawet w 85- 90%, co nie jest osiągalne w innych technologiach druku 3D.
Prototypowanie sekatora Fiskars- druk 3D w technologii HP MJF 3D
Testowanie prototypów
Zespół projektowy Fiskars wydrukował w 3D 17 sekatorów w jednej kompilacji, wykorzystując różne kolory w celu oznaczenia w prototypach materiałów, z których będą finalnie wykonywane. „Możliwość generowania części drukowanych w 3D w różnych kolorach pozwala naszemu zespołowi symulować różne materiały do prezentacji i ułatwia ocenę projektu” – wyjaśnia Sara Kasbekar. „Srebrny / czarny jest używany do reprezentowania komponentów, które ostatecznie zostaną wykonane z metalu. Elementy plastikowe i elastomerowe są zazwyczaj drukowane w pomarańczowym lub innym, jaskrawym kolorze, aby je wyraźnie odróżnić” – dodaje projektantka.
„Druk 3D w technologii HP MJF 3D pozwala na dużo większą dokładność wymiarową wydruków (minimalna grubość warstwy wynosi 0,08 mm) niż ta oferowana przez nasze pozostałe drukarki 3D”- dodaje Kasbekar. Umożliwia to firmie Fiskars dokonanie zmian w projekcie niektórych komponentów sekatora, takich jak np. system zamków, utrzymujących narzędzie w określonej pozycji – otwartej lub zamkniętej, nad czym pracowano od dawna.
Prototypy narzędzi ogrodniczych firmy Fiskars muszą być wystarczająco wytrzymałe, aby można je było prezentować u klientów takich jak Menards, Home Depot, Lowe’s, którzy podczas pokazu dotykają i testują ich funkcjonalności.
Materiał HP 3D HR CB PA 12, z którego powstają modele sekatorów lub pił czy innych narzędzi ogrodniczych z portfolio Fiskars, to polimer klasy inżynieryjnej, idealnie nadający się do produkcji prototypów z drobnymi szczegółami, zapewniając ich optymalną dokładność wymiarową. To wytrzymałe tworzywo termoplastyczne o dużej gęstości, gwarantuje produkcję części o zrównoważonych właściwościach mechanicznych. Posiada również doskonałą odporność chemiczną na oleje, smary, węglowodory alifatyczne i alkalia oraz jest biozgodny.
Możliwość addytywnego wytwarzania prototypów funkcjonalnych oraz części zamiennych stanowi dużą przewagę konkurencyjną dla firm, które chcą przyspieszyć wprowadzanie na rynek nowych produktów, albo poprawić już istniejące.
Fiskars obecnie wykorzystuje druk 3D HP Multi Jet Fusion do prototypowania, ale projektantka Kasbekar widzi świetlaną przyszłość dla tej technologii w finalnej produkcji elementów narzędzi, oferowanych przez firmę użytkownikom na całym świecie.
CZYTAJ DALEJ: