Elastyczna produkcja bez strat to wyzwania, jakim przedsiębiorstwa produkcyjne muszą sprostać w dobie ogromnej konkurencji na rynku i zmian w oczekiwaniach konsumentów. Nie jest to jednak łatwe zadanie – modyfikacje na linii produkcyjnej pochłaniają tyle czasu i zasobów, że ich wprowadzenie często przestaje być opłacalne.
Innowacyjne technologie takie, jak druk 3D oferują zupełnie nowe możliwości w produkcji maszyn i komponentów linii produkcyjnej – zarówno w przypadku części oryginalnych, jak i zapasowych. Zastosowanie na hali technologii addytywnych może znacząco usprawnić procesy montażowe, wpłynąć na ograniczenie zapasów i zużycie materiałów oraz zwiększyć elastyczność linii produkcyjnej i skrócić czas wprowadzenia na rynek nowych produktów, obniżając znacznie koszty ich rozwoju.
Do usprawnień maszyn i linii produkcyjnych najlepiej nadają się proszkowe technologie do druku 3D (MJF, SLS), w których można wytwarzać różnorodne pomoce produkcyjne, dotychczas powstające z użyciem formowania wtryskowego lub CNC z metali (w ramach długotrwałych i kosztownych procesów).
Obniżenie kosztów i usprawnienie projektowania
SIGMADESIGN to firma zajmująca się projektowaniem, rozwojem produktów i usługami inżynieryjnymi. Oferuje rozwiązania, które pomagają klientom przekształcić ich koncepcje w rzeczywiste produkty, zapewniając ich atrakcyjne wzornictwo, wysoką jakość oraz wsparcie inżynieryjne.
„Projektując i produkując maszyny do etykietowania owoców, zwykle stosujemy formowanie wtryskowe i obróbkę detali” – mówi Matt Cameron, wiceprezes ds. Inżynierii w SIGMADESIGN. „Jednak przy niskim wolumenie produkcji tradycyjne techniki mogą nie być przydatne. Chcieliśmy obniżyć koszty, ale także poprawić szybkość i elastyczność naszego procesu projektowania ”.
Przemysłowa maszyna do etykietowania owoców optymalizowana przez Sigmadesign
W przypadku etykieciarki do owoców, która jest przemysłowym urządzeniem, przeznaczonym do umieszczania etykiet na produktach owocowych, wymiana lub modyfikowanie części wiąże się ze znacznymi kosztami. To kompaktowe urządzenie, składające się z tysięcy ruchomych części tradycyjnie wytwarzanych w ramach obróbki skrawaniem, wymaga dużych nakładów finansowych i czasowych w przypadku wymiany któregokolwiek z elementów wytwarzanych pierwotnie z aluminium. Tak było w przypadku łącznika aplikatora próżniowego, który działa pod ciśnieniem od 0,13 do 0,21 bar i musi mieć wytrzymałość na dziesiątki milionów cykli.
Optymalizacja łącznika próżniowego w etykieciarce
Jego pierwotny kształt obejmował kąt prosty (wynikający wprost z metody produkcyjnej) i generował tarcie z pozostałymi elementami. Firma stworzyła bardziej wydajną konstrukcję, rozwiązując ten problem. Najpierw zespół wydrukował łącznik w technologii FDM 3D, ale nie spełnił on wymagań wytrzymałościowych. Część została następnie wytworzona przy użyciu nowej technologii – HP Multi Jet Fusion 3D, zapewniającej jakość wydruków klasy inżynieryjnej, które są wymagane w środowisku produkcyjnym.
Zwinna produkcja
Dzięki produkcji addytywnej w technologii HP Multi Jet Fusion 3D firma obniżyła koszty i udoskonaliła kluczowy element maszyny etykietującej owoce, optymalizując geometrię części, wcześniej ograniczoną ze względu na metodę produkcji – CNC, a także zmniejszając koszt jej wytworzenia o 68%.
Inżynierowie Sigmadesign zidentyfikowali łącznie 877 innych części, które można wydrukować w 3D, co jest znacznie tańsze niż w tradycyjnych metodach produkcji, zwłaszcza w małych ilościach (klient Sigmadesign chciał zamówić tylko 63 sztuki). Przeprowadzając dokładną analizę kosztów, zespół odkrył, że wyprodukowanie złączki aplikatora próżniowego przy użyciu technologii HP Multi Jet Fusion pozwoliło zaoszczędzić ponad 32 000 USD w porównaniu z kosztami wytworzenia tej części przy użyciu tradycyjnej metody obróbki.
Istotne było również ostateczne dopasowanie i wykończenie. Druk 3D w technologii HP Multi Jet Fusion zapewnia bowiem powtarzalność i stałą jakość wytwarzanych części, jak w zatwierdzonym prototypie.
Ramię klapy
Kolejnym komponentem zakwalifikowanym do wytwarzania addytywnego jest obrotowe ramię klapy czujnika. W tym celu zespół projektantów Sigmadesign stworzył nowy projekt, który zawierał strukturę przypominającą klatkę, aby można ją było dopasować na wcisk za pomocą łożyska kulkowego. Służy jako przeciwwaga, gdy część jest przymocowana do czujnika obrotowego.
Podczas montażu łożyska kulkowego, materiał użyty do produkcji ramienia klapy czujnika obrotowego musi wyginać się bez pękania lub odkształcania. Nylon stosowany w drukarkach HP Jet Fusion 3D z łatwością wytrzymywał rygory związane z instalacją łożyska kulkowego, eliminując potrzebę stosowania narzędzi i elementów złącznych do montażu, co pozwala na znaczne oszczędności kosztów i czasu.
Elementy obrotowego czujnika klapy wydrukowane w technologii HP MJF 3D
Swoboda, jaką zapewnia wytwarzanie przyrostowe, pozwala inżynierom konstruować wydajniejsze i tańsze części. Cyfrowy przepływ pracy oparty na technologii HP Multi Jet Fusion 3D pozwala zakwalifikować każdą część wydrukowaną w 3D do produkcji „just in time”. Eliminuje to magazynowanie – nowe i zamienne części mogą być produkowane „na żądanie”, co obniża koszty związane z utrzymywaniem określonego poziomu zapasów oraz przestojami spowodowanymi oczekiwaniem na części zamienne.
CZYTAJ WIĘCEJ: