Case study: wykorzystanie drukarek 3D na etapie prototypowania i produkcji

Case study: wykorzystanie drukarek 3D na etapie prototypowania i produkcji

Süß and friends, to niemiecka firma zajmująca się drukiem 3D, która pomaga klientom przekształcić ich pomysły w produkty nadające się do sprzedaży.

Case study w skrócie: 

Zastosowanie wydruków 3D:Prototyp, części końcowe
Zastosowane technologie:DLP, SLS
Przemysł:Produkty konsumenckie
Projekt:uchwyt do flipcharta
Materiały do druku:Żywica, PA12
Wybrane drukarki:Zortrax Inkspire, EOS Formiga
Czas wprowadzenia produktu na rynek:4 tygodnie

Dla Philippa Süß wytwarzanie addytywne to połączenie sztuki i nauki. 

Według Philippa „Zawód inżyniera jest bardzo kreatywny, a wytwarzanie przyrostowe daje nam swobodę w technicznej realizacji tej kreatywności”, jest to myśl przewodnia, która przyświeca działaniu jego trzyletniej firmy zajmującej się drukiem 3D. Süß & friends, to zespół, który oferuje swoim klientom coś więcej niż tylko możliwość usługowego druku 3D, zapewnia także kreatywne wskazówki oraz rozwiązania produkcyjne dla części produkcyjnych.

Jedno z niedawnych zleceń jakie otrzymał zespół Süß & friends, doskonale obrazuje to jak pomysł staje się prototypem, a następnie produktem końcowym.

Flipchart przemyślany na nowo

Obraz od prototypu do produkcji: nowe wyobrażenie o flipcharcie

Flipchart wykonany przez Yannicka Fiume zawiera części wydrukowane w 3D (źródło: Fiume)
 

Twórca produktu Yannick Fiume przywiązuje dużą wagę do wzornictwa, indywidualnego charakteru swoich produktów oraz precyzji ich wykonania. W swojej poprzedniej pracy, jako event manager, tworzył niestandardowe instalacje, łącząc meble i inne elementy, ale zawsze przeszkadzały mu przedmioty użytkowe, takie jak flipcharty i ścianki prezentacyjne.

Według Yannicka „Są one nieporęczne, brzydkie i skomplikowane w przechowywaniu i transporcie”. Stąd też narodził się pomysł zaprojektowania flipcharta, który będzie łączył kilka funkcji, eliminował problemy związane z magazynowaniem i logistyką, a jedocześnie jako obiekt projektowy, będzie zwiększał przestrzeń. Yannick Fiume postanowił zaprojektować flipchart na nowo, przenieść go na wyższy poziom dzięki nowym uchwytom do flipchartów. W całym pomyśle, istotne było także to, aby udało się zrealizować projekt, bez ponoszenia wielkich kosztów. 

Wykonanie prototypu flipcharta, musiało odpowiadać jego założeniom projektowym. Centralnym elementem tego flipcharta miały być uchwyty, które będą trzymać bloczek do flipchartów i będą jednocześnie łatwo dostępnym miejscem do przechowywania długopisów. Aby móc opracować, a także wyprodukować ten innowacyjny i niepowtarzalny uchwyt, Fiume zwrócił się do lokalnej firmy zajmującej się drukiem 3D: Süß and friends.

Współpraca w formacie 3D

Obraz od prototypu do produkcji: współpraca z drukarką
Design produktu oglądany na smartfonie (źródło: Süß i przyjaciele)
 

Od samego początku, oczywistym było to, że aby ten produkt stał się rzeczywistością, kluczowy będzie stały przepływ informacji pomiędzy Fiume, a firmą Süß and Friends oraz częste iteracje.

Podczas pierwszego spotkania Süß oraz Fium wymienili się pomysłami projektowymi, powstały wówczas także szkice pierwszej koncepcji produktu. Bazując na wymaganiach technicznych i estetycznych, Süß wybrał odpowiedni proces produkcyjny oraz materiał. Następnie przekształcił szkice w cyfrowy model danych przy użyciu oprogramowania CAD.

Dzięki cyfrowym modelom 3D produktu umieszczonym na serwerze w chmurze, Fiume mógł w dowolnym momencie wyświetlić aktualny model produktu na dowolnym urządzeniu podłączonym do Internetu i aktywnie uczestniczyć w procesie rozwoju prototypu. Dzięki temu, zmiany w projekcie można było szybko zintegrować. Jak mówi Süß: „Ten proces nie tylko zaoszczędził nam czas, ale także pieniądze”. Po zaakceptowaniu pierwszej wersji projektu, nadeszła pora na wyprodukowanie pierwszego fizycznego prototypu. 

Prototypy, to lepszy kierunek tworzenia

Obraz od prototypu do produkcji: prototypy ujawniają lepszy kierunek
Prototypy uchwytów, wydrukowane na żywicznej drukarce 3D Zortrax Inkspire (Źródło: Süß & friends)
 

Prototyp został wykonany na drukarce 3D Zortrax Inkspire firmy Süß & friends, z wykorzystaniem żywicy Zortrax Resin Basic. Po procesie drukowania, prototyp został poddany dalszej obróbce w celu usunięcia podpór. W ciągu zaledwie dwóch dni, klient miał w rękach swój pierwszy prototypowy model. Był to ważny krok, ponieważ samo renderowanie, nie daje nam możliwości przetestowania produktu. Mając fizyczny prototyp, łatwiej jest odnieść się do jego zalet oraz tego, co wymaga ulepszenia.

Po założeniu uchwytów na flipchart, rozstaw otworów można było dowolnie regulować, tak aby był kompatybilny z wieloma podkładkami do flipchartów, dostępnych na rynku. Uchwyty mają z przodu dwa haczyki do zamocowania podkładki. Magnes w górnej części produktu umożliwia bezpieczne przechowywanie klipsa z tyłu flipcharta, gdy ten jest używany jako tablica.

Jak powiedział Süß: „Podczas warsztatów po początkowym etapie iteracji, wspólnie z Fiume opracowaliśmy dalsze metody optymalizacji. (…) Na etapie testowania prototypu zdaliśmy sobie sprawę, że powinien on być kompatybilny z flipchartami wszystkich producentów”.

Süß i Fiume zdali sobie również sprawę z tego, że haczyki uchwytu oraz miejsce do mocowania śrub, odstają zbytnio od minimalistycznego projektu pozostałej części flipcharta. Przy pomocy szkiców i cyfrowych modeli 3D, opracowali drugą koncepcję uchwytu. Zaczepy zostały zastąpione złączem śrubowym.

Cytując słowa Süß: „Zastąpiliśmy widoczne wcześniej śruby mocujące jedną śrubą, która jest ukryta pod magnesem. Dzięki temu cała powierzchnia uchwytu jest gładka i podkreśla minimalistyczny design ” Subtelny kształt nakrętki, która utrzymuje arkusze na miejscu, pasuje do stylu, w jakim została zaprojektowania pozostała część flipcharta.

Drukarka 3D Zortrax Inkspire
Technologia stojąca za Zortrax Inkspire, opiera się na ekranie LCD o wysokiej rozdzielczości z podświetleniem LED UV do utwardzania fotopolimerów warstwa po warstwie (źródło: Zortrax)

Druk 3D do produkcji seryjnej

Obraz od prototypu do produkcji: druk 3D do produkcji seryjnej
Po zakończeniu drukowania uchwytu w technologii SLS, wydruk jest usuwany z proszku (Źródło: Süß and friends)
 

Tworząc ostateczną wersję produktu, Süß wybrał technologię SLS. Wydruki powstały na drukarce Formiga P 110 Velocis, z użyciem proszku PA12, co w rezultacie zapewniło wysoką dokładność i dobre właściwości mechaniczne. Druk w technologii SLS nie wymaga podpór, a uchwyty były gotowe do użycia i nie wymagały dalszej obróbki.

Süß i Fiume potrzebowali tylko cztery tygodnie, na przejście od pierwszej iteracji projektu, do produktu końcowego.

Jak powiedział  Süß: „Z pomocą procesów wytwarzania przyrostowego i naszej pracy, opierającej się między innymi na korzystaniu z programów do projektowania, opartymi na chmurze, byliśmy w stanie nie tylko zrealizować szybki proces iteracji, ale także zainicjować produkcję seryjną produktu w sposób efektywny kosztowo i czasowo.”

Licencja: Tekst „Case Study: 3D Printing For Prototype & Production” autorstwa All3DP Pro jest objęty licencją na podstawie międzynarodowej licencji Creative Commons Attribution 4.0.

Źródło: All3DP