Marcus Ibarra, kierownik ds. Inżynierii w amerykańskiej firmie Dayco, szybko przekonał kierownictwo wyższego szczebla do zainwestowania w profesjonalny druk 3D. Nie byli zbyt zaznajomieni z technologią, ale liczby mówiły same za siebie: szacunkowo 100 000 dolarów oszczędności w porównaniu z tradycyjnie obrabianymi częściami aluminiowymi tylko w pierwszym roku.
Wdrażanie wytwarzania przyrostowego przez Dayco rozpoczęło się od pytania, które inżynierowie tacy jak Ibarra często sobie zadają: Czy możebyć lepszy sposób?
Wyjątkowe narzędzie
Ibarra prowadzi warsztat montażu części w firmie Dayco, która projektuje i produkuje części silników, między innymi do zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych. Części Dayco, które firma Ibarra musiała złożyć, obejmowały gumowe rurki biegnące w różnych kierunkach. Każdy podzespół musiał idealnie pasować do silników użytkowników końcowych, ale zapewnienie, że każdy zmontowany produkt był zgodny z federalnymi wytycznymi co do milimetra, nie było łatwe. Ibarra pomyślał, że użycie tradycyjnego sprzętu pomiarowego zajmie zbyt dużo czasu.
„Potrzebowaliśmy niestandardowego miernika profilu” – mówi Ibarra. Ten miernik byłby uchwytem, który reprezentowałby dokładną przestrzeń, jaką zmontowany produkt zajmowałby po zainstalowaniu przez użytkownika końcowego. „Za pomocą miernika mogliśmy zobaczyć przebieg lokalizacji węży i rur, a także innych komponentów, które są zaangażowane w aplikację.”
Miernik musiał być nie tylko precyzyjny, ale także wystarczająco mocny, aby wytrzymać zużycie tysięcy produktów rzucanych każdego dnia. Aluminium by działało dobrze, pomyślał Ibarra. Niestety, koszt jego manometru wykonanego w tradycyjnym warsztacie wyceniono na 25 000 dolarów, a Ibarra potrzebował co najmniej 10 różnych rodzajów.
Iskra świetnego pomysłu
Przekonany, że jego miernik jest idealnym rozwiązaniem, ale zniechęcony kosztami, Ibarra był otwarty na nowe pomysły, pomyślał, że może druk 3D zadziała.
Teoretycznie druk 3D mógłby działać, ale czy miałby siłę i dokładność wymagane przez Dayco? Czy na dłuższą metę okaże się równie kosztowne? Ibarra postanowił dowiedzieć się więcej.
Udowodnienie korzyści z wytwarzania przyrostowego
„Kiedy byliśmy gotowi do wypróbowania prototypów, współpracowaliśmy z firmą 3D Technologies, aby zbudować modele przy użyciu SLS (selektywne spiekanie laserowe, gdzie sproszkowany plastik lub metal jest stapiany laserem), ale koszt był wysoki, około 8 000 do 10 000 USD. każdy, więc ponownie zwróciłem się do internetu, aby znaleźć tańszą metodę ”.
Dzięki własnym badaniom Ibarra dowiedział się, że SLS i SLA (gdzie proszek lub płynna żywica są łączone laserowo) to świetne metody drukowania 3D, które wymagają wewnętrznych struktur lub otworów.
“Jednak po dokładnym przyjrzeniu się wszystkim technologiom zdecydowaliśmy się na FDM“
FDM (Fused Deposition Modeling), znany również jako fused filament fabrication (FFF), tworzy część poprzez drukowanie 3D warstwa po warstwie z materiału wytłaczanego przez dyszę.
„Na podstawie moich badań zdecydowaliśmy się zbadać model Markforged X7, który oferował tak zwaną wewnętrzną strukturę plastra miodu. Zadzwoniłem do nich i zrobili prezentację ”- mówi Ibarra. „Przynieśli próbki i porównali odbitki, które robili, do aluminiowego wspornika, który poddawali naciskom, próbując go złamać. Ich część o strukturze plastra miodu była równie mocna jak aluminiowa. Nie mówię o charakterystyce zużycia na powierzchni, ale o wytrzymałości części o strukturze plastra miodu jako całości. To dało nam to, czego potrzebowaliśmy ”.
Oprócz wytrzymałości i dokładności, X7 firmy Markforged kosztował od jednej czwartej do dziesiątej ceny innych drukarek SLS i SLA, mówi Ibarra.
„Kiedy spojrzałem na całkowity koszt sprzętu i ramy czasowe, w których potrzebuję zwrotu z inwestycji, zdecydowałem się na Markforged”.
Przekształcanie pomysłu w plan
Dzięki zdefiniowanemu rozwiązaniu części i metodzie jego produkcji, Ibarra musiał teraz przekonać kierownictwo wyższego szczebla w Dayco do zainwestowania w drukarkę 3D Markforged X7 o wartości 90 000 USD.
„Musiałem udać się do wszystkich naszych warsztatów, aby uzyskać wycenę, ile kosztowałoby wykonanie części z aluminium i stali w porównaniu z użyciem drukarki 3D” – mówi Ibarra. „Zidentyfikowałem wszystkie narzędzia, które zamierzałem wydrukować w ciągu dwóch lat i przedstawiłem koszty tradycyjnej obróbki skrawaniem w porównaniu z drukowaniem 3D. Zwrot z inwestycji w drukarkę był przewidywany w ciągu dziewięciu miesięcy ”. Kierownictwo było zachwycone. Firma zaakceptowała zakup i Ibarra zabrał się do pracy.
Ale kiedy Ibarra skonfigurował Markforged X7 i zaczął drukować, zdał sobie sprawę z czegoś nowego. „Nie spodziewałem się, że będę drukował w 3D , ale kiedy zobaczyłem zalety, i poszedłem do przodu ze wszystkim” – mówi. „Robię teraz o wiele więcej niż tylko mierniki profilu”.
Jeden pomysł na drukowanie 3D prowadzi do innego
Ibarra pomaga zespołowi projektowemu firmy w tworzeniu prototypów (tych, do których nie potrzebują swoich drukarek SLS) i używa Markforged X7 do drukowania modeli nowych komponentów, którymi muszą manipulować jego roboty montażowe.
„Muszę znać zewnętrzne cechy części, aby zrozumieć, w jaki sposób roboty będą ją trzymać na etapie montażu” – mówi. „Jeśli więc wcześniej wydrukuję część w 3D, zaoszczędzę czasu na projektowaniu i wymyśleniu metody, jak ją złożyć”.
Ibarra zwrócił się również ku drukowaniu 3D niestandardowych chwytaków swojego robota, używanych do przytrzymywania części podczas montażu. „Jeśli mam obrobiony chwytak, może on nie działać, a następnie trzeba będzie go ponownie obrobić, co może zająć tygodnie. Jeśli mogę wydrukować go w 3D niskim kosztem, mogę szybciej zawęzić najlepszy projekt. Zrobiłem to kilka miesięcy temu, kiedy przeszliśmy przez 15 różnych wzorów palców, aby znaleźć ten właściwy, który ostatecznie zostanie obrobiony. Druk 3D uchronił mnie przed ciągłą obróbką aluminium ”.
Drukarka Ibarry może działać ze 100% wydajnością przez miesiące, co oznacza, że musi polegać na innych, którzy mają drukarki 3D. Dlatego przekonał kilka swoich zewnętrznych warsztatów mechanicznych do zakupu własnych X7, a teraz drukują części dla Dayco.
Biorąc pod uwagę zarówno planowane, jak i nieoczekiwane zastosowania, które Ibarra znalazł w druku 3D w Dayco, jego zwrot z inwestycji wzrósł z prognozowanych dziewięciu miesięcy do mniej niż trzech.
Druk 3D zapewnia przewagę konkurencyjną
Historia sukcesu Dayco to nie tylko znalezienie tańszej alternatywy dla części obrabianych.
„To ogromny krok naprzód, ponieważ możemy szybciej i mniejszym kosztem osiągnąć stan produkcyjny” – mówi Ibarra. „Przedstawiając klientom ofertę, mogę znacznie skrócić czas realizacji”.
W firmie Dayco potrzeba było iskry pomysłu, pasji oddanego inżyniera i wiary wyższego kierownictwa, aby przekształcić operacje firmy i uzyskać o krok przed konkurencją.
Źródło: https://all3dp.com/
