От два месеца до два дни. Толкова се е свил пътят до пълноразмерния прототип на товарен електрически велосипед в развойния център на Radio Flyer. Компанията, чието име повече от век се свързва с емблематичните червени детски колички и триколки, днес разработва и електрически велосипеди, а един от най-новите ѝ проекти показва нагледно как едроформатният 3D печат променя работата по нов продукт. В центъра на процеса е индустриалната SLS система Fuse X1 на Formlabs, чиито решения на българския пазар предлага иновативната компания 8-CELL. Как Radio Flyer стига от двумесечен процес до пълноразмерен прототип за броени дни и какво печелят инженерите от тази промяна? Историята на проекта проследяваме с българските специалисти.

От прочутата червена количка до Flyer Loop

Историята на Radio Flyer започва през 1917 г. в малка работилница в Чикаго, където Антонио Пасин изработва мебели, триколки и детски колички. Именно количките постепенно се превръщат в основния продукт на компанията, а в края на 20-те години на миналия век дървените конструкции отстъпват място на щампованата стомана. Повече от век по-късно Radio Flyer продължава да носи същото име, но инженерният профил на компанията е доста по-различен. В продуктовото ѝ портфолио вече има скутери, велосипеди, електрически модели и решения за семейна мобилност. Разработването им се извършва в собствен развоен център, в който 3D печатът се използва за реални пълноразмерни прототипи.

„Radio Flyer е добър пример за компания, в която прототипът на изделията следва да бъде физически и в реален размер. Когато се разработва велосипед, дизайнерите и инженерите трябва да видят пропорциите, сглобките и ергономията върху реален обект. Точно там времето за изработка на модела започва да влияе директно върху представянето на крайния продукт“, обясниха от 8-CELL. При първите прототипи на електрически велосипеди инженерите работят с метална рама, към която добавят множество по-малки 3D отпечатани компоненти. С този начин на работа за създаването на един пълноразмерен модел са необходими около два месеца.

След това в процеса навлиза Form 4L. Едроформатната SLA система дава възможност самата рама да бъде произведена чрез 3D печат. Размерът ѝ обаче налага CAD моделът да бъде разделен на 19 отделни задания. Около седмица отнема печатът, а след това са необходими още няколко дни за сглобяване на отделните части. „Това вече е голямо съкращаване на срока, но 19 задания означават сериозна подготовка и доста работа след печата. Инженерът трябва предварително да раздели геометрията така, че всяка част да може да бъде произведена, а после всички тези компоненти отново трябва да се превърнат в една рама“, посочиха от 8-CELL.

Fuse X1 променя начина, по който се подготвя самата конструкция

При модела Flyer Loop компанията преминава към Fuse X1. SLS системата разполага с работен обем 330×330×565 mm, което значително променя организацията на задачата. Големи секции от рамата могат да бъдат произведени с много по-малко разделяне на първоначалния CAD модел. А при по-компактни продукти от портфолиото на Radio Flyer, например скутери и триколки, пълноразмерният модел вече е възможно да бъде изработен в едно задание.

„При едроформатния печат често се говори за това колко голям детайл може да побере машината. За инженерната работа обаче е важно и колко операции за този детайл отпадат. Ако рамата се раздели на по-малко части, намалява подготовката, броят задания и последващото сглобяване. При всяка нова итерация същото спестяване се повтаря“, продължиха коментара си от 8-CELL.

Продуктовият инженер Агостино Лобело подготвя заданията в PreForm. При по-малък работен обем една от задачите му е да реши къде да раздели голямата конструкция и как отделните компоненти по-късно ще бъдат свързани. С Fuse X1 значително по-голяма част от модела може да премине директно от CAD средата към подготовката за печат.

И след принтирането работата е по-кратка. По думите на г-н Лобело отпечатаните компоненти се съединяват без допълнително изпиляване или шлайфане за компенсиране на размерни отклонения. „При един малък детайл няколко минути допълнителна обработка е възможно да не изглеждат съществени. При пълноразмерна велосипедна рама и няколко последователни прототипа обаче тези операции вече се натрупват. Затова размерната точност има много силно отражение върху срока“, добавиха от 8-CELL.

Пълноразмерният модел веднага влиза в работата на инженерите и дизайнерите

Причината Radio Flyer да търси толкова кратък срок се вижда в начина, по който използва прототипите. Те не стоят в развойния център като демонстрационни модели. С тях се проверява ергономията, наблюдава се взаимодействието между продукта и бъдещите му потребители, сравняват се размери и пропорции. „При подобен продукт CAD моделът дава много информация, но не може да замени физическата проверка. Когато велосипедът е пред инженерите в реален размер, веднага се виждат подробности, които трудно се оценяват само на екран – позицията на отделните елементи, достъпът, пропорциите и усещането за цялата конструкция“, обясниха от 8 CELL.

Radio Flyer разработва вътрешно и редица компоненти около самата рама – кошове, детски седалки, сенници и други аксесоари. Колкото по-рано е готов пълноразмерният велосипед, толкова по-бързо могат да започнат и проверките на тези елементи. Компанията използва част от прототипите и при срещи с търговските си партньори. Там физическият модел трябва да даде реална представа за бъдещия продукт още преди серийното производство.

„Това е важен момент и за екипите извън конструкцията на рамата. Ако прототипът е готов по-рано, дизайнерите на аксесоари също получават повече време. В един развоен проект няколко спестени седмици в началото могат да се прехвърлят към всички останали задачи след това“, заявиха от 8-CELL. При скутерите и триколките Radio Flyer достига още по-далеч. Пълноразмерен модел може да бъде пуснат за печат вечерта и на следващия ден да бъде поставен до съществуващ продукт за директно сравнение.

Повечето итерации показват кои са основните предимства за Radio Flyer

Агостино Лобело обобщава резултата от Fuse X1 с две числа: три пъти повече итерации и девет пъти по-малко вложен труд. „При прототипирането една от най-важните величини е времето между две последователни версии. Ако инженерът направи промяна днес и след няколко дни вече има нов пълноразмерен модел, той може веднага да провери решението си и да продължи нататък. Когато същата проверка изисква седмици, част от възможните итерации просто отпадат от графика на проекта“, коментираха от компанията.

Само три седмици след получаването на Fuse X1 развойният екип на Radio Flyer вече е отпечатал пълноразмерни прототипи на няколко различни продукта. Междувременно Form 4L и Fuse 1+ 30W продължават да работят по останалите задания. „Това също е показателно. Fuse X1 не влиза в центъра, за да замени всичко останало. Той поема задачите, при които размерът на детайла досега е налагал твърде много разделяне и последваща работа. Така всяка технология остава там, където е най-подходяща“, разказаха от 8-CELL.

При Flyer Loop резултатът може да бъде проследен много ясно. Първият подход изисква метална рама и около два месеца работа. С Form 4L конструкцията вече се печата, но е разделена на 19 задания и срокът е около две седмици. Fuse X1 свива цикъла до броени дни. „Когато говорим за 3D печат в развойна среда, точно това е смисълът на по-краткия срок – да има място за още една проверка, още една корекция и още една версия, преди конструкцията да бъде финализирана“, допълниха още от дружеството.

8-CELL е българска инженерна компания, специализирана в решенията за 3D сканиране, 3D печат и адитивно производство. Компанията е партньор на Formlabs за България и работи с предприятия и развойни екипи при избора и внедряването на технологии за прототипиране и производство.

Ако искате да научите повече за възможностите на системите Fuse и как те могат да оптимизират Вашето производство, посетете официалния сайт на 8-CELL.

Тази статия на ДигиталнаИндустрия.bg е по материали на Инженер.bg.

Източник на снимковия материал: 8-CELL, ©Engineer BG via Canva.com