Адитивното производство отдавна е част от ежедневната работа в автомобилната индустрия. От прототипи и производствени приспособления до транспортни елементи и инструменти за монтажните линии – 3D печатът се използва навсякъде, където времето за реакция е толкова важно, колкото и качеството на готовия детайл. С увеличаването на производствените обеми обаче на преден план излизат фактори като капацитет на машините, продължителността на производствения цикъл и необходимостта от последваща обработка. Заводът Giga Nevada на корпорацията Tesla е един от примерите, в който всички тези фактори придобиват още по-голямо значение. Екипът по адитивно производство на компанията има задачата да изработва между 10 000 и 30 000 детайла седмично, а производството обслужва различни отдели в предприятието и изпълнява поръчки с изключително кратки срокове – често в рамките на едно денонощие.

За да бъде оптимизиран процесът, в завода е внедрена новата индустриална SLS система Fuse X1 на Formlabs. „Казусът е интересен, защото показва какво се случва, когато инженерите вече не мислят как да се вместят в ограниченията на машината, а използват целия ѝ потенциал за оптимизация на процеса. В много предприятия именно времето за подготовка, сглобяване и довършителни операции се оказва най-сериозното предизвикателство и най-бавната част от целя процес“, коментираха от иновативната българска компания 8-CELL, официален представител и оторизиран сервиз на Formlabs за България.

Fuse X1 на Formlabs: По-кратък производствен цикъл без разделяне на детайлите

Преди внедряването на Fuse X1 екипът на Tesla отново залага на широкоформатни SLS системи, разполагащи с голям работен обем, който обаче рядко може да бъде използван пълноценно. Това означава, че за да успеят да приключат производствения цикъл в рамките на едно денонощие, инженерите ограничават височината на печат до около 230 mm, а всички по-големи изделия се разделят на няколко части още на етап проектиране. Следват и няколко допълнителни операции – изработване на сглобки в CAD модела, отпечатване на отделните секции, лепене, шлайфане и проверка на геометрията. При единична поръчка разликата във времето за изработка може да бъде приемлива, но когато подобни операции се повтарят десетки пъти дневно, времето започва да се оказва критично недостатъчно.

„Подобен подход на „съкращаване“ на размера не е необичаен при по-старите поколения индустриални SLS системи, като ограничението не идва от размера на камерата, а от необходимостта производственият цикъл да приключи за определен времеви срок. Или иначе казано, ако един детайл не може да бъде отпечатан целия бързо, инженерите компенсират това с повече ръчна работа след това“, обясниха от 8-CELL. Fuse X1 променя именно тази част от процеса. С работен обем 330×330×565 mm системата позволява големите детайли да бъдат отпечатвани наведнъж, без разделяне и без последващо сглобяване, като повечето производствени задания приключват в рамките на 24 часа.

По думите на специалистите от 8-CELL отпадането на няколко привидно малки операции, като последващата обработка, оказва огромен ефект върху цялата организация на работа. „Всеки спестен етап означава по-кратка подготовка, по-малко ръчен труд и по-ограничени възможности за натрупване на отклонения в изработените детайли. А това се отразява пряко и върху срока за изработка, и върху експлоатационния живот на готовия детайл“, добавиха от компанията.

Един от примерите в завода на Tesla е „монтажният шаблон“, използван за корекции на детайли по поточната линия. Преди внедряването на Fuse X1 изделието се разделя на няколко части, които впоследствие се сглобяват и обработват ръчно. След преминаването към новата система същият шаблон се отпечатва като цял детайл, а необходимостта от лепене и шлайфане отпада. Освен че спестява време, този подход подобрява и механичната здравина на изделието, намалявайки и нуждата от честата му подмяна вследствие на натоварването.

Fuse X1 осигурява повече готови изделия в рамките на един производствен цикъл

Подобен ефект от завода отчитат и при изработката на транспортни стойки за автомобилни стъкла. С предишното оборудване всеки елемент е трябвало да се отпечатва на две части, които впоследствие да се сглобят. Освен допълнителния ръчен труд, този начин на изработка ограничава и броя изделия, които могат да бъдат произведени в рамките на една производствена задача.

След внедряването на Fuse X1 същите стойки вече се отпечатват в цял размер. За предприятие с мащабите на Tesla Giga Nevada, в което подобни компоненти се използват ежедневно, подобно увеличение на капацитета съкращава времето за изпълнение на поръчките и улеснява многократно планирането на производството. „В подобни случаи най-голямото предимство е подобреното планиране. Когато в рамките на една производствена задача се изработват много повече детайли и не се налага последваща обработка, процесът става значително по-предвидим. А когато говорим за индустрия с кратки срокове и постоянен поток от нови заявки, доброто планиране е в основата на успеха“, продължиха коментара си от 8-CELL.

Тук следва да се обърне внимание и на още един критичен фактор, който Fuse X1 подобрява – времето, в което машината реално не работи между две поръчки. При традиционните широкоформатни SLS системи смяната на материал, почистването на машината и подготовката за следващия печат могат да отнемат близо час. При Fuse X1 тази операция се свежда до няколко минути благодарение на модулната конструкция на работната камера (Build Unit) и значително по-опростената подготовка на системата. „Когато машината прекарва по-малко време в режим на обслужване и повече време в режим на производство, ефектът се усеща още през първите седмици. Повишава се натоварването на оборудването, без да е необходимо да се увеличи броят на операторите или машините“, добавиха специалистите на 8-CELL.

По-висока плътност на печат и по-ниска себестойност

В самия завод на Tesla това се вижда най-ясно при производството на малките защитни подложки за стъклени елементи. Месечният обем там достига между 10 000 и 20 000 компонента, но поради спецификите на традиционните SLS системи те се изработвали в напълно самостоятелни задания. Причината е, че комбинирането им с по-големи детайли в една камера крие риск от влошаване на точността на готовите изделия.

Интегрирането на Fuse X1 променя и този процес. Благодарение на системата Adaptive Thermal Control, частите могат да бъдат разполагани значително по-плътно в работния обем, включително около по-големи изделия. По този начин свободното пространство се използва максимално ефективно, а себестойността на отделния компонент намалява. „Доброто температурно управление позволява по-голяма свобода при подреждането на детайлите в работния обем. На практика това означава по-добро използване на всеки производствен цикъл и по-ниска цена на готовите изделия, особено когато става дума за големи серии от малки компоненти“, допълниха още от 8 CELL.

Според компанията именно подобни примери показват как постепенно се променя ролята на индустриалния 3D печат, особено в индустрии, в които скоростта и съвършенството вървят ръка за ръка.

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