Намаляване на разходите и по-устойчива верига на доставки

Намаляване на разходите и по-устойчива верига на доставки – пример от Cool Machines

Компанията Cool Machines, производител на оборудване за изолационни системи, използва Form 4 и Tough 1000 Resin за разработване и производство на крайни компоненти, които трябва да издържат на ниски температури, механични натоварвания и високо налягане.

Компонентите за вакуумните и вдухващите машини за изолация често имат сложна вътрешна геометрия. Производствените серии обикновено са малки — между 10 и 100 броя, което прави шприцоването икономически неизгодно, а изработката на алуминиеви детайли чрез външни подизпълнители може да отнеме до два месеца.

Адам Уорън, чертожник и механичен дизайнер в компанията, споделя, че първоначално са започнали с смолни принтери Elegoo, като по време на пандемията от COVID-19 са закупили три устройства за вътрешно производство с цел повишаване на устойчивостта на доставките. Въпреки това, често са се сблъсквали с технически проблеми, а връзката с техническата поддръжка е била трудна.
По думите му:
„В един момент започнах да търся 3D принтери с техническа поддръжка, на която наистина мога да разчитам — и исках тя да бъде базирана в САЩ.“

Вътрешно производство за по-устойчива верига на доставки

Малки компоненти, например копчета за регулиращи механизми, могат да струват около 4 долара за брой при външни доставчици и често са трудни за набавяне. Когато обаче се произведат вътрешно чрез 3D принтиране, 15 броя могат да бъдат изработени за около 90 минути на Form 4 с Black Resin, като цената пада под 1 долар на детайл.

След като доказват ефективността на този подход с първите няколко компонента, в Cool Machines активно анализират кои други части могат да бъдат произвеждани вътрешно, за да подобрят устойчивостта на веригата на доставки, да намалят разходите и да съкратят производствените срокове.

Освен директните икономии, 3D принтирането предоставя и значителна свобода при проектирането, позволявайки създаването на сложни геометрии и вътрешни подрези, които трудно или изобщо не могат да бъдат реализирани чрез механична обработка на алуминий или шприцване. Това значително разширява спектъра от компоненти, които Cool Machines може да произвежда вътрешно.

Компанията Cool Machines, производител на оборудване за изолационни системи, използва Form 4 и Tough 1000 Resin за разработване и производство на крайни компоненти, които трябва да издържат на ниски температури, удари и високо налягане.

Един от тези компоненти е Wall Spray Nozzle – дюза за впръскване на изолационен материал в стенни кухини. Поради сложната вътрешна геометрия, детайлът практически не може да бъде произведен чрез традиционни методи и е подходящ именно за 3D печат.

При вътрешни тестове резбата 1/4″ NPT издържа налягане до 900 psi, което демонстрира потенциала на материала за реални индустриални приложения.

Здрави индустриални детайли с Tough 1000 Resin

Развитието на материалите за 3D принтиране значително разширява възможностите за производство на функционални компоненти.

Анди Шулте споделя:
„Наистина съм впечатлен от иновациите на Formlabs при разработването на нови смоли и постоянното подобряване на продуктите.“

Освен малки компоненти като копчета и регулатори, крайните изделия на Cool Machines трябва да издържат на екстремни тестове при ниски температури, както и на ударите и натоварванията, характерни за работна среда на строителни обекти.

Затова Адам Уорън търси материал, сходен по свойства с Delrin, който позволява директно принтиране на резби 1/4″ NPT. Решението е Tough 1000 Resin.

Този материал е еластичен и удароустойчив, със здравина, сравнима с HDPE. Отличава се с тъмносив цвят и матово покритие.

Ultimate Tensile Strength	Tensile Modulus	Elongation at Break	Gardner Impact Strength @ 1/32 in	Work of Fracture	Heat Deflection Temp @ 0.45 MPa
Tough 1000 Resin	26.3 MPa	932 MPa	180%	13.1 J	3200 J/m²	55.3 ºC

Уорън споделя, че може да подготви моделите за принтиране само с едно кликване в PreForm – софтуера на Formlabs за подготовка на принтирането. След принтиране и последваща обработка подпорите се отстраняват лесно, без необходимост от шлайфане или допълнителна финишна обработка.

Internal Wetting System (IWS)

Механичните свойства на Tough 1000 Resin позволяват вътрешното производство на два ключови компонента: Internal Wetting System (IWS) и Wall Spray Nozzle. И двата детайла трябва да издържат на механични натоварвания, ниски температури и удари, характерни за работна среда на строителни обекти.

Системата Internal Wetting System впръсква фина водна мъгла във влакнестия поток, за да намали образуването на прах по време на работа. Първоначално компонентът е изработван от алуминий, но според Анди Шулте се оказва, че изолационният материал има склонност да полепва по металната повърхност, докато при пластмасата този проблем практически липсва.

„Установихме, че изолацията се задържа по алуминия, докато при пластмасата това не се случва. Затова пластмасата се оказа много по-подходящ материал за това приложение. Освен това компонентът се държи отлично дори когато клиентите дърпат маркучите по време на работа“, споделя той.

На строителните обекти операторите често дърпат маркучите, за да преместват оборудването, което означава, че Internal Wetting System трябва да издържа на силни механични натоварвания, удари и ниски температури.

Благодарение на високата удароустойчивост на Tough 1000 Resin, материалът се оказва изключително подходящ за този компонент. Частите, произведени чрез 3D принтиране, успешно преминават както строги тестове за издръжливост, така и реална експлоатация на работни обекти.

Wall Spray Nozzle

Един от разработените компоненти е Wall Spray Nozzle – дюза за впръскване на изолационен материал в стенни кухини. Поради сложната си вътрешна конструкция, този детайл практически не може да бъде произведен чрез традиционни производствени методи и е особено подходящ за 3D принтиране.

Wall Spray Nozzle е резултат от петмесечен процес на разработка. При прототипирането Адам Уорън разчита на високата скорост на Form 4, която позволява бърза итерация на дизайна:

„Ако дадена версия не работи както трябва, мога да подготвя следващия вариант и да го принтирам още на следващия ден за нови тестове.“

Едно от основните изисквания към Wall Spray Nozzle е способността да издържа на високо водно налягане. При вътрешни тестове Анди Шулте установява, че резбата 1/4″ NPT издържа налягане до 900 psi. Освен това са проведени и тестове за падане при ниски температури и ударни натоварвания.

Следващият етап са полеви изпитания. Ако компонентът се представи успешно, Cool Machines планира да го произвежда по същия начин, по който е разработен прототипът — чрез 3D принтиране на Form 4 с материала Tough 1000 Resin.

Производство на здрави индустриални компоненти вътрешно

С внедряването на Form 4 в производствения процес Cool Machines успява едновременно да намали разходите за детайли и да повиши устойчивостта на своята верига на доставки.

Ключова роля обаче играят и новите разработки в областта на материалите, които позволяват създаването на високоефективни функционални компоненти чрез 3D принтиране.

Днес инженерни материали с механични свойства, сравними с термопластите, могат да се използват за 3D принтиране. Това разширява възможностите за сложни геометрии, които са трудни или невъзможни за производство по традиционни методи, като същевременно значително съкращава времето за разработка и производство.

За да оцените сами възможностите на Tough 1000 Resin, можете да заявите безплатен примерен детайл. Ако желаете да започнете работа с материала, можете да закупите Tough 1000 Resin или да се свържете с търговския екип за повече информация.