A jó hír az, hogy ez a megoldás a cégméretre való tekintet nélkül, bármely gyártó számára elérhető.
Nem könnyű feladat megoldani a gyártás mindennapos problémáit. Egyre nagyobb mennyiségeket kell legyártani, olykor teljesíthetetlennek tűnő határidőkkel, lehetőleg minél alacsonyabb költségek mellett. Az is elvárás, hogy javuljon a minőség, és ha elromlanak a dolgok, mindent megtegyünk azért, hogy újra beinduljon a termelés. Ez ismerősen hangozhat a gyártómérnökök és a termelési vezetők számára. Lehetséges egyáltalán javítani a dolgokon, különösen az állandó erőforráshiány mellett?
Igen, lehetséges! Azonban szemléletváltás szükséges hozzá, hogy eredményesebbé, biztonságosabbá és költséghatékonyabbá lehessen tenni a működést. Ez alatt a 3D nyomtatással készített szerszámok integrálását értjük, – a hagyományos fémszerszámok kiegészítéseként.
A gyártósoron általában csak annyi szerszámot használnak, amennyi egy adott termelési ráta és minőségi szint eléréséhez szükséges. Ennek az az oka, hogy sokba kerül az előállításuk, illetve tapasztalt gépkezelők szaktudása szükséges a használatukhoz, és a szubtraktív megmunkálási folyamat során általában rengeteg anyag vész kárba. A hagyományos módszerekkel (például CNC-megmunkálás, hegesztés és összeszerelés) készített szerszámokat sok időbe telik legyártani. Ha kiszervezik ezt a feladatot, a beszállító esetleges késése, a gyártási és a szállítás idő egyaránt hozzáadódik az átfutási időhöz. De még ha a helyi műhely nem is a végtermékeken dolgozik, miért érné meg olyan egyszerűbb, kis igényű szerszámok gyártásával lekötni a szakképzett gépkezelőket, amelyek 3D nyomtatással is előállíthatók?
A fémből készült szerszámok nehezek, a nagyobbakat nem könnyű kezelni, így a velük dolgozók megerőltetését és sérülését is okozhatják. Ha a mozgatásukhoz futódarukra és emelőgépekre van szükség, az lelassítja a feladat elvégzését. Ezeket a szerszámokat gyakran csak az adott feladatra tervezik, és nem gondolnak a felhasználókra. Emiatt fáradtság és ismétlődő mozgás okozta sérülések fordulhatnak elő, mivel a használók alkalmazkodnak a szerszámokhoz, és nem fordítva.
Bemutatjuk két nagy gyártó – a Caterpillar és a General Motors – tapasztalatait, akik a 3D nyomtatott szerszámokban találták meg a megoldást.
Az építőipari és bányászati berendezések, a dízel- és földgázüzemű motorok, valamint további ipari termékek globális piacvezető gyártójaként a Caterpillar is szembesül gyártási kihívásokkal. Egy 3500-as sorozatú motoron végzett fúrási művelet során fordult elő, hogy megsérült az egyik megmunkálási műveletben használt befogópatron, és leállt miatta a gyártás. A csere befogópatron beszerzésének átfutási ideje négy hét volt. A házon belüli legyártás valamivel jobb lehetőség volt, de ehhez is három műszak és három munkanap kellett volna. Az alkatrész cseréjének vagy egy új alkatrész megmunkálásának költsége csupán 700–1000 dollár között mozgott volna, de a probléma hagyományos módszerrel való elhárítása miatt kieső termelési idő több százezer dolláros veszteséget okozott volna.
Hasonló helyzet állt elő a General Motorsnál a Chevrolet Equinox SUV crossover gyártása esetében. A GM jobb szerszámot keresett a fémlemezpanelek összekapcsolásához. Ezeknek az eszközöknek évről évre változniuk kell, hiszen az autómodellek is változnak. Hagyományosan alumíniumból gyártják, az átfutási idejük legalább 10 hét szokott lenni. Emellett nehezek, használatuk emelő berendezéseket igényel. Ha a szerszámot előgyártási környezetben használják, előfordulhat, hogy módosítani kell a konfigurációját a tervmódosításoknak megfelelően. Az új szerszámok 10 hetes átfutási ideje miatt kihívást jelent a termelési ütemterv teljesítése.
A Caterpillar és a General Motors egyaránt talált egy jobb megoldást. A hagyományos módon készült szerszámokra fordított idő és költségek elfogadása helyett a 3D nyomtatással előállított szerszámok felé fordultak. A mérettől függetlenül, minden gyártó ki van téve a tönkrement, hibás, kevésbé hatékony vagy elavult szerszámok okozta termelési fennakadásoknak. A hagyományos hibajavítási megoldások pedig már nem elegendőek a versenyképesség megőrzéséhez.
A megmunkálás helyett a szerszámok FDM technológiával, strapabíró, hőre lágyuló műanyagból történő 3D nyomtatása nagyon fontos a gyártósor működési hatékonyságának javításához. Segítségükkel növelhető a termelési kapacitás, javítható a minőség, valamint csökkenthetők a költségek és a munkahelyi balesetek előfordulása. A gyártási folyamat szinte minden területe profitál ebből: a gyártás és a szerelés, a minőségellenőrzés és -vizsgálat, az egészségvédelem és a biztonság, valamint a csomagolás és a logisztika is. Egyes gyártók számára a hőre lágyuló műanyag használatával való szerszámkészítés paradigmaváltást jelent. Ha azonban figyelembe vesszük, mennyivel hatékonyabb ez a módszer (a megmunkáláshoz vagy a fröccsöntéséhez képest), máris egyszerűbb a döntés.
Ha ki szeretné használni a műanyag szerszámok 3D nyomtatásának előnyeit, viszont strapabíróbb és merevebb anyagra van szüksége, a szénszállal megerősített kompozit anyagok jelentik a megoldást. Ezek lehetővé teszik, hogy megfelelő körülmények között a gyártók lecseréljék a fémszerszámokat olyan megoldásra, amely mentes a tervezési korlátoktól, gyorsabban készíthető és telepíthető, és sokkal kevésbé munkaigényes az előállítása.
3D nyomtatáshoz használható kompozit anyagok megfelelő strapabírást és merevséget biztosítanak számos szerszámkészítési alkalmazáshoz a gyártósoron. Hatékonyan leküzdhetők velük a gyártás során mindennapos, az ütemtervet és a költségeket illető kihívások. Csereszerszámok, szerelő ülékek és egyéb gyártási segédeszközök előállításakor ezen múlhat a termelési ütemterv teljesítése, az üzemeltetési költségvetésnek való megfelelés, illetve az elvesztegetett idő okozta károk elkerülése.
A Stratasys, a polimeralapú 3D nyomtatási megoldások egyik piacvezetője nemrégiben megerősített, kompozitgyártásra optimalizált F190CR és F370CR modellekkel bővítette F123 3D nyomtató családját. Az új berendezéseket azzal a céllal tervezték, hogy a hagyományos gyártástechnológiákat nagy teherbírású kompozit anyagok 3D nyomtatásával egészítsék ki. Segítségükkel gyorsabban és költséghatékonyabban gyárthatók végfelhasználói alkatrészek, befogószerszámok, szerelési ülékek és más munkadarabtartó szerszámok.
A Stratasys ezen kívül az F123 sorozatú nyomtatókhoz bevezette az FDM Nylon-CF10 nevű új kompozit alapanyagot is. Ez a darabolt szénszálat tartalmazó anyag több, mint 60%-kal strapabíróbb, és közel háromszor merevebb, mint az alapjául szolgáló nylon anyag. Ezt az anyagot a Stratasys oldható támasztóanyagaival kombinálva a gyártók korlátozás nélkül, bármilyen geometriát kinyomtathatnak. Az F190CR és F370CR nyomtatók ezen kívül számos egyéb módosított, hőre lágyuló anyagot is támogatnak.
Ismerje meg, hogyan támogatható a gyártást a kompozitgyártásra optimalizált Stratasys F123CR 3D nyomtatókkal! Töltse le 13 oldalas, esettanulmányokban bővelkedő tájékoztatót a Stratasys magyarországi forgalmazója, a VARINEX Zrt. oldaláról! www.varinex.hu/f123CR