Kontrolnici koji se koriste u proizvodnim pogonima mogu predstavljati problem za firme koje nemaju kapacitete ili potrebu da instaliraju dopunske mašine (i materijale) za izradu kontrolnika, pa koriste usluge dobaljača ili zaustavljaju skupe proizvodne mašine da bi napravili kontrolnike.
Drugi problem jeste to što se za proizvodnju kontrolnika obično koriste osnovni alati i mašine (uglavnom 3-osne) pa postoje ograničenja u konstrukciji kontrolnika koji, pored dela, mora da se prilagođava i tehnologiji izrade. Pored toga, kontrolnici se često izrađuju od potencijalno zapaljivih materijala koji tokom eksploatacije generišu finu prašinu koja otvara rizike od požara, ugrožavanja zdravlja, prljanja i oštećenja komada i mašina u pogonu.
Napomena: Niže na stranici pogledajte i preporuke/šemu za rešavanje 3D štampe kontrolnika velikih dimenzija/zapremina kakvi su obično potrebni u autoindustriji za proizvodnju i montažu creva, izduvnih cevi i sl.
Ali postoje i brojni drugi problemi koji se javljaju u praksi a koji nastaju kao posledica složene komunikacije na relaciji razvoj-proizvodnja-kontrola:
ko projektuje kontrolnik
ko izrađuje kontrolnik
ko definiše kriterijume i kritične tačke kontrolnika
ko kontroliše uređen kontrolnik, definiše ispravke i odobrava za upotrebu
ko se stara da geometrija kontrolnika ne ometa proces kontrole kvaliteta, ne otežava postavljanje i skidanje dela, ne ugrožava ergonomiju rada
ko definiše odgovarajući materijal i rešenje detalja kontrolnika koji neće oštetiti komade
ko prati informacije o kontrolniku (povrede, oštećenja kontrolnika, oštećenja komada) i definiše unapređenja i izmene
ko predviđa putanje CMM-a (coordinate-measuring machine) i izbegava kolizije sa samim kontrolnikom, itd.
3D štampom se najveći broj problema izrade kontrolnika prevazilaze brzo, lako i jednostavno...
Produktivnost mašinskog parka
Zadržite produktivnost CNC mašina i robota - ne prekidajte proizvodne procese, ne smanjujte izlazne kapacitete mašina, već kontrolnike proizvodite na daleko jeftinijim uređajima koji zauzmaju malo prostora, troše znatno manje količine materijala, ne zahtevaju posebne uslove u pogledu energetskih priključaka, bezbednosti na radu, osvetljenja...
Brzina proizvodnje kontrolnika
Sa 3D štampačem kontrolnik nastaje "sam", "preko noći", nije potreban nadzor operatera, nema visokih temperatura, rotacija, vibracija, prašine, ali nema ni odobravanja, pregovora, otezanja između različitih sektora od kojih svaki ima svoje (različite) prioritete.
Preciznost i detalji
Bez obzira na dimenzije komada, odnosno kontrolnika, 3D štampač je pogodna tehnologija jer može jednako efikasno i povoljno da proizvodi kontrolnike koji se standardno rade od metala ili skupe plastike (kontrolnici sa sitnim detaljima), ili od drvenih tabli i skupih plastičnih masa (srednji i veliki kontrolnici), ili možete koristiti kombinaciju tehnika.
Manje škarta i oštećenih delova
Sa 3D štampom nema oštećenja delova - Ako štampate kontrolnik u jakoj plastici neće doći do oštećenja, grebanja, ulubljivanja komada u brzini postavljanja i skidanja komada sa kontrolnika... Uostalom, možete štampati i meke paknove >
Ušteda materijala i prostora
Tehnologija 3D štampe omogućava da kontrolnik prilagodite komadu, bez potrebe da ga prilagođavate tehnologiji i tehničkim ograničenjama tradicionalnih načina izrade; u praksi to znači da vam je potrebno i mnogo manje prostora za skladištenje materijala za izradu samih kontrolnika jer ne morate čuvati ploče, drvene štafne i sl, već samo materijal za 3D štampu (najčešće u koturima).
Bez prepreka u komunikaciji
Rasterećenje ljudi i ubrzana komunikacija - kontrolnik u proizvodni pogon može da stigne zajedno sa prototipom novog modela za proizvodnju jer se lako može štampati u kancelariji razvojnog bira s obzirom da je većina 3D štampača u praksi pogodno za instalaciju u kancelariji (ne smeta im ni da stoje u proizvodnji).
Fleksibilnost
Štampani kontrolnici ne moraju biti samo štampani, dovoljno je da štampate samo karakteristične uglove, dodirne tačke i površine, bravice za fiksiranje (kada je to potrebno), a da radnu površinu, veće delove konstrukcije, jednostavne elemente konstrukcije kontrolnika, proizvedete na klasičan način i jednostavno ih spojite... Ova tehnika se često koristi i kod proizvodnje pribora i fiksatora za zavarivanje konstrukcija većih dimenzija >
Jednostavnost bez konkurencije
3D štampač, bez obzira da li ga uključite u "šteker" koji se nalazi u razvoju ili proizvodnji, spadaće verovatno u najednostavniju mašinu koju imate (čak će i stubne bušilice biti komplikovanije jer zahtevaju određeni stepen bezbednosti na radu koji kod 3D štampača nije tema). Čak na primer, štampač možete postaviti u proizvodnji a pokrenuti ga preko interne mreže iz razvojnog biroa.
Ergonomija i prilagođavanje
Ne morate kontrolnike prilagođavati robusnim uniformnim rešenjima - prilagodite ih radnicima, brzini i bezbednosti na radu, smanjite im masu i gabarite, uklonite nepotrebne uglove koji mogu biti prepreka prilikom montaže i demontaže dela sa kontrolnika, napravite im varijabilne elemente kako biste smanjili troškove i vreme potrebno za proizvodnju svakog novog kontrolnika za nove delove...
Preporučeni uređaj za 3D štampu kontrolnika
Markforged 3D štampači pokriće najveći deo vaših potreba:
kompozitni materijali izuzetnih karakteristika (samostalno - Onyx, ili uz dodatno armiranje Carbon, Kevlar, Fiberglass, HSHT Fiberglass)
izuzetna preciznost 3D štampe
jednostavna i pristupačna tehnologija (FFF/FDM/CFF)
mogućnost štampe sitnih detalja i robusnih komada
gotova rešenja za spajanje komada za kontrolnike velikih dimenzija lepljenjem, vijcima, geometrijom
profesionalni softver za upravljanje 3D štampom (Eiger)
3D štampa kontrolnika u praksi
Solfins studija slučaja
Prema upitu klijenta dobili smo zadatak da štampamo relativno mali kontrolnik za složeni deo od lima sa više savijanja po svim osama, uz dodatak važnog kontrolnog pina sa definisanom tolerancijom. Ovaj zadatak poslužio nam je i da se poigramo sa dizajnom kontrolnika, ali i da testiramo varijante 3D štampe za složene kontrolnike.
Geometrija bez ograničenja
Dobili smo kontrolnik standardne geometrije iz kubusa, ali smo dobili i SolidWorks model komada koji treba testirati na ovom kontrolniku pa smo jednostavno generisali potpuno "organski" oblik kontrolnika (prikazan iznad) - jer sa 3D štampom nismo morali razmišljati mnogo o tehnologičnosti izrade kontrolnika i o tome šta je racionalno, jer - sa 3D štampom sve je racionalno!
Testiranje kvaliteta kontrolnika
Izmena geometrije kontrolnika da bude u potpunosti u skladu sa komadom ne samo da će olakšati manipulaciju delovima (postavljanje i skidanje komada bez "sudara" sa kontrolnikom), već će i uštedeti materijal i vreme 3D štampe za izradu kontrolnika. Testirali smo i različite gustine ispune kontrolnika na "najtanjem" kritičnom delu. Obratite pažnju da smo dodavali jednostavno samo jedno rebro na "leđima" kontrolnika, i koristili unutrašnju ispunu različite gustine.
Testiranje mogućnosti 3D štampe
Kad smo već bili u tom poslu, testirali smo brzo i kako se ponašaju delovi komada izrađenog 3D štampom pri različitim uglovima. Karakteristično je da sa oštrijim uglovima zapravo dobijamo veću površinu svakog sloja štampe pa nije tako jednsotavno zaključiti šta koji su to uglovi pouzdani. Naravno, u praksi ćemo lako dodati i štampati ojačanje i oslonac za bilo koji ugao, ali 3D štampa je toliko brza i jednostavna da vam omogućava da zaista testirate svoje ideje...
Zašto Markforged 3D štampa
Mašina, softver i materijali napravljeni za proizvođače
Test komadi prikazani iznad štampani su u najjeftinijoj varijanti - PLA plastika na Sindoh 3D štampaču. Ali, to je bilo samo za potrebe brzog testiranja. Znali smo odmah da ćemo kontrolnik proizvesti na mašini i u materijalu koji su za to i namenjeni: Markforged 3D štampač i Onyx kao osnovni materijal. Pitanje je bilo samo da li ćemo kontrolnik armirati fiberglasom, kevlarom ili karbonom.
Eiger softver
Markforged za sve svoje mašine koristi profesionalni softver Eiger koji je specijalno razvijen kako bi dao punu podršku Markforged hardveru i materijalima za 3D štampu vrhunskog kvaliteta. Softver vam odmah obračunava potrošnju osnovnog materijala, potrošnju kompozitnih vlakana (ako su predviđena za štampu), kao i cenu materijala, to jest, cenu samog komada. Na narednoj slici možete videti i kako se parametri menjaju kad promenite geometriju komada.
Preciznost 3D štampe
Zahvaljujući kombinaciji industrijskih hardverskih rešenja za Markforged 3D štampače, Eiger softvera i odličnih materijala, Markforged 3D štampa može da odgovori na zahteve tolerancija koje se koriste u velikom broju slučajeva kontrole kvaliteta pomoću kontrolnika. U konkretnom primeru ključna tačka kontrolnika bio je pin (na slici u donjem desnom uglu kontrolnika), koji je mogao da se pravi direktno 3D štampom, ali je mogao i naknadno da se postavi tako što u toku štampe predvidimo rupu gde ćemo ubaciti metalni ili nezavisno štampani pin.
Ozbiljni materijali
Već na prvi pogled jasna je razlika između kontrolnika štampanih na Markforged mašinama i na drugim uređajima za povoljnu FFF/FDM 3D štampu. Preciznost površina, oštrih i zatupljenih ivica, rupa i pina, jasno se vidi na fotografiji. Ono što se ne vidi, jeste da je ceo kontrolnik armiran kontinuiranim vlaknima fiberglasa tako da može da izdrži brojna ponavljanja procesa kontrole u svakodnevnoj eksploataciji.
Napomena: igrali smo se za sebe, ali smo klijentu isporučili komad u obliku u kom je dostavio model.
3D štampa velikih kontrolnika u autoindustriji
primer jednostavne optimizacije 3D štampe za 10-50 puta efikasniju proizvodnju potrebnih kontrolnika
Standardizacija rešenja u vašem 3D softveru
Glavni problem jesu nepogodne dimenzije koje utiču na potrošnju materijala, kvalitet delova (torzija i sl) i naročito mala brzina FDM 3D štampe (posebno po Z osi).
Zato je potrebno radni prostor i standardne elemente definisati u vašem 3D softveru:
3D model proizvoda
3D model radne površine sa linijama i otvorima ili pinovima za montažu ramova
3D model ramova sa otvorima ili pinovima za montažu
raspored ramova ili slične konstrukcije koja će na brz način rešiti različite visine po Z-osi..
Naravno, prethodno ste izradili standarde ramove u više visina, u više komada za svaku visinu, da se za par minuta postave za svaku geometriju..
Ovo je samo jedan primer..
Pre modela za 3D štampu
Jednostavno u 3D softveru definišete grubi okvir vašeg kontrolnika od standardnih elemenata koje imate već modelovane u softveru i fizički napravljene i spremne za montažu za svaki novi posao:
radna površina
položaj komada u prostoru
položaj ramovske ili druge konstrukcije iz delova koje već imate napravljeno, sa rupama za montažu na radnoj površinu
Tako lako dobijate jasnu poziciju za jednostavno dodavanje nedostajuće geometrije između ramova i položaja komada za dobijanje 3D modela kontrolnika.
Možete i dodati oznake u model za 3D štampu - prema osama-linijama na kojima se kontrolnici nalaze, ili prema sličnom standardu koji usvojite u procesu rada da biste smanjili nesporazume i greške u finalnoj montaži kontrolnika.
3D štampa i montaža kontrolnika
U softveru ste lako izmodelovali i segmentirali elemente kontrolnika za štampu..
Preporuka je da na više štampača paralelno štampate ove manje segmente za 2-3-5 puta brži završetak rada.
Gotovi segmenti lako se montiraju na standardnu konstrukciju već predefinisanom vezom – sedlo sa donje strane, zavrtnji, itd.
Šta se dobija ovakvim načinom rada?
10-50 puta manja potrošnja materijala
10-50 puta brža proizvodnja kontrolnika
jednostavna popravka/izmena loših ili oštećenih segmenata
štampa rezervnih segmenata koji trpe najveća opterećenja za brzu zamenu i nastavak proizvodnje..
PREDUSLOVI ZA EFIKASNU PRIMENU 3D ŠTAMPE U PROIZVODNJI
Ne gubite radne sate na održavanje amaterskih mašina
Dobre mašine
+ Dobri materijali, jednostavan softver..
Profesionalni 3D štampači koji mogu da podrže intezivnu eksploataciju:
nema stalne zamene potrošnih delova slabog kvaliteta (npr dizne i sl)
automatizovani procesi nivelacije, dopune materijala, startovanja štampe, itd – jednostavna obuka i NKV radnika da skinu gotov deo i pokrenu novu štampu
zaštićeni materijali (kertridž, spremište za kertridž, kućište štampača) – što je naročito važno u radioničkim uslovima jer prašina, vlaga, oscilacije temperature oštete materijal, pa materijal ošteti hardver i ne može da štampa precizno i homogeno pa delovi lakše pucaju
zaštićena radna površina i ceo radni prostor – zatvoreno kućište da se ne praši, da ne trpi deformacije zbog razlika u temperaturi slojeva i spoljašnjeg prostora
Dobra organizacija rada
+ laka obuka, lako održavanje mašina i magacina
Pravilan odabir kombinacije mašina koje zajedno daju najbolje rezultate:
više identičnih mašina – isti rezervni delovi, jednostavna dodela svakog komada bilo kom štampaču, itd
više mašina istog proizvođača – optimizacija troškova kroz štampu određenih delova na određenom štampaču ili određenog skupa delova na određenom štampaču
više identičnih mašina za različite materijale – da bi se izbegli problemi neracionalne potrošnje materijala može da se definiše koji materijal stoji u kojoj mašini (vrsta materijala, boja materijala, itd), kako bi se uveo standard i pratili realni uslovi proizvodnje za svaki materijal (trajanje mašine, broj problema na komadima i mašini zavisno od materijala, itd)
Tražite efikasno rešenje za kontrolu kvaliteta?
Upoznajte SolidWorks Inspection
Inspection vam omogućava automatizovanu izradu FAI (First Article Inspection), PPAP, AS9102 i svih ostalih izveštaja koje želite da imate i vašem proizvodnom procesu i procesu kontrole kvaliteta, i to tako da uz minimalno angažovanih resursa dobijete kvalitet koji je zahtevan od vaših kupaca...
Primena 3D štampe za proizvodnju kontrolnika u proizvodnji