Jak druk 3D na halach produkcyjnych automatyzuje i przyspiesza pracę

Druk 3D istnieje od lat 80. XX wieku, ale w ciągu ostatnich 10 lat przeszedł radykalną zmianę, odchodząc od swoich podstawowych zastosowań jakim jest tworzenie plastikowych modeli i prototypów. Technologie addytywne są obecnie powszechnie używane do wytwarzania pełnowymiarowej odzieży, protetyki i produktów elektronicznych, ale ich potencjalnie największym zastosowaniem, są produkty przemysłowe. Jeśli branża druku 3D będzie nadal rozwijać się w takim tempie, komponenty industrialne, jakie znamy dzisiaj, mogą zniknąć za 10 lat.

Drukarki 3D pracują teraz z materiałami takimi jak tytan, stal, aluminium i miedź, co może „zmienić zasady gry”, jeśli chodzi o wytwarzanie części dla takich branż, jak motoryzacja i lotnictwo.
 

ZALETY DRUKU 3D

 
Zwiększona zdolność do innowacji w projektowaniu, oznacza, że firmy wyposażone w technologie druku 3D mogą podnieść funkcjonalności produktów bez ograniczeń związanych z metodami ich wytwarzania, umożliwiając iteracje znacznie szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Przekłada się to na skrócenie czasu wprowadzenia na rynek nowych produktów i mniejsze koszty rozwoju, z uwagi na fakt, że do wytworzenia produktu przy użyciu technologii druku 3D potrzeba znacznie mniej materiału – od 40 do 70 %, w porównaniu z metodami ubytkowymi.

Oczekuje się zatem, że drastyczne zmiany rynkowe, jakie generuje druk 3D, wpłyną najpierw na obrabianie CNC i formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych.

Poniżej komponenty przemysłowe wydrukowane w technologii HP MJF 3D z materiału HP 3D HR PA 11

WPŁYW DRUKU 3D NA AUTOMATYZACJĘ PRODUKCJI

 
Dzięki wdrożeniu druku 3D (Additive Manufactruring – AM) w sektorze produkcyjnym, kierownicy fabryk wprowadzają coraz większą automatyzację, która jest często motorem integracji na liniach produkcyjnych, z uwagi na redukcję kosztów pracy, ale nie jest to jedyny powód. Praca ludzka wiąże się z niespójnością i błędami, więc automatyzacja jest również wykorzystywana do zwiększenia kontroli jakości, co jest szczególnie ważne w przypadku dużych linii produkcyjnych.

Oszczędności nakładów pracy, jakie druk 3D może przynieść pracodawcom, są znaczne, a jednocześnie technologie addytywne wydają się być gotowe do stworzenia rynków dla nowych miejsc pracy, wymagających wyższych kwalifikacji. Innowacyjne i zautomatyzowane systemy zastąpią zatem nisko wykwalifikowaną siłę roboczą.
 

CASE STUDY HAVATEC

 
Havatec – dostawca urządzeń wykorzystywanych do sortowania i wiązania kwiatów, jest przykładem jak przyjąć nowy model biznesowy, oparty na produkcji z wykorzystaniem przemysłowej technologii druku 3D HP MJF 3D.

Element maszyny Wave wydrukowany w technologii HP MJF 3D

Firma stworzyła specjalną maszynę sortującą kwiaty wg rodzaju, długości i koloru, przyspieszając składające się z 5 etapów czynności, wykonywane dotychczas ręcznie i obarczone błędami. Pierwsze wydruki były wykonywane w technologii FDM i SLS i obejmowały prototypy wybranych części do nowej maszyny „Wave”. Niestety komponenty nie spełniały wszystkich wymagań mechanicznych, a materiały wykazały zużycie już na wczesnych etapach eksploatacji, więc inżynierowie Havatec eksperymentowali z kolejnymi technologiami addytywnymi, odkrywając w końcu HP MJF 3D. Wybrano ją ze względu na łatwość obsługi i zdolność do tworzenia lepszego środowiska pracy (ze względu na zamkniętą jednostkę konstrukcyjną) w porównaniu z innymi rozwiązaniami.

Autorska technologia HP oferuje ponadto solidne części z tworzyw sztucznych o bardzo dobrych parametrach mechanicznych, które mogą zastępować komponenty metalowe, przez co świetnie nadaje się nie tylko do prototypowania, ale produkcji gotowych elementów. W maszynie Wave ponad 200 różnych SKU części wraz z kopiami, zostało wydrukowanych w 3D przy użyciu materiału HP 3D HR PA 11 i zintegrowanych w jednej jednostce. Są to między innymi mechaniczne zespoły czujników elektrycznych, które zawierają jednostkę wyrównującą.

Komponent maszyny Wave, wydrukowany przez Havatec z materiału HP 3D HR PA 11 w technologii HP MJF 3D

WAVE MACHINE

 
Obecnie dzięki zastosowaniu technologii HP, Havatec wytwarza od 5 do 10 maszyn Wave rocznie, które pozwalają na sortowanie około 1900 pojedynczych kwiatów na godzinę, z obsługą tylko przez 3 pracowników. Wszystkie komponenty są wykonywane z materiału HP 3D HR PA 11 ze względu na jego zwiększone wydłużenie przy zerwaniu i udarność, co przekłada się na lepszą wydajność maszyny. Dzięki sile i trwałości HP 3D HR PA 11 testowane komponenty wytrzymały około 5 milion cykli.

Linia produkcyjna z maszyną Wave

Przejmowanie zautomatyzowanych systemów w produkcji ma miejsce już od jakiegoś czasu, a ostatnie osiągnięcia w druku 3D, technologiach skanowania oraz projektowaniu wspomaganym komputerowo (CAD) generują zmiany w procesach wytwarzania, wpływając na globalne rynki pracy, które prawdopodobnie ulegną poważnym przekształceniom. Masowa produkcja cyfrowa pozwala na tworzenie fabryk działających 24 godziny na dobę 7 dni w tygodniu, z mniejszym nadzorem człowieka, co eliminuje pomyłki i wpływa na zwiększenie ogólnej wydajności, jak to zresztą ilustruje przykład firmy Havatec, sukcesywnie rozszerzającej grono odbiorców swoich maszyn.