Jako lider przemysłu tworzyw sztucznych, posiadający obszerne doświadczenie w zindywidualizowanej automatyzacji, firma Extol ma wyjątkową możliwość wykorzystania technologii HP Multi Jet Fusion 3D do pomocy klientom w zrealizowaniu procesów produkcji addytywnej pełnej wartości.
“Jesteśmy firmą produkcyjną, która ulepsza sposób wytwarzania wyrobów z tworzywa sztucznego, więc zastosowanie przez nas druku 3D ma sens” – mówi Andrew Roderick, Główny Inżynier ds. Zastosowań i Sprzedaży w Extol. „Ale połączenie wytwarzania addytywnego z naszym doświadczeniem w montażu elementów z tworzywa sztucznego i automatyzacji oraz dogłębnym zrozumieniem procesu innowacji produktowych daje Extol wyjątkową możliwość pomocy klientom w opracowaniu zastosowań o wysokiej wartości i przeniesienia ich do produkcji”.
Wprowadzenie
Extol Inc. to firma z branży technologii produkcyjnej, która usprawnia sposób wytwarzania wyrobów z tworzywa sztucznego. Firma ma swoją siedzibę w Michigan, USA i dostarcza technologię montażu elementów z tworzywa sztucznego, zindywidualizowaną automatyzację i usługi technologiczne dla klientów z wielu branż.
Firma Extol dostarcza wyposażenie i oferuje wiele rodzajów technologii łączenia tworzyw sztuucznych, w tym zgrzewanie laserowe, zgrzewanie tarciowe, zgrzewanie ultradźwiękowe, oraz zgrzewanie podczerwienią i zmiękczanie. Firma dostarcza części i wsparcie techniczne oraz oferuje inne usługi, w tym zindywidualizowane rozwiązania na obszarze automatyzacji, rozwoju procesów i produktów.
Ostatnio firma Extol dodała druk 3D do swojej gamy rozwiązań. Obecnie firma posiada trzy drukarki HP Jet Fusion 5210. Extol dołączyła tą innowacyjną technologię, aby pomóc klientom w wykorzystaniu unikalnych zalet wytwarzania addytywnego, jednocześnie dostarczając własne usługi o wartości dodanej.
- Sektor Przemysłu
Oprzyrządowanie ramion robotów (EOAT) - Cel
Wykorzystanie produkcji addytywnej w połączeniu z biegłością w zakresie tworzyw sztucznych i zindywidualizowanej automatyzacji do identyfikacji, poprawy i zatwierdzenia elementów oprzyrządowania ramion robotów. - Podejście
Wykorzystanie technologii druku HP MJF 3D do tworzenia złożonych i lekkich narzędzi ramion robotów taniej i szybciej, niż w przypadku obróbki CNC. - Technologia
Drukarka 3D HP Jet Fusion 5210
Wyzwanie
“Roboty występują powszechnie w branży automatyzacji z wielu przyczyn” – powiedział Roderick. „Te powtarzalne czynności wykonują lepiej niż ludzie, ale zapewniają też korzyści na obszarze instalacji dużych i skomplikowanych elementów. W przypadku takich zastosowań efektory muszą być silne, ale jednocześnie na tyle delikatne, aby nie odkształcić ani nie uszkodzić obsługiwanych elementów. Ich wytworzenie zazwyczaj wymaga wielu materiałów i procesów obróbczych, co zajmuje znaczną ilość czasu i zwiększa koszt wytworzenia narzędzi ramion robotów.”
W branży robotów oprzyrządowanie ramion robotów (EOAT) ma kluczowe znaczenie. Są to akcesoria montowane na końcach ramion robotów, które zazwyczaj mają kontakt z obsługiwanymi lub instalowanymi częściami i elementami. W branży automatyzacji roboty przemysłowe wykonują bardzo zróżnicowane operacje montażowe. W przypadku tych zastosowań EOAT są często skomplikowane i zdolne do jednoczesnego wykonywania wielu etapów procesu.
Jeden z klientów Extol posiadał skomplikowany element automatyzacji mocowany za pomocą ok. 20 plastikowych zacisków przyłączanych w różnych miejscach. Ręczna instalacja tych elementów wymagałaby od operatora obsługi każdego zacisku z osobna. Dzięki robotom możliwa jest jednoczesna obsługa kilku zacisków.
W przypadku tradycyjnych technologii produkcyjnych wytworzenie specjalistycznych EOAT wymaganych do takiego zadania było kosztowne i powolne. Wytwarzanie EOAT metodami tradycyjnymi wymagałoby zastosowania aluminium i obróbki CNC narzędzia z użyciem wielu konfiguracji i bloków.
Rozwiązanie
“Ściśle współpracując z klientem zastosowaliśmy systemowe podejście do ulepszenia produktu” – mówi Roderick. “Udane wykorzystanie druku 3D wymaga dogłębnego zrozumienia jego zalet. Im bardziej pomagaliśmy im myśleć poza ograniczeniami tradycyjnej produkcji, tym więcej odkrywali funkcji o wartości dodanej, które mogliśmy wykorzystać”.
W przeszłości projektanci automatyki firmy Exon byli ograniczani przez możliwości wytwarzania tradycyjnego.
Dzięki drukowi 3D części są wytwarzane warstwa po warstwie, dlatego nie podlegają tradycyjnym ograniczeniom projektowym. Umożliwiło to zespołowi Exol całkowite przeprojektowanie konfiguracji części. Oprócz zasadniczych możliwości łączenia plastiku, Extol oferuje wiele usług poprodukcyjnych dla części, w tym nakładanie powłok i inne wykończenia.
EOAT stanowiły zaledwie kilka części większego projektu tej zautomatyzowanej komórki produkcyjnej zawierającej 150 wydrukowanych elementów składających się z 98 unikalnych komponentów.
Wynik
“Kompleksowe elementy wymagające krótkiego czasu realizacji idealnie nadają się do wytwarzania addytywnego” – mówi Roderick. “Względnie duża ilość części oraz ich różnorodność w dzisiejszym
wyrafinowanym świecie narzędzi ramion robotów czyni z nich idealnych kandydatów pod kątem cyfrowego przepływu pracy. Dzięki podejściu systemowemu firma Extol może dodawać wiele innych funkcji zwiększających wartość, w tym upraszczanie części i narzędzia kontroli jakości, takie jak poka -yoke. Klienci otrzymują wytrzymałe części, łatwiejsze do zmontowania i o niższej wadze, dostępne szybciej i taniej.
Nowoopracowane rozwiązanie zapewniło szereg korzyści, a jedną z bardziej oczywistych była szybkość. Przy zastosowaniu obróbki CNC, wytworzenie narzędzia ramienia robota dla klienta zajęłoby około czterech tygodni. Dzięki unikalnej technologii drukowania HP MJF 3D, części można było wytworzyć w pięć dni, co oznaczało oszczędność 75%. Choć zaleta w postaci szybkości była wyraźnie widoczna w elementach gotowych, dodatkowo wzmocnił ją proces rozwoju produktu. W przeszłości zmiany projektowe opóźniłyby produkcję o dwa tygodnie. Dzięki nowemu podejściu zmiany można było wprowadzić w ciągu dwóch dni, tj. 80% szybciej.
Koszt również był ważnym czynnikiem. W przypadku produkcji tradycyjnej cena EOAT oraz elementów uchwytu wyniosła około $40 000. Nawet po uwzględnieniu końcowej obróbki i montażu, oprzyrządowanie zawierające elementy wytworzone addytywnie było o 50% tańsze, co oznacza oszczędność ok. $20 000. Redukcja kosztów była po części wynikiem lepszego projektu elementów, ale skuteczne osadzanie lub umieszczanie wielu elementów w komorze roboczej drukarki 3D również odegrało istotną rolę w zmniejszeniu kosztu każdego z elementów.
Dzięki zmniejszeniu ilości materiału i wbudowaniu punktów mocowania, całkowita waga końcowych EOAT znacznie zmalała. Chociaż nie był to podstawowy cel, ulepszenie to spotkało się z ciepłym przyjęciem, gdyż obecnie części wywierają mniejszy nacisk na wyposażenie, a operatorom łatwiej je zdejmować i wymieniać.
