Settore
Materiale
La sfida
Migliorare i processi di automazione con nuovi metodi di produzione di bracci robotici personalizzati e un repository di componenti principali.
Tecnologia
Risultati
Oggi CNC Würfel può contare su processi di produzione vantaggiosi in termini di tempi e costi sostituendo le attrezzature con componenti stampate in 3D con HP MJF.
LA SFIDA
Risolvere i problemi della precedente produzione delle pinze
CNC Würfel è specializzata nell'automazione e nell'ottimizzazione della produzione e dei processi per settori quali automotive e tecnologie mediche.
CNC Würfel ha iniziato a utilizzare la stampa 3D nel 2017 per realizzare componenti originariamente prodotte a fresa o tornio, tutte attrezzature che allungavano notevolmente i tempi di esecuzione. Dopo aver iniziato a stampare in 3D tutti questi componenti, è riuscita a ridurre i tempi di produzione e a stampare prototipi per testare l'operatività dei sistemi.
CNC Würfel si era posta un obiettivo ben definito: produrre in tempi decisamente più rapidi i suoi adattatori per pinze, componenti complesse preposte al prelievo degli articoli dai nastri trasportatori.
Con i processi di produzione tradizionali, realizzare una componente finita richiedeva dalle 8 alle 10 settimane. CNC Würfel ha progettato tre nuove coppie di dita di presa, che sono state installate sulla parte anteriore del robot affinché potesse afferrare più oggetti contemporaneamente.
Produrre un adattatore per pinza mediante fresa o tornio richiede solide competenze ed è una pratica che si rivela problematica in termini di progettazione della componente, di tolleranza del processo CNC, e di modalità per evitare scatti o strappi durante il posizionamento dei supporti esterni.
Un'altra esigenza di CNC Würfel era quella di integrare una componente principale nel sistema per semplificare l'ispezione oppure crearne una integrata e in grado di svolgere le ispezioni automaticamente. Questa componente doveva essere in grado di sopportare le influenze esterne sia da parte degli operatori che di natura atmosferica.
"I contesti e le modalità in cui è possibile utilizzare la stampa sono in continua espansione, e le possibilità sono praticamente infinite sia per le aziende che per i consumatori".
Oliver Würfel, Managing Director, CNC-Automation Würfel
SOLUZIONE
Progettazione di una pinza 3D e di componenti finite personalizzate
CNC Würfel ha deciso di produrre un adattatore per pinze stampato in 3D, una soluzione in grado di accorciare i tempi di produzione grazie a un processo semplificato.
"Alla fine, abbiamo prodotto tre modelli, da uno tondo a uno angolato", commenta Lars Weiß, responsabile della stampa 3D e delle vendite di CNC-Automation Würfel.
"Abbiamo applicato questi modelli al prodotto finito, attualmente utilizzato in tre dei nostri sistemi di automazione. L'adattatore stampato in 3D ha l'aspetto di una sezione di scatola con collegamenti a vite, fori per i collegamenti pneumatici e valvole di scarico. Si caratterizza per il design estremamente flessibile, che ci permette di semplificare le attività come mai avremmo potuto fare con la fresatura tradizionale".
Per quanto riguarda il deposito di componenti principali, CNC Würfel aveva immaginato una scatola di metallo, acciaio inox o un altro materiale resistente alle intemperie in grado di accogliere l'intera componente.
Successivamente, doveva piegare, tagliare, saldare e in qualche modo assemblare la scatola metallica per creare una barriera sagomata per proteggere le componenti al suo interno. Tuttavia, la progettazione e la produzione avrebbe comportato costi di circa 4.500 euro per scatola.
Per ovviare a questa problematica, ha adattato il progetto da stampare in 3D realizzando un disegno estremamente dettagliato della scatola delle componenti principali, composta da quattro parti: coperchio, base e due staffe per garantirne la stabilità.
RISULTATI
Produzione di pinze stampate in 3D vantaggiosa in termini di tempi e costi
Dalla progettazione alla componente finita, in genere la produzione di un adattatore stampato in 3D richiedeva dalle 8 alle 10 settimane, tuttavia con la tecnologia HP MJF i tempi di produzione si sono ridotti a soli 2 giorni, ovvero un risparmio di tempo di circa 2 mesi.
I costi di progettazione della pinza di presa stampata in 3D con HP MJF si attestavano tra i 1.500 e i 2.000 euro, con un costo di stampa 3D di 200 euro. I costi precedentemente sostenuti da CNC Würfel erano praticamente tre volte superiori. Con il nuovo metodo, l'azienda può contare su risparmi in termini di costi di circa il 66%.
Il repository delle componenti principali è stato stampato in 3D, raffreddato in 3 giorni e quindi montato in 3 giorni, per un tempo di produzione totale di poco meno di una settimana. I metodi impiegati in precedenza richiedevano tra le 8 e 10 settimane, con una riduzione complessiva delle tempistiche di 2 mesi.
I costi della produzione tradizionale erano di 4.500 euro. Con HP MJF, invece, i costi delle componenti stampate in 3D si aggirano tra i 150 e 250 euro, escludendo la progettazione, con una riduzione dei costi del 95%. Inoltre, il peso del deposito delle componenti principali stampato in 3D è diminuito dell'84%.
Vuoi saperne di più sulle soluzioni di stampa 3D HP?
- Tutte le immagini e i dati per gentile concessione di CNC-AUTOMATION WÜRFEL
- Le soluzioni di stampa 3D HP Jet Fusion che utilizzano materiale HP 3D High Reusability PA 12 garantiscono fino all'80% di tasso di riutilizzabilità della polvere in eccesso dopo la produzione, per la realizzazione di componenti funzionali lotto dopo lotto. Per il collaudo, il materiale viene invecchiato in condizioni di stampa reali e la polvere viene monitorata per generazioni nella peggiore delle ipotesi di riutilizzabilità. I componenti vengono quindi prodotti a partire da ogni generazione e sottoposti a test delle proprietà meccaniche e della precisione.