Интервью с экспертом:системы и компоненты Dunlop Марк Стэтхэм о внедрении 3D-печати в качестве инструмента

Приспособления, приспособления и другие вспомогательные инструменты составляют основу любого производственного цеха. Однако на создание этих инструментов нередко уходят недели, что создает узкие места в производственном процессе.

Чтобы преодолеть это, компании все чаще применяют 3D-печать, чтобы ускорить изготовление инструментов. Британская автомобильная производственная компания Dunlop Systems and Components является одной из таких компаний.

Dunlop интегрировала технологию композитной 3D-печати Markforged в свой бизнес в конце 2018 года. Перенесемся на девять месяцев, и теперь компания занимается 3D-печатью деталей и прототипов инструментов всего за несколько дней.

В экспертном интервью на этой неделе Марк Стэтхэм, менеджер по производству и проектированию Dunlop, присоединяется к AMFG, чтобы обсудить процесс внедрения 3D-печати и то, как эта технология помогает оптимизировать отдельные области производственных процессов компании.

Не могли бы вы рассказать мне немного о Dunlop Systems and Components?

Dunlop Systems родилась из оригинальной компании Dunlop в 1960-х годах и начинала с производства всех типов подвесных систем. Это началось с мини-метро, ​​а затем, постепенно на протяжении десятилетий, мы внедряли пневматическую подвеску на платформы различных производителей автомобилей, включая грузовики Land Rover, GM, Isuzu и Renault, а также на специальные автомобили.

Совсем недавно мы вышли на более мелкие нишевые рынки, например, мы вышли на рынок скорой помощи (Renault, LDV) и рынок доступа для инвалидных колясок, где у вас есть автомобили, которые могут вместить инвалидные коляски.

В 2014 году мы переехали в специально построенное здание, и это дало нам возможность выйти на новые рынки под брендом Dunlop Systems.

Какие типы клиентов и отрасли обслуживает Dunlop?

В основном мы обслуживаем автомобильную промышленность. Например, мы производим автомобильные подвески для всех высококлассных автомобилей Land Rover, Discoveries и т. Д., А также делаем специальные автомобили Renault и Dennis.

Мы также обслуживаем железнодорожную отрасль; Bombardier - один из наших клиентов. Одним из продуктов, которые мы производим для этого сектора, являются клапаны.

У нас действительно есть клиенты, которые покупают наши продукты и используют их для перемещения машин, чтобы они могли поднимать машины в воздух, на пневмоподвеске и т. Д. перемещать его довольно легко.

Наши продукты также используются в промышленном секторе как для подавления вибрации, так и для подавления движения. Одно из необычных применений - использование гофрированных сильфонов для аттракционов на выставочных площадках, поэтому мы обслуживаем широкий спектр секторов.

Что побудило компанию рассмотреть возможность аддитивного производства?

Dunlop получает запросы и интерес от новых клиентов к установке наших систем пневматической подвески (ECAS) на их автомобили. Заказчикам требуется более короткое время выполнения заказа, от концепции до СОП, и в результате возникла необходимость ускорить все этапы процесса проектирования и производства.

Бюджетные ограничения довольно жесткие, потому что мы стараемся поддерживать нашу клиентскую программу без перерасхода средств. Мы также пытались профинансировать новые разработки, чтобы привлечь новых клиентов. Поэтому, когда меня отправили посмотреть на 3D-печать, я думал, что это поможет нам сэкономить деньги и, возможно, также поможет создать новый бизнес. Именно здесь мы впервые начали заниматься 3D-печатью.

Было ли сложно получить поддержку вначале, когда дошло до предложения идеи добавки, или с самого начала была вовлечена вся компания?

Инженеры нашего конструкторского отдела уже знакомы с 3D-печатью за несколько лет до этого.

У нас есть собственный испытательный центр, где мы проектируем и производим подвески, а затем подвергаем их испытанию на выносливость. Очевидно, что эти подвески должны длиться миллион миль. Они демонстрируют высокий уровень выносливости при высокой частоте и высокой скорости, и они работают там около двух недель, что имитирует срок службы узла подвески.

Когда наши инженеры впервые взглянули на 3D-печать, они обнаружили, что они не могут достичь такого срока службы с доступными материалами. Но мы не списали со счетов технологию.

В прошлом году мой директор подошел ко мне и спросил, приму ли я участие в онлайн-семинаре, чтобы узнать, можем ли и как мы можем использовать 3D-печать. Семинар, проведенный Markforged, продемонстрировал технологии и материалы, которые у них были, и, что более важно, то, как их использовали другие. Именно тогда я подумал, что 3D-печать может быть полезной и для нас.

Но чтобы действительно обосновать это с экономической точки зрения, мне пришлось изучить, какие детали подлежали ремонту, что требовало капитального ремонта или заменив, а затем сложите таблицу вместе с тем, во что это нам будет стоить.

Одни детали заменяются ежегодно, другие меняют при выходе из строя. Стало ясно, что наличие 3D-принтера на борту не заменит полностью весь инструментарий, потому что у нас есть инструменты, которые используются для интенсивного использования при высоких температурах и ударных нагрузках.

Но он собирался предоставить нам вариант замены. С учетом затрат на приобретение принтера и ежемесячных затрат на его эксплуатацию, я подсчитал, что мы легко увидим окупаемость инвестиций в течение двух лет.

Я составил список из примерно 100 деталей инструмента, которые, как я думал, мы могли бы заменить и которые требовали замены, или которые мы не могли себе позволить заменить. Исходя из этого, мы смогли оправдать затраты.

Примерно через три недели нам доставили принтер, и мы окупились в течение шести месяцев.

Каким был процесс развертывания технологии в первые дни?

Когда прибыл 3D-принтер, мы были готовы к работе примерно за час. Мы начали с рассмотрения списка наших самых важных критериев.

В тот момент мы не хотели, чтобы он работал в одночасье. Мы хотели сохранить простоту и сосредоточиться на простых инструментах, которые были в списке приоритетов.

Например, у нас есть высококачественные элементы подвески, которые устанавливаются на такие дорогие автомобили, как Bentley, Audis и Porsche. Один из наших основных клиентов покупает наши модули и добавляет свои собственные компоненты для создания полной пневматической стойки.

Поскольку это высококачественные автомобильные компоненты, у нас есть нейлоновые инструменты, чтобы удерживать их на месте во время процесса и защищать детали. Эти нейлоновые инструменты изнашиваются, пачкаются и выглядят не очень привлекательно, поэтому нейлоновые детали на замену были первыми, что мы напечатали. Мы заменили белый нейлон на Black Onyx от Markforged.

Это было хорошо принято, потому что мы получали запчасти сразу в течение нескольких часов. Обычно, если нам нужно заменить деталь, мы должны сначала найти чертеж, отправить его для получения коммерческого предложения и дождаться получения предложения от производителя инструмента, что может занять несколько дней.

На подготовку документов для поднятия заказа ушло от недели до двух. Затем на изготовление детали, в зависимости от того, насколько она сложна, может уйти еще неделя.

Вы ожидаете, что срок выполнения заказа составит минимум две недели, тогда как мы печатали детали ежедневно. Именно тогда наши коллеги в цехе действительно увидели преимущества 3D-печати. ​​

Самые первые напечатанные детали были очень простыми. Затем мы начали изучать детали и узнали, насколько легкими, но в то же время прочными были детали, напечатанные на 3D-принтере. Это открыло широкий спектр инструментов, которые мы могли заменить.

В первую неделю он был очень хорошо принят; цех приобретал запчасти за дни и часы, а не за недели. А поскольку мы являемся стандартом IATS, отделу качества требуется больше времени для проверки детали, чем для нас, чтобы ее распечатать.

Вы сказали, что начали просто. Изменилось ли ваше использование 3D-печати за те девять месяцев, что у вас был 3D-принтер?

да. Теперь мы можем изготавливать очень сложные детали и инструменты, и мы разработали методы крепления двух деталей, напечатанных на 3D-принтере.

У нас много мелких заказчиков, которые производят автомобили для инвалидных колясок. Мы наладили партнерские отношения с этими компаниями, и отчасти это связано с поддержанием их относительно небольших бюджетов. Другие более мелкие клиенты получали инструменты, которые мы использовали из устаревших инструментов; это не выглядело привлекательно, но все равно выполняло свою работу.

Теперь для этих клиентов мы можем печатать на 3D-принтере очень сложные рабочие удерживающие детали, которые плотно прилегают к их деталям и защищают их лучше, чем раньше. Это также означает, что мы можем доставить деталь к ним быстрее, с меньшим риском ее повреждения, потому что теперь это правильно спроектированный инструмент.

Мы также экспериментируем с различными техниками соединения. Например, поскольку мы формуем все наши продукты на месте, наш продукт должен быть расширен, прежде чем он попадет в процесс формования.

У нас есть расширяющая машина в цехе, которая обошлась нам примерно в 14 000 фунтов стерлингов. разрабатывать собственными силами. Мы называем ее «ракета», потому что она около двух метров в длину и около двух метров в высоту. Он направлен под углом к ​​оператору, поэтому оператор может легко загружать и выгружать продукт. Но реальная рабочая зона составляет всего около полуметра. Но именно приведение в действие этого механизма заставляет продукт расширяться.

Что касается рабочей области, мы напечатали на 3D-принтере полуметровую трубку, которая состоит из шести частей, которые мы соединили вместе.

Мы провели первую пробу расширения продукта в этой полуметровой трубе, а не на более крупной машине. Но этот прототип светильника стоит всего 600 фунтов стерлингов, что составляет небольшую часть стоимости.

Поскольку теперь мы являемся поставщиком нового производителя автомобилей, нам, скорее всего, понадобится около шести таких машин. Если это сработает, мы сможем сэкономить много денег.

Компании часто говорят нам о том, что им необходимы внутренние экспертные знания в области AM, чтобы иметь возможность успешно внедрить эту технологию. Вы столкнулись с этой проблемой?

В моей команде пять человек, и наш отдел обслуживает и обслуживает 3D-принтер. Все в нашем отделе быстро освоили технологию, и мы пробуем разные вещи.

Остальные отделы постепенно привыкают к технологиям. Например, мы напечатали датчики для нашего отдела качества. Отдел качества должен проверить, что некоторые детали находятся в пределах допуска. Поскольку они не очень важны, мы напечатали для них некоторые датчики на 3D-принтере. Итак, наш отдел качества принял на вооружение некоторые из этих инструментов, напечатанных на 3D-принтере.

Мы также создали несколько прототипов для нашей команды дизайнеров. Детали прототипа обычно очень дороги, потому что вы должны обрабатывать их либо из цельной стали, либо из цельного алюминия.

На пневматической подвеске транспортного средства обычно есть гетры, которые предотвращают попадание камней в подвеску и разрыв подушки безопасности. Этот гетр поддерживается на стойках с помощью пластикового хомута. Поскольку это прототип, его нельзя было отлить, потому что никто не стал бы проектировать форму для прототипа. Его можно было изготовить из цельного металла, но конструкция настолько сложна, что, вероятно, потребуется специализированный станок с ЧПУ.

В результате мы напечатали на 3D-принтере несколько прототипов воротников, и, поскольку это 3D-печать, мы можем добиться необходимого натяжения, поскольку оно должно скручиваться и двигаться вместе с транспортным средством. Это было довольно успешно.

Однако, если вы посмотрите на потенциально 50 000 автомобилей в год, то есть на 100 000 этих продуктов, это еще не совсем наша возможность, потому что у нас только один принтер. В настоящее время мы не занимаемся производством 3D-изображений.

Итак, сейчас команда разработчиков все еще занимается формованием этих деталей и приобретением формовочного станка для пластмассы. 3D-печать хорошо подходит для разработки, но это все еще медленный процесс.

Каким Dunlop видит развитие технологий? Считаете ли вы, что использование 3D-печати распространяется на другие приложения?

В настоящее время мы фокусируемся на инструментах, потому что нам нужно полностью воссоздать новую линейку инструментов в течение следующих 12–18 месяцев. Мы разрабатываем его с помощью 3D-печати.

У нас есть все текущие дизайны, которые хорошо подходят для нашей текущей линии. При 3D-печати вам нужно сделать небольшое преобразование, чтобы сделать деталь более прочной в определенных областях, и теперь мы можем добавить углеродное волокно. Так что на данный момент мы сосредоточены на этом.

Однако, поскольку мы разрабатываем детали подвески с 1960-х годов, у нас все еще есть клиенты, которые их покупают. Поэтому железнодорожная промышленность покупает наши регулирующие клапаны старой конструкции. Это элемент в корпусе, который использует базовую систему рычагов для перемещения воздуха из одной части поезда в другую, так что он наклоняется на поворотах. Его используют такие клиенты, как Virgin Trains и Bombardier.

Эта деталь была разработана в 60-х - начале 70-х годов. Оригинальная отливка из алюминия изнашивается, поэтому мы пытаемся восстановить эту отливку, что довольно дорого. Но есть также возможность распечатать тело на 3D-принтере, чтобы затем использовать систему. Это одна из возможностей. Для этого нам, безусловно, понадобится больше принтеров.

Еще мы изучаем, сможем ли мы переработать некоторые из наших продуктов из-за того, что формы стареют.

Что ждет Dunlop в следующем году?

Этот год будет для нас очень напряженным, так как нам предстоит запуск новой платформы для электромобилей. Мы также должны поддерживать наш растущий бизнес по системам ECAS для других производителей оборудования, получивших аккредитацию IATF 16949. Кроме того, мы сосредоточимся на важном вторичном рынке, который является для нас давней бизнес-моделью.

Наша компания будет уделять основное внимание крупносерийному производству OEM, небольшому послепродажному производству и дальнейшему развитию нашего промышленного ассортимента антивибрационных компонентов.

Что касается 3D-печати, мы перегружаем наш 3D-принтер - он не перестал работать. Поэтому мы также хотим приобрести новый принтер большего размера. Это означает, что у нас будет работать два принтера, что увеличит пропускную способность.

Чтобы узнать больше о Dunlop Systems, посетите: https://www.dunlopsystems.com/