Повышение качества контроля: 3D-печатаемое оснащение повышает точность производства

Хорошо спроектированные приспособления и оснастка обеспечивают бережливое, эффективное производство, но инженерные затраты могут стать узким местом для небольших операций. Markforged демонстрирует, как их принтеры Mark Two могут трансформировать контроль качества, создавая высокопроизводительное оснащение методом 3D-печати.

Каждый принтер Markforged проходит строгий процесс контроля качества, проверяющий соответствие каждой подсистемы стандартам точной инженерии. Хотя тщательное тестирование гарантирует надежность, оно также увеличивает производственный цикл, ограничивая способность быстро реагирую на изменение спроса. Как быстрорастущая компания, гибкость для нас критична. Поэтому мы используем сбалансированный подход: эффективно валидируем подсистемы и вкладываем инженерные усилия только там, где они дают максимальный возврат. 3D-печать наших приспособлений и оснастки позволяет прототипировать, тестировать и внедрять улучшения за долю стоимости и времени традиционной механической обработки.

Яркий пример — приспособление для калибровки предварительной нагрузки экструдера из нейлона. Экструдер — ключевой компонент 3D-печати методом FFF (Fused Filament Fabrication). Для краткого обзора механики экструдера см. подробное руководство RepRap Squad.

Стабильное качество печати зависит от того, чтобы «щипковая система» каждого экструдера прикладывала силу в допуске. Эта сила создается парой пружин, предварительную нагрузку которых можно регулировать. Изначально мы калибровали экструдеры поздно в сборке, используя приспособление, спроектированное Филиппом, механическим инженером, специализирующимся на инструментировании станков. Приспособление, изготовленное из водорезанных и механически обработанных деталей, имело двухнедельный лид-тайм, требовало доработок на месте и часто нуждалось в переработке на нашем собственном ЧПУ-станке. Более того, большинство экструдеров от поставщика требовало регулировки, а их замеры в собранном принтере были громоздкими и замедляли производство. Мы решили создать приспособление для быстрого тестирования целых партий поступивших экструдеров с сохранением доступа к регулировочным винтам.

Ключевые цели дизайна: 1) быстрое инструмент ex-situ валидации, позволяющий операторам калибровать целые партии; 2) механизм пока-йоке, чтобы экструдер устанавливался только в одной ориентации, предотвращая ошибочную калибровку; 3) компактный форм-фактор 12×12 дюймов для производственного цеха.

Беннет, еще один наш механический инженер, создал итоговое приспособление. Система построена вокруг динамометра Omega DFG35. Экструдер вставляется в рецептакль; плавающий пружинный нажимной ролик направляет силу на щуп датчика. Датчик смонтирован на линейном направляющем, позволяя ему свободно двигаться вдоль оси ролика. Большой палец с плавающей головкой, завинченный в расплавленную латунную втулку, прижимает датчик к ролику без введения крутящего момента.

Беннет включил несколько особенностей, специфичных для 3D-печати. Используя технику «fiber striping» (полосатое волокно), он добавил волоконное армирование каждые 20–40 слоев, получив деталь, которая одновременно исключительно прочна и материалоэффективна. Рецептакль экструдера был напечатан как единая деталь — геометрия, которая потребовала бы множества дорогостоящих установок на ЧПУ.

Сегодня приспособление стоит в нашем производственном цехе, обеспечивая оптимизированный рабочий процесс контроля качества, экономящий время техников и позволяющий быстрее поставлять принтеры Mark Two клиентам.