Гонконгская компания Savewo, специализирующаяся на проектировании, разработке и производстве продукции, была создана в 2020 году для производства медицинского оборудования, необходимого для оказания помощи пострадавшим от COVID-19 в островном городе. За три года своего существования Savewo стала одним из самых востребованных и надежных партнеров по производству и разработке продукции для гонконгских компаний в области робототехники, медицинского оборудования и т.д.
Savewo использует сочетание традиционных и современных технологий производства, чтобы помочь своим партнерам перейти от разработки к массовому производству. Недавно компания Savewo совершила выдающийся подвиг, сотрудничая с компанией Rice Robotics, которая всего за шесть месяцев увеличила объем производства от одного прототипа до сотен роботов, включающих тысячи конечных 3D-печатных компонентов.
Для этого компания Savewo использует парк SLS 3D-принтеров Fuse 1+ 30W и систему пост-обработки Fuse Sift. SLS 3D-печать обеспечивает более эффективный цикл проектирования, большую свободу дизайна, превосходные допуски и точность качества, а также оптимальные механические свойства порошка Nylon 12. Доказав свою способность наращивать массовое производство такого технологически передового продукта, компания Savewo опередила своих конкурентов и намерена расширять свои возможности.
Превращение производственных проблем в возможности
Гонконгская компания Rice Robotics также разрабатывает и производит роботизированные системы для использования в сфере доставки продуктов питания, дезинфекции и инспекции. Несмотря на то, что их инновационные разработки применялись в небольших объемах, когда компания Rice начала искать решения для массового производства, она столкнулась с проблемами.
Контроль качества, разрыв связи между компанией Rice и предыдущим крупным контрактным производителем, а также различия между задуманным дизайном и готовой формованной продукцией — все это повлияло на решение компании Rice искать гонконгского партнера, который мог бы работать с ней. Единственная загвоздка – было мало времени, и у нового производителя было всего шесть месяцев на то, чтобы пройти путь от первой разработки до серийного производства.
SLS 3D-печать: спасение за 6 месяцев
Имея всего полгода на то, чтобы довести продукт Rice от разработки до производства, компания Savewo понимала, что традиционный процесс разработки продукта невозможен. Они задействовали свои SLS принтеры серии Fuse на всех этапах разработки и производства - от итеративного проектирования, функциональных испытаний до конечных компонентов в готовых роботах.
Скорость разработки
Для многих робототехнических компаний, особенно в Гонконге и материковом Китае, где производители пресс-форм находятся в непосредственной близости и стоят очень недорого, заказ оснастки и литье под давлением для изготовления прототипов является приемлемым методом итеративной разработки. Однако в столь сжатые сроки компания Savewo знала, что 3D-печать - единственный способ сделать все это. Три принтера Fuse 1+ 30W позволили им печатать круглосуточно и без выходных.
«Традиционные методы промышленного производства занимают много времени. С помощью Fuse 1+ 30W мы можем печатать напрямую, а когда нужно внести изменения, сразу же изменить дизайн и напечатать его снова. Это значительно ускоряет весь процесс разработки, а напечатанную деталь можно поместить на робота для тестирования», - инженер по исследованиям и разработкам компании Savewo, Фенг.
Свобода дизайна
3D-печать деталей конечного использования позволила команде разработать сложные компоненты, которые было бы нерентабельно изготавливать традиционными методами.
После того как компания Savewo решила перейти на SLS 3D-печать, перед ней открылись совершенно новые возможности. SLS 3D-принтеры серии Fuse оснащены самоподдерживающимся порошковым слоем, что позволяет изготавливать детали с выступами, подрезами, внутренними каналами и другими конструктивными особенностями, которые делают традиционные методы производства дорогими и сложными.
Благодаря 3D-печати таких сложных деталей, компания Savewo не только смогла в одночасье выпустить ревизию, но и расширить сферу применения и функциональность роботизированных компонентов, создав инновационные и органичные конструкции.
"Некоторые конструкции деталей, которые невозможно изготовить по низкой цене традиционными методами, теперь можно легко и точно реализовать с помощью 3D-печати SLS", - сказал Чжун, старший инженер-механик отдела исследований и разработок компании Savewo.
Жесткие допуски и контроль на протяжении всего процесса
Изготовление деталей с помощью SLS 3D-печати упрощает их выравнивание и контроль допусков.
Одной из основных проблем, с которой столкнулась компания Rice при работе с предыдущим подрядчиком, было отсутствие согласованности между проектами, прототипами, бета-тестами и конечными формованными деталями. Из-за множества используемых технологий и отсутствия четкой коммуникации со стороны производителя на этих этапах не соблюдалась точность размеров. Кроме того, в процессе проектирования в детали приходилось вносить незначительные изменения с учетом теплового, временного и температурного расширения, возникающего в процессе промышленного литья под давлением, что приводило к расхождениям между задуманным дизайном и конечными деталями.
Небольшие размеры Savewo и четкие, открытые линии связи означали, что инженеры компании Rice могли сообщать о своих потребностях и участвовать в работе принтеров в той мере, в какой это было необходимо. Детали можно было легко перепроектировать для аддитивного производства, поскольку у компании Rice был такой легкий доступ к средствам производства - принтерам Fuse. Кроме того, компании Rice не нужно было включать в конструкцию элементы для литья, поэтому дизайн деталей оставался неизменным на всех этапах процесса - от 3D-печати прототипов до готовых изделий.
Производство деталей конечного применения с использованием Nylon 12
Nylon 12 позволяет создавать прочные, долговечные и слегка гибкие детали - идеальное решение для робототехники, где детали подвергаются сильному трению и ударам.
Многие из этих деталей печатаются для конечного производства на принтерах серии Fuse. Прочность и долговечность деталей из порошка Nylon 12 делает их идеальными для применения в жестких условиях, например, в робототехнике. Nylon - привычный материал для инженеров, и его свойства хорошо известны. Компания Rice, возможно, и не верила в то, что Savewo сможет выйти на массовые объемы производства, но она могла быть уверена в том, что конечные нейлоновые детали будут вести себя как пластмассы, полученные литьем под давлением.
Робототехника требует создания множества функциональных узлов, в которых несколько компонентов соединены между собой рабочими шарнирами или крепежными петлями. 3D-печать не всегда справлялась с задачей создания деталей, достаточно прочных, чтобы выдержать постоянные нагрузки, давление, крутящий момент и трение, возникающие при сборке, но детали, напечатанные методом SLS, могут это сделать. Детали из Nylon 12, напечатанные на Fuse 1+ 30W, можно печатать с предварительно разработанной резьбой или нарезать винтовую резьбу с термовставкой.
Компания Savewo использовала эту способность для соединения многих деталей, доказав тем самым универсальность метода изготовления и материала. "Порошок Nylon 12 обладает достаточной твердостью, прочностью и хорошими механическими свойствами. Большинство наших деталей имеют резьбу. При использовании порошка Nylon 12 для прямой печати деталей не нужно будет многократно затягивать и ослаблять винты", - Чен, директор по исследованиям и разработкам компании Savewo.
Для робота Rice 2, предназначенного для доставки еды внутри помещений, соединительные детали его скелета и оболочки были напечатаны на Fuse 1+ 30W. Эти соединительные элементы должны выдерживать постоянную вибрацию, которую робот создает при "ходьбе", поскольку они стабилизируют скелет и оболочку. Гибкость порошка Nylon 12 Powder делает его идеальным материалом для стабилизирующих компонентов такого типа. Другими деталями конечного применения SLS на Rice 2 являются модуль распылителя (вся печатная плата, листовой вентилятор, шарнирная стяжка), воздухоотвод, а также крепление системы центрального процессора и системы амортизации.
Даже крупные компоненты внешней оболочки роботов печатаются на принтерах серии Fuse из порошка Nylon 12, и испытания показали, что они выдерживают давление, удары и общий износ.
Производство 50 роботов в неделю на фоне непрерывного развития
Завод Savewo, оснащенный четырьмя SLS 3D-принтерами Fuse 1+ 30W и станцией пост-обработки Fuse Sift, способен производить достаточное количество конечных деталей для выпуска 50 роботов Rice 2 в неделю. Что еще более важно, 3D-печать деталей на Fuse 1+ 30W обеспечивает возможность постоянной оптимизации без необходимости доработки дорогостоящей оснастки для литья.
Если бы пришлось работать по традиционной заводской модели и использовать для производства литьевые формы, что предполагает составление графика, отработку, внесение изменений и другие этапы, то время выполнения заказа составило бы 45-60 дней для каждой детали и каждой модификации. Для данного проекта такие длительные сроки и высокая стоимость означали неприемлемый риск.
Инженеры компании Savewo классифицировали определенные и неопределенные факторы в изделии. Для крупных деталей с высокой степенью определенности в Rice 2 были разработаны пресс-формы и использовано традиционное производство с литьем под давлением, а для неопределенных деталей, которые, скорее всего, потребуют многочисленных изменений в ходе разработки, была использована 3D-печать.
Производство на четырех SLS 3D-принтерах серии Fuse без остановки позволяет компании Savewoвыпускать 50 роботов в неделю, даже с учетом редизайна некоторых деталей.
Маленький остров, большая разница
Производство сотен мелких компонентов означает, что принтеры серии Fuse работают без остановки.
В Гонконге недвижимость стоит недешево, а здания и предприятия растут, а не уменьшаются. Размеры и масштабы принтеров серии Fuse позволяют компании Savewo наращивать производство без необходимости менять помещение или вкладывать значительные средства в увеличение площади. После приобретения первой машины компания быстро добавила еще три, чтобы увеличить объемы производства. В настоящее время компания располагает четырьмя принтерами Fuse 1+ 30W и одним Fuse Sift, что позволяет ее научно-исследовательским и производственным группам быстро и эффективно проходить все этапы процесса проектирования.
Весь процесс перехода от доработанного дизайна робота Rice 2 к его массовому производству в столь сжатые сроки помог Savewo не только обрести внутреннюю уверенность в работоспособности гибридного производства, но и утвердиться в качестве ведущего варианта для инновационных компаний Гонконга. "Мы надеемся, что Savewo сможет стать колыбелью инноваций и технологий в Гонконге и способствовать развитию гонконгской индустрии 4.0. В конечном итоге мы надеемся, что SAVEWO сможет вновь сделать визитные карточки гонконгского производства известными за рубежом", - Динг, генеральный директор компании Savewo.
Принтеры Fuse 1+ 30W могут помочь небольшим компаниям добиться больших успехов. Доступная по цене SLS система обеспечивает доступный, простой в использовании рабочий процесс, надежную и знакомую библиотеку материалов, а также допуски и точность деталей, изготовленных методом литья под давлением. Компания Savewo использовала масштабируемость этих машин для достижения успеха на высококонкурентном и переполненном рынке.
