Funkcionális prototípusok asztali SLA 3D nyomtatással többféle alapanyagból
Cég: Wöhler
Iparág: Gépészet
Profil: Nemzetközi gyártó méréstechnika területén. Az 1932-ben alapított családi vállalkozás ma már összesen több, mint 150 embert foglalkoztat a Bad Wünnenbergi központban és Németországon kívüli is.
Kihívás: Olyan prototípus megalkotása a termék öntésének és gyártásának előkészítésére, ami kinézetre és működésre is olyan, akár a gyártandó termék.
Megoldás: A Wöhler válallat a Form 2 SLA 3D nyomtató és két különböző Formlabs alapanyag felhasználásával funkcionális prototípusának kiemelkedő minőségű házat és rugalmas billentyűzetet készített. Ez a megoldás lényegesen pontosabb, gyorsabb és alacsonyabb költségű, mint korábbi prototípusgyártó megoldásuk, az FDM nyomtatás és az öntés ötvözése .
Eredmények:
- 70%-kal csökkent a gyártás előkészítésre fordított idő: 1 hétről 2 napra.
- 75%-os költségcsökkenés a prototípus készítésben
- A házon belüli 3D nyomtatás lehetővé tette Wöhler számára, hogy precíz, funkcionális prototípussal teszteljen, ezáltal a gyártási kockázatokat is jelentősen csökkentették
A Wöhler HF 5500 fa nedvességtartalom mérőműszer tervezése.
Profil:
A Wöhler méréstechnológiai berendezések nemzetközi gyártója. Ők fejlesztik és gyártják a Wöhler HF 5500 fa nedvességmérőt is: egy olyan eszközt, ami tűzifa és fa termékek (pl. gyújtós és faforgács) nedvességtartalmát méri. A HF 5500 fejlesztése során, Sebastian Leifels – a cég egyik terméktervezőjének – feladata volt, hogy tervezzen és létrehozzon egy olyan prototípust még a gyártás megkezdése előtt, ami úgy néz ki és úgy is funkcionál, mint a majdani kész termék.
“A tervezési folyamatnak ez a része borzasztóan fontos, hogy kivédjük vele a gyártás lehetséges hibáit. Utólagos módosítások a fröccsöntés során és a végterméken már drága mulatság, háromtól öt számjegyű euróba kerül. ”
A tervezési folyamat elején Leifels egy FDM 3D nyomtatót használt, ami nem volt képes az általuk elvárt finomsággal és pontossággal előállítani az eszköz házát és a billenytűzet rugalmas részeit. Ekkor fordultak a nagyfelbontású SLA 3D nyomtatás felé, amivel Leifels és csapata képes volt két különböző műgyanta alapanyag felhasználásával egy olyan funkcionális prototípust készíteni, amely heteket és költséget is spórolt a gyártás előkészítésére szánt időben.
Form 2 asztali SLA nyomtatóval készült készülékház és billentyűzet prototípus
Kihívás:
A fa nedvességmérő prototípusa több különböző alapanyagot igényelt, viszont az első FDM nyomat nem volt elég precíz, hogy a belső elektronikai berendezésekkel együtt megbízhatóan tesztelhessék. Az általuk használt FDM gép nem volt képes a rugalmas elemek gyártására sem, ami Leifels-től egy komplex tervezési folyamatot igényelt a öntőforma tervezéstől az öntésig, majd FDM nyomtatást és a rugalmas elemek külön öntését és hosszú utómunkálatokat, hogy minden elem felülete sima legyen.
“Ez a folyamat rendkívül sok időt igényelt és még így sem voltunk képesek elég jó részletekkel előállni. Mostanra leegyszerűsítettük a folyamatot, közvetlenül nyomtatunk részletes elemeket a Formlabs Form 2 SLA 3D nyomtatóval.”
Megoldás:
Ahhoz, hogy tudják tartani a határidőt, Leifels-nek sürgősen módosítania kellett prototípusán. Ehhez választotta a Formlabs Form 2 3D nyomtatót, amely SLA technológiát használ precíziós modellek nyomtatására néhány óra leforgása alatt. “A Formlabs desktop 3D nyomtatójával, a prototípusgyártás ideje napokról néhány órára redukálódott. Azzal, hogy különböző elemeket és a házat is elő lehet állítani ezen a nyomtatón, heteket csökkentett az egész fejlesztési folyamaton. ”
Leifels és csapata a Formlabs Black Resint használta a ház, és a Flexible Resint a billentyűk gyártásához. A billentyűknek akkor kell aktiválódnia, amikor a felhasználó megnyomja őket, tehát a gombok falainak nagyon vékonynak, ugyanakkor strapabírónak is kellett lenniük. Az FDM technológiával nyomtatott öntőformával és öntéssel ezt a szintű részletességet lehetetlen lett volna kivitelezni. Az FDM 3D nyomtatók egyébként flexibilis TPU anyagokkal is tudnak dolgozni, azonban a 25 mikronos felbontás, amelyet a Form 2 képvisel, a legtöbbnek kihívást jelent. Emellett az FDM technológiával szemben az SLA technológia rétegei között izotróp kötés alakul ki, és a nyomtatások felülete sokkal simább, fröccsöntött minőséget képvisel, amely a Wohler fejlesztése esetében elvárás volt.
Az összeszerelés és a prototípus befejezése csak egy napi munkát igényelt, míg az előző megoldásukkal a munka egy hetet igényelt volna.
Eredmények:
A Form 2 asztali 3D nyomtató lehetővé tette a Wöhler csapat számára, hogy növelje a prototípusgyártás feletti kontrollját és felgyorsítsa az egész tervezési folyamatot. Leifels az új géppel azonban képes volt a legfontosabb prototípus elemeket egy nap alatt előállítani. Így több lehetőség maradt arra, hogy különböző anyagokkal kísérletezzen a csapat a prototípus-készítés során, ami közelebb állhat a majd legyártani kívánt termék kész állapotához. Több idő maradt új ötletekre és módosításokra, hogy tökéletes lehessen a termék tervezése.
“A házon belüli nagyfelbontású 3D nyomtatás funkcionális alapanyagokkal, mint a Flexible Resin lehetővé tette számomra és a csapat számára, hogy széleskörű tesztelést végezzünk a prototípusokkal anélkül, hogy rongálódás vagy funkcionális akadályok álltak volna elő egyes elemeknél.”
Egy olyan gép használata, amely többféle anyagból is tud nagy precizitással 3D nyomtatni, új lehetőségek tárházát hozta a prototípus készítésen belül a Wöhler csapat számára. A Form 2-vel való 3D nyomtatás, nem csak időt és pénzt spórolt meg, hanem segített nekik jobb minőségű készterméket gyártani.
Végleges, funkcionális prototípus Form 2-vel 3D nyomtatva