Blog

Markforged kompozit 3D nyomtatók egy hazai autóipari gyártó gyakorlatában

A hazai autóipari vállalatok a kezdetektől fogva úttörő szerepet játszanak a 3D nyomtatás nyújtotta lehetőségek kihasználásban.  Az additív gyártás igazi hozadéka számukra jelenleg nem a beépítésre kerülő alkatrészek nyomtatásában, hanem inkább olyan egyedi célszerszámok, jigek, ülékek és minőségügyi ellenőrző sablonok előállításában rejlik, amelyek a gyártási folyamatot teszik hatékonyabbá. Ezeken a területeken pedig két olyan fontos elvárás dominál, amiben a Markforged kompozit 3D nyomtatók remekelnek: a pontosság és a nagy szilárdság. Egyik nemzetközi, autóipari beszállító partnerünk mesélt róla, hogyan esett választásuk a Markforged kompozit megoldásaira, amelyekkel jelentős költség- és időmegtakarítást értek el már a felhasználás első hónapjaiban is.

 

A szóban forgó, németországi családi vállalkozás az elmúlt évtizedek alatt Európa egyik meghatározó autóipari beszállítójává vált. Hazai leányvállalatuk már több, mint 2 évtizede tevékenykedik Nyugat-Magyarországon, több európai, illetve tengerentúli és ázsiai gyártóegység mellett. Az évek során sok energiát fektettek fejlesztésekbe, hogy mindig a leginnovatívabb és legmodernebb technológiát felmutató termékkel tudjanak reagálni az autógyárak igényeire, így nem meglepő, hogy egy ideje 3D nyomtatással is dolgoznak. Az anyavállalatot egy Markforged X7 ipari kompozit nyomtató, míg hazai leányvállalatukat egy asztali Markforged Mark Two folyamatos szálerősítésre képes kompozit 3D nyomtató segíti a mindennapi munkában és a folyamatos innovációban. A magyarországi mérnökséggel beszélgettünk, akik feladata elsősorban az új termékek bevezetése szériagyártásba és a szériagyártás támogatása.

 

Mark Two 3D nyomtató

„Mindenképpen ajánlanánk a Mark Two 3D nyomtatót azon ipari felhasználóknak, akik magas színvonalú, pontos és erős, 3D nyomtatott alkatrészekkel kívánják növelni a hozzáadott értéküket vagy támogatni gyártásukat!”

 

 

Út a 3D nyomtatás felé

Az additív technológiák felé tett első lépésként egy közeli partnerük mérnöki és 3D nyomtatási szolgáltatásait vették igénybe. Az első sikerek után a költségmegtakarításnak, és a máshogy nehezen gyártható geometriáknak köszönhetően hamar rendszeressé váltak a gyárban a 3D nyomtatott ellenőrző sablonok.

3D nyomtatott minőségügyi ellenőrző sablon

3D nyomtatott minőségügyi ellenőrző sablon

 

A saját 3D nyomtató beszerzését az átfutási idők és a költségek további csökkentésének lehetősége támasztotta alá.

„Kollégáinknak a termelés fejlesztése közben egyre több olyan ötlete támadt, amelyet „jó lenne kipróbálni”, „milyen hasznos lenne látni élőben” vagy „pár napunk van kivitelezni”. Ezek a feladatok egy külső partner bevonásával extra költséget, extra időt jelentettek, saját nyomtatóval azonban akár már aznap is láthatóvá és tesztelhetővé vált mérnökeink elképzelése. Alapanyag költségen.” – mesélik.

 

 

Erős és pontos gyártás a Markforged 3D nyomtatóival

 

Az autóipari gyártók által leggyakrabban nyomtatott tárgyak olyan eszközök, ülékek és prototípusok, amelyeknek ellenállónak, erősnek és tartósnak kell lenniük. A németországi központban dolgozó kollégák először egy frankfurti expon találkoztak az egyedülállóan erős alkatrészek precíz gyártására specializálódott Markforged márkával. A meggyőző tesztek után döntöttek a Markforged csúcsgépe, a folyamatos szálerősítésre és munkaközi minőségellenőrzésre is képes nagyformátumú Markforged X7 mellett. A profi beüzemelés és kezelési tréning óta töretlen sikerrel használják a nyomtatót nagy volumenű projektek gyártásához.

 

A hazai csapat a központ jó tapasztalatai, és a FreeDee Printing Solutions-nél tett látogatásuk és tesztek után döntött a Mark Two modell mellett, amellyel már fél éve töretlen az elégedettségük:

 

„A nyomtatott alkatrészeknek főleg szilárdsági elvárásoknak kell megfelelniük, mivel a termelésbe kerülő eszközök nincsenek kímélve. A Markforged egyedülálló Onyx alapanyaga a piacon kapható egyéb szálakhoz képest erősebb és szívósabb, ráadásul a nyomtató képes folytonos szálerősítést is alkalmazni, ami a kritikus pontokon elhelyezve mindig meghozza a várt eredményt. Emellett számunkra fontos a méretpontosság is, amely szintén nem okoz problémát a Mark Two-nak.”

 

szakító próba eredménye kompozit 3D nyomtatott szakító próbatestek

 

A Markforged anyagminőségének teszteléséhez szakító próbatesteket is gyártottak 28% és 37% kitöltéssel, karbonszálerősítéssel és anélkül is. A teszten a folyamatos karbonszállal is erősített darabok átlagosan 3500N –t produkáltak rideg törés mellett, míg kizárólag Onyx alapanyagot használva az erők 870-900N között ingadoztak.

 

A nyomtatási minőség mellett kiemelték, hogy a Markforged felhő alapú szoftvere is nagy segítséget jelent a munkájukban.

 

„Az Eiger felhő alapú kommunikációjának köszönhetően a konszern összes nyomtatója egy nagy rendszert tud képezni, a fájlokat és az erőforrásokat így hatékonyabban tudjuk megosztani. Például egy németországi tervező kolléga az általa tervezett eszközt feltölti a felhőbe, beállítja a nyomtatási paramétereket, majd utasítást ad a magyarországi nyomtatónak a munka elvégzésére. Természetesen némi személyes kapcsolat így is elengedhetetlen, hiszen a nyomtatót felkészültségét személyesen kell ellenőrizni, de alapvetően egy 800 km távolságban lévő kolléga munkája jelenik meg nálunk a nyomtatási idő végén, gyakorlatilag helyi beavatkozás nélkül, ami bámulatos!”

 

A házon belüli kompozit 3D nyomtatás eredményei / Minőségügy

 

A magyarországi gyárban dolgozó Mark Two 3D nyomtató számára jelenleg a minőségügy támogatása a meghatározó irányvonal, főként erről a területről mutattak nekünk is példákat. A legkülönbözőbb ellenőrző eszközök készülnek az egészen egyszerű geometria ellenőrzéstől a valóságot 100 %-ban lekövető beépítési próbatéren keresztül a víz alatti nyomáspróbázó adapterekig. Mindezen eszközök még magasabb színvonalú gyártást eredményeznek, amelyet elégedett vevői visszajelzések támasztanak alá.

 

Az alább látható formákat gyártásközi ellenőrzésre használják. Ezeket a formákat előzőleg műfából vagy POM tömbből marták. Ezeknél bonyolultabb geometriák esetén azonban el lehet érni a klasszikus megmunkálás határait és nem lehet leképezni a teljes gyártóeszközt, ráadásul az ekkora méretű előgyártmányok elég drágák is voltak.

 

Gyártóeszköz ellenőrző sablonok

 

A lenti képen látható eszköz gyártás utáni ellenőrzéshez készült, és olyan alkatrészt váltott ki, amelyet korábban alumínium és rozsdamentes acél elemekből állítottak elő.

 

Késztermék ellenőrző sablon

 

A Mark Two 3D nyomtatónak a minőségügyi és reverse engineering célú 3D szkennelés során is hasznát veszik: az egyedi, feladatra tervezett befogók néhány óra alatt elkészülnek és nagyban hozzájárulnak a digitalizálás hatékonyságához.

 

 

A következő mércék gyártásközi és vágott termék hosszellenőrzésekhez készültek. Itt azt az előnyt is kiemelték, hogy a 3D nyomtatott alkatrészek nagyon könnyen színezhetők, elláthatók a szükséges jelölésekkel.

 

 

 

A házon belüli kompozit 3D nyomtatás eredményei / Protogyártás és termelés

 

A Mark Two a minőségügyi feladatok mellett a prototípusgyártó műhelyt is segíti.

„A gyártandó termékünkön az egyik alkatrészt nyomaték kulccsal 2kN-al kell meghúzni. Mivel ez nem széria körülmény, az alkatrészek megfogása nehéz volt. Karbonszállal erősített, formakövető szendvics sablonnal azonban sikerült a problémát orvosolni. A méretpontos nyomtatás kiválóan működő formát eredményezett pontos illeszkedéssel, kotyogás vagy szorulás nélkül.„

 

Szendvics befogó sablon

Szendvics befogó sablon

 

A termelésben új gyártóeszközök és a meglévő szerszámok fejlesztésében is hasznossá tették a 3D nyomtatót. Egy szerelő jig bemutatása közben például kiemelték, hogy az ötlet megfogalmazását követő másnapon a termelés már használni tudta az eszközt.  Az ilyesféle gyorsaságot pedig nehéz pénzben kifejezni.

 

A gyors reagálásra, a leállás, a csúszások elkerülésére már számos esetben nyújtott megoldást a 3D nyomtató. Legutóbb például elkerültek egy késést, ami az egyik beszállítójuk csúszásából adódott volna. Egy lemezalkatrész nem érkezett meg időben, amely miatt a szerszámgyártók elakadtak a munkában. Ehelyett másnap reggelre a 3D nyomtató legyártotta a kívánt komponenst és a gépgyártás zavartalanul folytatódhatott. „A gyorsaság itt sem kifejezhető pénzben, de ami fontosabb, hogy semmilyen más módon nem tudtuk volna a gépgyártó partnerünk kezébe adni a komponenst.”

 

3D nyomtatott lemezalkatrész

 

ROI, ROI, ROI

„A bemutatott alkalmazások csupán egy részét fedik a már kinyomtatott eszközöknek, amelyekkel az év első harmadában már a nyomtató árának 2/3 részét megspóroltuk, pedig ez a statisztika nem is követi a megspórolt időt és a megakadályozott csúszások által elkerült extra költségeket. A legtöbb nyomtatással a konvencionális gyártás árához képest fél áron tudunk megvalósítani projekteket. Egy, a valós beépítési körülményeket szimuláló üléket például a forgácsolt ajánlathoz képest 1/3 áron állítottuk elő másfél héttel rövidebb határidővel.”

 

A következő nagy projekt egy teljes, mechanikus szerszám kinyomtatása, amelyből az első prototípus már elkészült a németországi gyár X7 nyomtatóján. Ezt a szerelő szerszámot, ami jelenleg kb. 30 forgácsolt alkatrészből épül fel, itthon is ki fogják váltani 3D nyomtatással. A nyomtatott szerszám nem csak lényegesen kevesebb alkatrészből áll, de az ára is szembetűnően kedvezőbb. A megspórolt átfutási időt nem, kizárólag a gyártás árát számolva is a marás költségének felét megspórolják az előzetes számítások szerint.