Gyors prototípus-készítés: Ultimaker 2 - Tervezési idő- és költségmegtakarítás egy gépipari beszállító cégnél

A 3D-nyomtatás korábban elképzelhetetlen perspektívát tár fel a bonyolult alakú termékek gyártásában. Előnye, hogy akár egyetlen példány is gazdaságosan, gyorsan, szerszámkészítés és terjedelmes megmunkálógép-arzenál felvonultatása nélkül is elkészíthető. Ezért vált viharos gyorsasággal az egyedi termékek előállítóin kívül a sorozatgyártók prototípus-készítőinek kedvencévé is ez az egyre szélesebb körben elérhető technológia.

A vállalat

Az Egyesült Királyságban, a northamptonshire-i Corbyban működő Rockingham Manufacturing egy gépipari beszállító. A gyártási és prototípus-készítési igényeket kielégítő kis tételekre szakosodott cég a gépipari beszállítás minden területét lefedi a felületkezeléstől a hőkezelésen át a gyártásig. Tapasztalt mérnököket foglalkoztat, akik a kiváló minőségű szolgáltatások és termékek előállítására helyezik a hangsúlyt. A cég profilja az alapanyag, a gyártástechnológia és a rendelt mennyiség tekintetében is rendkívül széles. A titántól a műanyagig, a hengerelt szelvényektől az összetett öntvényekig és a rúdsajtolással előállított elemekig terjed, amelyeket akár egyedi prototípusokként, akár nagy mennyiségű tételekben képesek gyártani. A vállalat modern és teljesen felszerelt műhelyében mechanikai és elektromos/elektronikus összeállítást is végez különféle piaci szektorok számára a legújabb CAD-/CAM-technológiák felhasználásával.

1. ábra Az összeállításban használt alkatrészek az Ultimaker 2 3D-s nyomtatóval készültek

Eredeti koncepciók

Az alkatrészek és elemek szigorú követelmények szerinti gyártását jelentő alvállalkozói munka mellett a cég tevékenységének fontos része eredeti koncepciók kidolgozása is. A vállalat egyik ilyen projektje a tengerhajózáshoz kapcsolódik. A cég egy egyedi és szabadalmaztatott kialakítású, alacsony előállítási költségű hajóstabilizátort készített, ami a kis vízi járművek, például halászhajók stabilitását fokozza a tengeren. Jelenleg egy prototípusszintű koncepcióterven dolgoznak. A műszaki világban azonban a dolgok nem mindig mennek olyan könnyedén, ahogy az ember szeretné, ahogy arról Richard Scott, a Rockingham Manufacturing műszaki igazgatója is beszámol: „Az első prototípusunkat hagyományos megmunkálással készítettük, ami nagyon költséges és hosszadalmas folyamat. Egyrészt leköti egy kezelő munkaidejét, másrészt egy gépet is használnunk kell, amire egyébként feltehetően az aktuális ügyfélmegrendelések legyártásához is szükségünk lenne. Ez az első prototípus sajnos nem sikerült jól, ezért nekiálltunk az átdolgozásának. Jól ismertük a legújabb 3D-s nyomtatók egyre bővülő képességeit és kedvező árát, a projekt során így került a képbe az RS Components. Az RS jelentős beszállítónk az elek-tronikus és mechanikus eszközök terén, ezért úgy gondoltuk, a 3D-s nyomtatásban is igénybe vesszük a szakértelmüket.”

A tervezési ciklus

Richard Scott szerint a Rockingham mérnökeit lenyűgözték a nyomtató képességei: „Az Ultimaker 2 tökéletesen rávilágított a 3D-nyomtatásban rejlő lehetőségekre, valamint arra, hogy milyen módon és mértékben tudja előmozdítani a tervezési ciklust. A nyomtató segítségével nagyon gyorsan elértük a prototípuskészítés jelenlegi szintjét, és mostanra fél tucat különböző fejlesztési ciklust, iterációt tudtunk végrehajtani. Nagyon jó, hogy egyszerűen ki lehet nyomtatni az új verziókat, még úgy is, hogy a nyomtatás akár 20 órán át is tarthat. Amikor a kezünkbe foghatjuk a fizikai formában megjelenő prototípust, sokkal könnyebb újragondolni a tervet, és továbblépni a következő iterációra, amit – megint csak műanyagból – ki lehet nyomtatni, ahelyett, hogy újból fémekből és alumíniumból kellene megmunkálni.”

Richard elmondta: a projekt szerinti konstrukció meglehetősen bonyolult, mintegy 20-30 alkatrészből áll – márpedig ha egy elem módosul, akkor ez jelentős mértékben megváltoztathatja alkatrészek közti kölcsönhatásokat is, ami akár a koncepció módosítását is szükségessé teheti. Bár bizonyos nagyobb elemeket, például szárnylapátokat hagyományos módon gyártunk, ezek az elemek általában nem nagyon változnak. Ugyanakkor az Ultimaker 2 nyomtatási térfogata is lehetővé teszi meglehetősen nagy alkatrészek elkészítését – a legnagyobb elem körülbelül 200×200 mm-es –, ezért az esetek nagyjából 90%-ában már a 3D-nyomtatóval készítjük az alkatrészek prototípusait.”

2. ábra A cég tengerhajózási projektjében alkalmazott fő sebességváltó fejlesztési lépcsői egymás mellett

Rövidebb idő, alacsonyabb költség

A 3D-nyomtató használatával a Rockingham tetemes megtakarításokat ér el mind időben, mind a költségek terén. „A prototípusok hagyományos úton való elkészítése például akár tízezer fontos összegekre is rúghat” – magyarázza Richard. „Ennek a hajózási célú koncepciónak a második prototípusánál – és minden további iteratív lépésénél – a gyártási költség mindössze néhány száz font. A hagyományos módon végzett prototípuskészítés viszont akár egy hétre is leköt egy gépkezelőt. Ezen túlmenően a gépnek is az ügyfelektől érkező megrendelések teljesítése az elsődleges feladata. Illetve a másik oldalról is nézhetjük a dolgot: ha minden forgácsológépünk ügyfélmegrendeléseken dolgozik, akkor a projekt további előrehaladása akár több héttel is késhet. Ráadásul az, hogy az igen összetett kialakítású prototípusokat műanyagból formálhatjuk tökéletesre, nagyon hasznos a gépkezelők számára, mivel előre fel tudják mérni, milyen esetleges problémákkal kell majd számolniuk a végleges, fémből készült, megmunkált prototípusminták gyártásánál.”

3. ábra A projektben szereplő sebességváltótól balra az eredeti prototípus elemei láthatók, amelyeket hagyományos módon, három különálló alkatrészként megmunkálva készítettek el

3D-s jövő

A cég most más, elsősorban igen bonyolult kialakítású elemeket tartalmazó projektekben is szeretné kihasználni a nyomtató gyors prototípuskészítés terén megmutatkozó képességeit. A 3D-nyomtatás pedig idővel arra is megoldást kínálhat a cég számára, hogy egyes alacsony igénybevételű alkatrészeket akár fémből, akár műanyagból elkészítsen bizonyos egyedi vagy nagyon kis tételszámú gyártási feladatokhoz.

Az Ultimaker 2 nyomtató mindenesetre már most is nagyon hasznos megoldást kínál a gyors prototípuskészítésre, nem csak a Rockingham Manufacturingnél.

4. ábra Az Ultimaker 2 3D-nyomtató

Az Ultimaker 2

Az RS Components az új Ultimaker 2 asztali 3D-s gyorsprototípus-készítő gépet szállította a Rockinghamnek. A nyomtató szálhúzásos nyomtatási technológiával (Fused Filament Fabrication – FFF) többek között PLA- és ABS-anyagú műanyag szálakból készíti a tárgyakat, és a műszaki igények, valamint a prototípuskészítésben érdekelt felhasználók széles köre számára ideális, ideértve az ipari környezetben dolgozókat is.

A nyomtató főbb műszaki adatai: 300 mm/s nyomtatási sebesség, 20 mikronos rétegfelbontás, 230 x 225 x 205 mm‑es nyomtatási térfogat, 357 x 342 x 388 mm‑es teljes külső méret (a száltekercs nélkül).

RS Components Magyarország
Tel.: +36 1 580 2262
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
hu.rs-online.com

Még több RS Components

Címkék: 3D nyomtató | Ultimaker 2