Qual era la sfida da superare?<\/h2>\n\n\n\n
Nei precedenti programmi di sviluppo dei veicoli, i condotti per sistemi come il Crew Temperature Control System venivano progettati utilizzando tubazioni flessibili che collegavano scatole di giunzione realizzate in lamiera. Questo approccio ha funzionato bene per molti anni e offre una soluzione semplice ed economica per i condotti dei veicoli. Nei programmi di aggiornamento dei veicoli come il programma Challenger 3 di Rheinmetall UK, questo approccio non \u00e8 pi\u00f9 praticabile a causa dei significativi\u00a0vincoli di spazio<\/strong>\u00a0e dell\u2019adattamento dell\u2019\u00a0architettura del veicolo<\/strong>\u00a0esistente.<\/p>\n\n\n\n Per componenti di condotti complessi potrebbero essere utilizzati diversi metodi di produzione, come lo stampaggio a iniezione o lo stampaggio rotazionale. Tuttavia, questi richiedono attrezzature costose e, per la\u00a0produzione a basso volume<\/strong>, il costo delle attrezzature \u00e8 significativo. Inoltre, nei programmi di sviluppo dei veicoli, i condotti dell\u2019aria tendono a passare attraverso molte iterazioni e spesso richiedono modifiche tardive, poich\u00e9 altri sottosistemi competono per lo spazio. Esiste quindi il rischio che le attrezzature debbano essere rifabbricate e che i componenti originariamente prodotti in tempo per i test debbano essere rifatti per la produzione del veicolo.<\/p>\n\n\n\n Tenendo presenti queste pressioni, la produzione additiva offre una soluzione. Non ci sono\u00a0costi di attrezzaggio<\/strong>\u00a0per i componenti, i\u00a0design possono essere modificati rapidamente<\/strong>\u00a0per adattarsi ad altri cambiamenti del sistema e la complessit\u00e0 dei componenti non aumenta i costi.<\/p>\n\n\n\n SLS e SLA sono stati entrambi analizzati in dettaglio per questa applicazione, con una decisione articolata a favore della scelta di FFF.<\/p>\n\n\n\n La prima considerazione riguarda la funzionalit\u00e0 richiesta ai componenti prodotti. In questa applicazione, esistono requisiti rigorosi per\u00a0ritardanza di fiamma, bassa generazione di fumo<\/strong>\u00a0e\u00a0bassa tossicit\u00e0<\/strong>. Le temperature operative superiori e inferiori hanno ulteriormente eliminato opzioni di materiale, lasciando candidati come PA2241FR (SLS) e ULTEM 9085 (FFF). All\u2019epoca non erano stati identificati materiali SLA idonei che soddisfacessero tutti i requisiti.<\/p>\n\n\n\n La finitura superficiale \u00e8 importante, non solo per l\u2019estetica del componente, ma anche per un buon flusso d\u2019aria all\u2019interno dei condotti. I componenti SLS e SLA hanno una finitura superficiale estremamente buona direttamente dalla macchina. La finitura superficiale dei componenti FFF pu\u00f2 essere pi\u00f9 ruvida e richiedere post-processing per migliorarla. I condotti devono trattenere bene l\u2019aria per evitare inutili cali di pressione. SLA e SLS producono pareti solide dei componenti, mentre FFF pu\u00f2 lasciare vuoti d\u2019aria che richiedono sigillatura o verniciatura per essere mitigati.<\/p>\n\n\n\n Erano necessarie grandi sezioni di condotti, ad esempio\u00a0400mm+<\/strong>, il che rendeva non adatte alcune delle macchine SLA pi\u00f9 economiche. Volumi di stampa maggiori con macchine SLS comportano costi significativi, mentre\u00a0le macchine FFF con volumi di stampa maggiori sono disponibili a costi inferiori<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Per questa applicazione di\u00a0produzione a basso volume<\/strong>\u00a0\u00e8 necessario un equilibrio adeguato tra costo e produttivit\u00e0. SLS pu\u00f2 essere altamente produttivo, ma comporta un elevato costo di capitale per attrezzature e infrastrutture. Anche le macchine SLA di grande formato possono essere altamente produttive, producendo rapidamente lotti di componenti, ma hanno anche un prezzo elevato. Le macchine FFF di grande formato ad alta temperatura possono essere pi\u00f9 convenienti rispetto a SLS o SLA, ma non offrono lo stesso livello di produttivit\u00e0 degli altri due processi.<\/p>\n\n\n\n Infine, si pone la questione se produrre questi componenti internamente o affidarli a un fornitore per la produzione. Si tratta di un\u2019altra decisione chiave che richiede di considerare il costo complessivo del programma, la preparazione della supply chain, l\u2019agilit\u00e0 produttiva richiesta e\u00a0il controllo del processo produttivo<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Per prendere una decisione, abbiamo dovuto valutare i pro e i contro di ogni tecnologia e stabilire se portarla internamente o affidarla a un fornitore.<\/p>\n\n\n\n I vantaggi dell\u2019esternalizzazione della produzione, come l\u2019assenza di spese in conto capitale e l\u2019accesso al know-how dei fornitori, sono stati superati dalla mancanza di fornitori qualificati disponibili, ad esempio con accreditamento Cyber Essentials +, dal minore livello di controllo della produzione, dal ritmo di apprendimento pi\u00f9 lento e dalle iterazioni pi\u00f9 lente dovute alla mancanza di accesso ai macchinari.<\/p>\n\n\n\n Sia SLA che SLS richiedono maggiori spese in conto capitale<\/strong>\u00a0e una\u00a0integrazione pi\u00f9 complessa<\/strong>\u00a0in officina.<\/p>\n\n\n\n SLS non \u00e8 riuscito a offrire una scelta di materiale adeguata che soddisfacesse tutti i requisiti e desse sufficiente fiducia per compensare la maggiore complessit\u00e0 del processo produttivo.<\/p>\n\n\n\n La supply chain del Regno Unito per componenti SLS in PA2241FR all\u2019epoca non era competitiva. Per l\u2019adozione interna, il processo era troppo costoso e non avremmo utilizzato la macchina a piena capacit\u00e0 solo con questi componenti. Se avessimo avuto requisiti di volume molto pi\u00f9 elevati, la produzione SLS interna avrebbe potuto essere pi\u00f9 competitiva in termini di costi.<\/p>\n\n\n\n Il\u00a0costo di capitale per FFF era sostanzialmente inferiore<\/strong>\u00a0rispetto alle altre opzioni, con un\u2019installazione in officina molto pi\u00f9 semplice, meno rischi per la sicurezza e\u00a0requisiti di formazione inferiori<\/strong>\u00a0da soddisfare. Rheinmetall UK aveva molta esperienza nell\u2019utilizzo di FFF per produrre prototipi come supporto alla progettazione. Questo know-how significava che l\u2019adozione di FFF per la produzione di componenti per uso finale rappresentava anche una sfida culturale e formativa minore.<\/p>\n\n\n\n La produttivit\u00e0 di FFF corrispondeva alla capacit\u00e0 produttiva richiesta da Rheinmetall UK nell\u2019ambito del\u00a0programma Challenger 3<\/strong>\u00a0e richiedeva uno spazio minimo in officina.<\/p>\n\n\n\n I punti deboli di FFF in questa applicazione possono essere mitigati in modo conveniente. Utilizzando la burattatura vibrante e la verniciatura dei componenti FFF ULTEM 9085, \u00e8 possibile realizzare un prodotto di buona qualit\u00e0 senza aggiungere costi significativi di capitale e per singolo componente.<\/p>\n\n\n\n Considerando insieme tutti questi compromessi, \u00e8 stato deciso che, per la produzione dei condotti, Rheinmetall UK avrebbe dovuto perseguire una strategia di produzione dei componenti\u00a0internamente<\/strong>\u00a0utilizzando\u00a0FFF<\/strong>\u00a0con\u00a0ULTEM 9085<\/strong>\u00a0, poich\u00e9 questa offriva la soluzione\u00a0pi\u00f9 conveniente, pi\u00f9 flessibile<\/strong>\u00a0e a\u00a0minor rischio<\/strong>\u00a0rispetto alle altre soluzioni esaminate.<\/p>\n\n\n\n A livello globale esiste una buona selezione di produttori che offrono stampanti FFF ad alta temperatura in grado di produrre componenti in ULTEM 9085. Durante il nostro processo di selezione, abbiamo considerato le offerte di diversi produttori.<\/p>\n\n\n\n Alla fine, la decisione di acquistare un\u00a0miniFactory Ignite<\/a>\u00a0si \u00e8 ridotta a:<\/p>\n\n\n\n Costo della macchina vs. produttivit\u00e0<\/strong> \u2013 La miniFactory Ignite era una delle macchine dal costo pi\u00f9 basso, ma offriva comunque un ampio volume di costruzione e un livello di produttivit\u00e0 competitivo.<\/p>\n\n\n\n Area di costruzione<\/strong> \u2013 per il prezzo della macchina,\u00a0miniFactory<\/a>\u00a0offriva un ampio volume di costruzione che consente la produzione in lotti. Questo significa che possiamo ridurre i costi di manodopera per la gestione delle stampe e utilizzare pi\u00f9 ore non presidiate per la stampa durante la settimana e nel weekend.<\/p>\n\n\n\n Sicurezza <\/strong>\u2013 Le macchine miniFactory sono prodotte in Finlandia e sono quindi state considerate a minor rischio informatico rispetto ad alcune macchine di altri produttori.<\/p>\n\n\n\n Costi operativi<\/strong> \u2013 miniFactory Ignite \u00e8 un sistema aperto, il che significa che Rheinmetall UK poteva acquistare materiale di alimentazione in grandi quantit\u00e0 direttamente dal produttore a prezzi altamente competitivi. Questo ha un impatto significativo sul costo per pezzo. Inoltre, il costo di propriet\u00e0 era inferiore. Erano necessari meno materiali di consumo, ad es. piastre di costruzione riutilizzabili, ugelli di lunga durata e un pacchetto di supporto conveniente. Tutti questi aspetti contribuiscono a ridurre i costi di produzione.<\/p>\n\n\n\n Supporto nel Regno Unito<\/strong> \u2013 non tutti i produttori di stampanti potevano offrire una soluzione di supporto con sede nel Regno Unito. Questo \u00e8 importante, poich\u00e9 i tempi di fermo macchina possono non solo influire sulla produttivit\u00e0, ma anche causare ritardi nel programma. 3DGBIRE<\/a> fornisce il supporto per\u00a0miniFactory<\/a>\u00a0nel Regno Unito e si trova a solo poche ore di strada dallo stabilimento Rheinmetall UK di Telford.<\/p>\n\n\n\n L\u2019acquisto e l\u2019installazione della macchina sono stati solo il primo passo per sviluppare e ottimizzare la capacit\u00e0 produttiva.<\/p>\n\n\n\n Avendo una macchina in officina, i nostri progettisti hanno potuto comprendere l\u2019impatto delle loro decisioni di progettazione e apportare rapidamente modifiche per migliorare sia la funzionalit\u00e0 sia l\u2019efficienza dei costi. Abbiamo inoltre potuto ottimizzare i profili di stampa per ottenere i migliori risultati.<\/p>\n\n\n\n La prassi nell\u2019ottimizzazione della produzione additiva \u00e8 normalmente quella di consolidare i componenti. Abbiamo scoperto che, per questa applicazione, era vero il contrario. Suddividendo i componenti e creando giunzioni, siamo riusciti a ridurre la quantit\u00e0 di materiale di supporto necessario o persino a eliminarlo completamente. Questo significava poter stampare i componenti pi\u00f9 rapidamente, con meno materiale e meno ore di manodopera per il post-processing. Ci ha inoltre permesso di raggiungere i nostri requisiti di produttivit\u00e0 con una sola macchina, generando risparmi significativi.<\/p>\n\n\n\n Siamo riusciti a ottimizzare i nostri layout di lotto e a definire l\u2019approccio di post-processing pi\u00f9 conveniente per l\u2019applicazione specifica.<\/p>\n\n\n\n L\u2019accesso ai macchinari ha inoltre reso molto pi\u00f9 semplice sperimentare soluzioni, ad esempio il metodo di giunzione ottimale, adesivi compatibili, approcci alla numerazione dei componenti, metodi di finitura superficiale e finiture di verniciatura. Sviluppare questa soluzione su misura nella supply chain sarebbe stato dispendioso in termini di tempo e costi.<\/p>\n\n\n\nPerch\u00e9 scegliere la produzione additiva per la produzione di condotti dell\u2019aria per veicoli?<\/h2>\n\n\n\n
Quale tipo di produzione additiva dovrebbe essere utilizzato? FFF, SLS o SLA?<\/h2>\n\n\n\n
Propriet\u00e0 dei materiali, resistenza, ritardanza di fiamma, bassa emissione di fumo e tossicit\u00e0, temperature operative superiori e inferiori<\/h3>\n\n\n\n
Funzionalit\u00e0 del prodotto \u2013 considerazioni chiave: finitura superficiale e tenuta all\u2019aria<\/h3>\n\n\n\n
Dimensione del componente<\/h3>\n\n\n\n
Produttivit\u00e0 vs. costo<\/h3>\n\n\n\n
Make or Buy<\/h3>\n\n\n\n
Conclusioni<\/h3>\n\n\n\n
<\/ol>\n\n\n\n
Perch\u00e9 abbiamo scelto miniFactory Ignite?<\/h2>\n\n\n\n
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<\/figure>\n\n\n\nCosa dovevamo fare dopo aver acquistato e installato il miniFactory Ignite?<\/h2>\n\n\n\n
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<\/figure>\n\n\n\nQual \u00e8 stato il risultato per l\u2019azienda?<\/h2>\n\n\n\n
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