Trong quá trình phát triển ô tô, các kỹ sư cần một số lượng lớn các công cụ sản xuất tùy chỉnh, chúng thường được thiết kế cho các nhiệm vụ và mô hình cụ thể. Chỉ riêng việc sản xuất hàng loạt Ford Focus đã cần tới hơn 50 công cụ lắp ráp khác nhau. Những công cụ này ban đầu được phát triển ở các nhà máy thí điểm và sau đó được in 3D tại chỗ ở tất cả các nhà máy ở châu Âu.

Việc mua sắm các công cụ này thông qua các nhà sản xuất bên ngoài đòi hỏi nhiều thời gian, tốn kém và làm chậm tiến độ phát triển. Để tối ưu hóa quy trình làm việc, nhóm sản xuất phụ gia của Ford đã tích hợp Ultimaker, BigRep và các máy in nhãn hiệu khác vào quy trình làm việc để thiết kế và sản xuất các công cụ lắp ráp như đồ đạc, đồ gá và dụng cụ đo lường. Nói chung, những công cụ này phức tạp về thiết kế, tiết kiệm chi phí, sản xuất nhanh và có thể được sản xuất trực tiếp tại chỗ.

Trong vài năm qua, phương pháp sản xuất của các công cụ phụ trợ này đã có sự thay đổi cơ bản: từ Volkswagen đến Boeing, robot, v.v., các nhà sản xuất hàng đầu đã nhìn thấy lợi ích của in 3D như một phương pháp sản xuất công cụ.

Tầm quan trọng của kẹp và đồ đạc

Tối đa hóa hiệu quả sản xuất và năng suất là mối quan tâm chính của các nhà sản xuất. Đồ gá và đồ gá là công cụ sản xuất phụ trợ được sử dụng để nâng cao độ tin cậy, độ chính xác và chất lượng của quá trình sản xuất, đồng thời giảm thiểu thời gian chu kỳ sản xuất và nâng cao an toàn cho người lao động. Về cơ bản, mục đích của đồ đạc, vật cố định và thiết bị hỗ trợ sản xuất là cung cấp các quy trình sản xuất chính xác, có thể lặp lại và có thể thay thế cho nhau trong khi giảm thời gian sản xuất và lỗi của con người.

1. Lịch thi đấu

Đồ gá là một công cụ dùng để đỡ và nâng đỡ chi tiết gia công, đồng thời dẫn hướng cho một công cụ cắt hoặc gia công cho một hoạt động cụ thể. Loại gá phổ biến nhất là gá cố định mũi khoan, giúp dẫn hướng mũi khoan đến vị trí mong muốn.

2. Dụng cụ

Vật cố định giữ, hỗ trợ và định vị chi tiết gia công trong quá trình gia công hoặc lắp ráp (nhưng không dẫn hướng dụng cụ cắt). Các kẹp thường được kết nối với máy và mỗi kẹp phải được cấu tạo để phù hợp với một bộ phận hoặc hình dạng cụ thể.

Đồ đạc và vật dụng cố định rất cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất và những lợi ích của chúng bao gồm:

1. giảm lãng phí

2.Cải thiện độ chính xác của quy trình và khả năng lặp lại

3. Giảm mức độ kỹ năng cần thiết (đồ đạc vận hành và đồ đạc)

4. nâng cao năng suất

Công cụ in 3D: phá vỡ truyền thống

Các phương pháp sản xuất truyền thống yêu cầu các đồ đạc và đồ đạc phải được điều khiển bằng số hoặc được hàn và lắp ráp thủ công. Quá trình này có thể mất vài ngày (hoặc vài tuần, nếu thuê ngoài), đặc biệt là vì các bộ phận gia công đòi hỏi lập kế hoạch chuyên sâu và người vận hành máy có tay nghề cao.

Không có gì ngạc nhiên khi sử dụng các phương pháp sản xuất truyền thống sẽ dẫn đến thời gian giao hàng lâu và chi phí sản xuất cao, ít có sự linh hoạt trong việc thay đổi thiết kế mới.

Tuy nhiên, in 3D là lý tưởng. Với máy in 3D, bạn có thể sản xuất đồ đạc và đồ đạc theo yêu cầu, giá thành chỉ bằng một phần nhỏ của chi phí vật liệu, và quá trình gia công có thể được lặp lại khi cần thiết.

Tại sao in 3D?

1. Thời gian dẫn nhanh hơn

Một trong những lợi ích chính của in 3D là tốc độ sản xuất một phần. Vì in 3D là một quy trình sản xuất kỹ thuật số sử dụng mô hình CAD 3D, tất cả những gì cần thiết là mô hình CAD huyền thoại và phần của bạn có thể được in trong vòng vài giờ.

Điều này có lợi rất nhiều cho việc chế tạo đồ gá và đồ gá. Trong sản xuất truyền thống, quá trình sản xuất khuôn có thể mất vài ngày hoặc thậm chí vài tuần và bao gồm nhiều bước xử lý. Tuy nhiên, với in 3D, hầu hết quá trình sản xuất được tự động hóa, ít cần sự can thiệp của con người và đẩy nhanh quá trình sản xuất.

Có rất nhiều trường hợp thực tế xảy ra: Volkswagen Autoeuropa, nhà máy sản xuất ô tô lớn nhất ở Bồ Đào Nha, đã báo cáo rằng họ đã tiết kiệm 89% thời gian nhờ các đồ gá và đồ đạc in 3D. Nghiên cứu do Stratasys thực hiện cũng kể một câu chuyện tương tự: Theo nhà sản xuất, đồ gá và đồ đạc in 3D có thể dẫn đến giảm thời gian chuẩn bị lên đến 90%.

Tốc độ mà đồ gá và đồ gá được sản xuất bằng in 3D có nghĩa là nó cũng lý tưởng cho nhiều lần lặp lại các cải tiến thúc đẩy thiết bị và thay đổi thiết kế mới.

Nói chung, nhiều lần lặp lại có thể được thiết kế và in trong cùng một ngày. Ngược lại, chi phí sử dụng các nhà cung cấp bên ngoài cao, thời gian sử dụng lâu và lợi ích của việc sản xuất phụ gia là rõ ràng.

Những lợi ích này có nghĩa là các kỹ sư không phải trải qua các chu kỳ phát triển kéo dài và thời gian chờ đợi lâu giữa việc nhận các lần lặp lại từ xưởng máy. Họ có quyền tự do và linh hoạt để thực hiện các thay đổi thiết kế trước khi sản xuất.

2. Giảm chi phí

Ngoài việc tiết kiệm thời gian, in 3D còn giúp giảm chi phí sản xuất rất nhiều. Thông thường, việc sản xuất xếp hình, đồ đạc và các thiết bị khuôn mẫu khác được gia công cho các nhà cung cấp bên ngoài.

Ngược lại, in 3D thách thức cách tiếp cận này bằng cách cho phép các nhà sản xuất đưa công nghệ vào bên trong. Chiến lược mới này - sản xuất công cụ nội bộ, khối lượng thấp - có nghĩa là các nhà sản xuất có thể cắt giảm chi phí thuê ngoài.

Ví dụ, Liberty Electronics, một nhà máy sản xuất theo hợp đồng ở Pennsylvania chuyên sản xuất các bộ phận lắp ráp cao cấp cho ngành công nghiệp hàng không và quân sự, tiết kiệm 85% chi phí cho các công cụ tùy chỉnh thông qua in 3D nội bộ chứ không phải thuê ngoài.

Hàng tồn kho là một lĩnh vực khác mà các nhà sản xuất có thể giảm đáng kể chi phí in 3D. Sản xuất phụ gia không cần lưu trữ công cụ và thiết bị, nhưng đạt được sản xuất theo yêu cầu, do đó, công cụ có thể được sản xuất khi cần thiết.

Cuối cùng, bởi vì in 3D là một quá trình cộng tính, không phải là một quá trình trừ, các nhà sản xuất có thể dễ dàng giảm thiểu lãng phí vật liệu, do đó giảm chi phí vật liệu.

3. Cải thiện công thái học

Vì đồ gá và đồ gá yêu cầu công nhân xử lý vật lý trên sàn sản xuất, nên việc chế tạo các bộ phận nhẹ dễ xử lý phải là ưu tiên hàng đầu của nhà sản xuất.

Ở đây, in 3D có thể giúp giảm cân rất nhiều. Ví dụ, vật liệu hiệu suất cao là lựa chọn thay thế tuyệt vời cho các quy trình cắt kim loại và cung cấp các tùy chọn nhẹ hơn. Công cụ nhẹ hơn cũng có nghĩa là công nhân trên sàn sản xuất dễ sử dụng hơn.

Sản xuất phụ gia cho phép các kỹ sư tạo ra các công cụ cải tiến để đáp ứng các yêu cầu chính xác của người lao động.

Bob Heath, một kỹ sư ứng dụng AM tại Eckhart, một trong những người đi đầu trong các giải pháp công nghiệp tiên tiến, nói rằng môi trường lắp ráp khắc nghiệt và các công việc lặp đi lặp lại có thể gây ra những tác hại đáng kinh ngạc cho nhân viên. Thiết kế các công cụ công thái học tùy chỉnh nhẹ hơn nhiều so với các công cụ được thiết kế truyền thống là lợi ích của quy trình phụ gia của Eckhardt.

Công ty tiếp tục nâng cao tính công thái học của các công cụ in 3D bằng cách tích hợp phản hồi của người dùng cuối, đồng thời làm cho nhiệm vụ của công nhân trên dây chuyền lắp ráp nhẹ hơn, an toàn hơn, lặp lại nhiều hơn và chính xác hơn.

Ví dụ, đối với một thợ lắp ráp, người phải lắp cần gạt nước trên những chiếc xe ô tô mới vào ga sau mỗi 45 giây, đây là một cơn ác mộng về công thái học.

Do đó, Eckhart đã hợp tác với Wuhan Yicheng 3D để phát triển một bộ gá in 3D, được đặt bên ngoài thân mô tơ của cần gạt nước và hỗ trợ người vận hành bằng cách hút dụng cụ này lên kính chắn gió của xe.

Vị trí cố định được tạo bởi bộ cố định mới cho phép các nhà lắp ráp lắp đặt các lưỡi gạt nước một cách nhất quán và loại bỏ mọi vấn đề về chất lượng hoặc công việc làm lại ở hạ lưu.

4. Nhiều loại vật liệu hơn

Từ nhựa và kim loại đến cao su và sáp, in 3D cung cấp nhiều loại vật liệu. In 3D đa vật liệu là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng, kết hợp các vật liệu để tạo ra vật liệu mới với các đặc tính cơ học nâng cao. Ví dụ, các bộ phận được in 3D có thể chịu nhiệt và hóa học hoặc có tính ổn định với tia cực tím.

Một trong những tác dụng quan trọng nhất của đồ đạc và đồ đạc là sự phát triển của các vật liệu hiệu suất cao như PEKK hoặc ULTEM và vật liệu composite, có thể tạo ra các bộ phận khuôn mạnh và nhẹ với các đặc tính cơ học được nâng cao.

5. Cải thiện hiệu suất

In 3D có thể giúp cải thiện hiệu suất của đồ đạc và đồ đạc bằng cách cung cấp một cách đơn giản hơn để tạo ra các thiết kế mới và cải tiến. Trước đây, việc đạt được mục tiêu này sẽ là một nhiệm vụ khó khăn do nỗ lực và chi phí cần thiết để sản xuất các thiết bị sản xuất mới bằng các phương pháp truyền thống.

AM có thể thêm các chức năng như số sê-ri, ngày sản xuất và các dữ liệu quan trọng khác để tăng cường quản lý và theo dõi hàng tồn kho.

Các thành phần được tách ra trong quá trình xử lý có thể được kết hợp với nhau trong quá trình in 3D. Điều này sẽ giảm thiểu không gian kẽ và sự tích tụ bụi và mảnh vụn không cần thiết (chẳng hạn như các công cụ gia công).

6. Tùy chỉnh

Cuối cùng, in 3D tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các sản phẩm theo yêu cầu. Cùng với khả năng tạo ra các hình học phức tạp, công nghệ này có thể dễ dàng được sử dụng để sản xuất các công cụ tùy chỉnh phức tạp mà nếu không làm được với các phương pháp sản xuất truyền thống.

Ford sử dụng máy in 1D khổ lớn (3m³) để sản xuất đồ gá và đồ đạc

Nếu số lượng phôi ít, chi phí sản xuất in 3D tương đối thấp; các công cụ này nhẹ hơn các phương pháp truyền thống và có thể thích ứng với các nhu cầu bổ sung nhanh hơn. So với chi phí của các công cụ truyền thống trong sản xuất thông thường, mỗi công cụ có thể tiết kiệm 1,000 euro cho việc in và lắp ráp các công cụ phụ trợ, chẳng hạn như đồ gá và đồ gá. Từ hợp đồng bên ngoài ban đầu, bao gồm cả thiết kế và sản xuất, kéo dài trung bình 10 tuần, đến nay, ngay cả những đồ đạc lắp ráp phức tạp cũng có thể được hoàn thành chậm nhất trong vòng 10 ngày. Máy in Bigrep pro3D mà Ford sử dụng ngày nay có kích thước khuôn là 1 mét khối, có thể được sử dụng để in các bộ phận công nghiệp lớn.

Ưu điểm của in 3D FDM nằm ở chất liệu. Một số lượng lớn vật tư tiêu hao và một loạt các đặc tính vật liệu cung cấp giải pháp chính xác cho các ứng dụng thực tế. Chỉ với một quy trình sản xuất phụ gia, thiết bị sản xuất có thể đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng và môi trường hoạt động đa dạng nhất.

Phạm vi vật tư tiêu hao và đặc tính vật liệu của chúng gần như vô tận: sức mạnh, độ đàn hồi, khả năng chịu nhiệt, sức mạnh, khả năng phục hồi và độ bền đều nằm trong phạm vi thay đổi có thể dự đoán được. Đối với công nghệ in 3D, điều quan trọng nhất là in được với chất lượng và số lượng mà không làm mất đi tính chất vật liệu.

Một yếu tố quan trọng khác trong việc sử dụng máy in 3D FDM là hệ thống tiêu thụ mở. Các công cụ sản xuất in 3D có thể được điều chỉnh riêng cho các vật tư tiêu hao có đặc tính vật liệu khác nhau từ các nhà sản xuất vật liệu khác nhau để đạt được các ứng dụng và sản xuất tương ứng của chúng. Tính năng này của máy in 3D đặc biệt nổi bật trong thiết bị sản xuất, công cụ và dụng cụ hỗ trợ lắp ráp, cho thấy tiềm năng đột phá của quá trình sản xuất phụ gia và đã mang lại những thay đổi mẫu mực. Đặc biệt là về công cụ lắp ráp, chương trình ứng dụng không chỉ rất đa dạng về hình thức mà còn có phạm vi ứng dụng rộng rãi.

Liên kết đến bài viết này ：Ưu điểm của công cụ in 3D trong sản xuất đồ gá và đồ gá so với các phương pháp sản xuất truyền thống là gì?

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Độ chính xác 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ cho gia công nhôm, berili, thép cacbon, magiê, gia công titan, Inconel, bạch kim, siêu hợp kim, axetal, polycarbonate, sợi thủy tinh, than chì và gỗ. Có khả năng gia công các bộ phận có đường kính lên đến 98 inch. và dung sai độ thẳng +/- 0.001 in. Các quy trình bao gồm phay, tiện, khoan, doa, ren, khai thác, tạo hình, khía, gia công phản lực, gia công kim loại, doa và cắt laser. Các dịch vụ thứ cấp như lắp ráp, mài không tâm, xử lý nhiệt, mạ và hàn. Sản xuất nguyên mẫu và số lượng thấp đến cao được cung cấp với số lượng tối đa 50,000 chiếc. Thích hợp cho năng lượng chất lỏng, khí nén, thủy lực và van các ứng dụng. Phục vụ các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, máy bay, quân sự, y tế và quốc phòng. sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.