So verlagert UbeCube durch 3D-Druck von Prototypen, Vorrichtungen und Halterungen seine Fertigung in die USA
Für UbeCube, ein Start-up, das zusammenklappbare, stapelbare, modulare Lagersysteme für verschiedenste Anforderungen entwickelt, stehen Kosteneffizienz und Markteinführungszeit an erster Stelle. Um seine Ziele zu erreichen, hat das Team nicht nur die Entwicklung großer, funktionaler Prototypen ins eigene Haus geholt, sondern verlagert auch die Produktion in die USA.
„Wir arbeiten derzeit daran, die Produktion von Übersee auf unser Werk hier in Grand View, Missouri, umzustellen. Prototyping wird für uns immer wichtiger, da wir Werkzeuge schneller zur Verfügung haben.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
Von funktionsfähigen Prototypen bis hin zu Vorrichtungen und Halterungen für die Fertigung müssen Teile schnell produziert werden und hohen Anforderungen standhalten. Mit dem SLA-3D-Drucker (Stereolithografie) Form 4L von Formlabs kann UbeCube die benötigten robusten Prototypen in kürzester Zeit drucken, aber auch Vorrichtungen und Halterungen zur Automatisierung des neuen Werks in den USA.
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Ganz gleich, ob Sie schnelle Prototypen herstellen oder fertige Teile für die Endverwendung produzieren, wir stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite. Das Formlabs-Vertriebsteam besteht aus engagierten Fachleuten, die Sie und Ihr Unternehmen bei Bedarf mit professioneller Hilfe unterstützen.
Großformatige Prototypen betriebsintern herstellen
Als der Industriedesigner Isaiah Tarwater bei UbeCube anfing, umfasste das firmeninterne Drucklabor zwei Kunstharz-3D-Drucker aus dem Niedrigpreissegment. Er fügte zwei FDM-Drucker vom Typ Bambu Lab P1S hinzu, aber große Prototypen, die mit SLA gedruckt werden mussten, wurden nach China ausgelagert, oder für kürzere Lieferzeiten lokal in den USA. Der Druck im Ausland ist zwar kostengünstiger als das Outsourcing an amerikanische Unternehmen, doch die Lieferzeit kann viermal länger sein. Tarwater erkannte das Potenzial, das ein schneller, zuverlässiger SLA-3D-Drucker im Großformat für seinen Betrieb haben könnte.
Prototypen von funktionalen Teilen und Teilen für Fotos werden auf dem Form 4L erstellt.
Der Form 4L ist groß genug, um UbeCubes Kisten darin zu prototypisieren.
„Bevor wir den Form 4L bekamen, mussten wir oft Prototypen von großen Teilen erstellen, und zwar relativ schnell. Manchmal dauerte es einen Monat, bis die Teile bei uns ankamen, und es kostete 3000–4000 Dollar. Die gleichen Teile in den USA fertigen zu lassen, wäre sogar noch teurer, fünf- bis sechstausend. Da hat die Rendite des Form 4L nicht lange auf sich warten lassen – schon nach zwei Produktionsläufen hatte er sich ausgezahlt.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
Prototyping-Kosten
| Kosten pro Charge | Durchlaufzeit | |
|---|---|---|
| Ausgelagert nach China | 3000–4000 $ | ca. 1 Monat |
| Ausgelagert in den USA | 5000–6000 $ | ≥ 7 Tage |
| Betriebsintern mit dem Form 4L | 15–70 $/Teil* | < 1 Tag |
*Abhängig von der Größe, ohne Gerätekosten.
Tarwater, der bereits zuvor 3D-Drucker der Form-Serie verwendet hatte, entschied sich für den Form 4L aufgrund des Bauvolumens, der Zuverlässigkeit und der Formlabs-Materialbibliothek.
„Die Resin-Drucker von Formlabs sind mit Abstand die zuverlässigsten Drucker, an denen am wenigsten herumgebastelt werden muss. Diese Zuverlässigkeit und die Tatsache, dass wir keine Fehler beheben müssen, spart uns so viel Zeit, dass es schon fast lächerlich ist.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
FDM-3D-Druck wird für die ersten Prototypen, Passformtests und Tests der Handergonomie verwendet.
„Sobald wir Prototypen brauchen, die eine fotoreife Qualität haben oder bei denen wir die Formschrägen untersuchen und zuverlässig messen können, wechseln wir zum Form 4L. Wenn es um Teile geht, die funktionieren müssen wie Spritzgussteile, dann nutze ich auf jeden Fall SLA.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
Dieser Prototyp einer Utility Box wurde mit White Resin gedruckt, mit einem spritzgegossenen Polycarbonatdeckel.
Beim Prototyping auf dem Form 4L wird das Allzweckharz Black Resin für Teile verwendet, die keiner Spannung oder Torsion ausgesetzt werden, aber möglicherweise eine Vierteldrehung zur Befestigung erfordern. „Zu diesem Preis lohnt sich das“, so Tarwater. Ein weiteres Standard-Kunstharz, Clear Resin, wird für das visuelle Prototyping von Deckeln verwendet, die später aus Polycarbonat hergestellt werden.
Zuverlässigkeit von Form 4 und anderen Kunstharz-3D-Druckern unabhängig getestet
Der Form 4 von Formlabs erreichte in einer Untersuchung eines unabhängigen, weltweit führenden Produkttesters eine Druckerfolgsrate von 98,7 %. Eine vollständige Beschreibung der Testmethode und die Ergebnisse finden Sie in unserem Whitepaper.
Schnappverbindungen mit Tough 1500 Resin
„Die überwiegende Mehrheit unserer Produkte besteht aus Polypropylen, und mit Tough 1500 Resin können wir das sehr gut nachahmen.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
Dieser Prototyp eines Rahmendesigns für eine Kiste wurde mit Tough 1500 Resin auf dem Form 4L gedruckt.
Für funktionales Prototyping wird Tough 1500 Resin verwendet. UbeCube setzt vorwiegend zweiteilige Formen ohne Schieber ein. Das bedeutet, das Team legt den Fokus auf eine Formbarkeit von vorne nach hinten mit Schnappverbindungen. Daher ist die Fähigkeit, Prototypen mit Formschrägen und Schnappverbindungen herzustellen, so wichtig – ebenso wie die Möglichkeit, über Nacht großformatige Prototypen zu fertigen.
Ein Prototyp, gedruckt in Tough 1500 Resin. Sekundäre Komponenten der Utility Box bestehen aus spritzgegossenem Polypropylen.
Tough 1500 Resin ist ein robustes, widerstandsfähiges und duktiles Material mit Eigenschaften, die mit Polypropylen vergleichbar sind. Tarwater hatte bereits Tough 1500 Resin V1 verwendet, stellt jedoch fest, dass die verbesserte Formulierung wiederholten Zyklen ganz ohne Spannungsrisse oder Verformungen standhält.
Prototypen aus Tough 1500 Resin sind den wiederholten Zyklen gewachsen, die ein Prototyp durchlaufen muss, und bieten die Optik eines endgültigen, spritzgegossenen Produkts.
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Die Tackle Box
UbeCube’s Tackle Box hat Maße von ca. 32 x 32 x 10 cm und wurde auf dem Form 4L in Tough 1500 Resin prototypisiert. Die Tackle Box nutzt nahezu das gesamte Bauvolumen des Form 4L aus – 35,3 x 19,6 x 35 cm (24,2 l). Vor dem Form 4L wäre es unmöglich gewesen, Prototypen davon intern herzustellen. Da die Prototypen aus Tough 1500 Resin gedruckt werden, sind sie voll funktionsfähig.
Dieser Prototyp einer Tackle Box wurde mit Tough 1500 Resin gedruckt, das wiederholten Zyklen ohne Spannungsrisse oder Verformungen standhält.
Sekundäre Komponenten bestehen aus spritzgegossenem Polypropylen.
Der Deckel der Box hat einen Haltepunkt, der den Deckel offen hält, bevor er vollständig geöffnet wird. Ein funktionierender Prototyp ermöglicht es Tarwater, „die Reibung und den Widerstand bei jeder Iteration zu testen. Ein Viertelmillimeter könnte den Unterschied ausmachen, ob der Deckel oben bleibt, zufällt oder zu schwer zu öffnen ist. Das ist etwas, das wir gerade feinabstimmen und mit 3D-Druck testen.“
Kosteneffiziente Inlandsproduktion mit 3D-gedruckten Halterungen und Vorrichtungen
Die Tackle Box wird UbeCubes erstes Produkt sein, das vollständig in den USA entwickelt und hergestellt wird. Sie wird im Spritzgussverfahren in UbeCubes neuer Produktionsstätte hergestellt – mithilfe von Vorrichtungen und Halterungen, die ebenfalls auf dem Form 4L 3D-gedruckt werden.
„Wir können es uns nicht leisten, neun Monate bis ein Jahr darauf zu warten, dass ein Werkzeug in einer Fabrik im Ausland hergestellt ist. Wir brauchen es so schnell wie möglich. Wir sind bereit, diesen anfänglichen Mehraufwand zu betreiben, wenn wir durch die schnellere Markteinführung letztendlich sparen können.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
UbeCube arbeitet derzeit daran, die Produktion in die Vereinigten Staaten zu verlegen, und baut eine Fertigungsstätte direkt nebenan auf. Arbeit ist der teuerste Kostenpunkt der US-Fertigung – daher automatisiert UbeCube so viel wie möglich.
„Wenn wir für die Montage und Maschinenüberwachung eine Menge US-Arbeitskräfte einstellen müssten, würde sich das nicht rechnen – dann würden wir einfach im Ausland bleiben, selbst mit Zöllen. Einer unserer größten Antriebe und der Grund, warum es bis zur vollständigen US-Produktion etwas dauert, ist, dass wir einen weitgehend automatisierten Fertigungsprozess verwenden. Wir nutzen viele Ausrichtungsvorrichtungen und pneumatische Platzierungskomponenten. Mit Rigid 4000 Resin können wir zuverlässige Teile drucken, die Hunderte von Zyklen überstehen.“
Isaiah Tarwater, Industriedesigner, UbeCube
Um diese Automatisierung aufzubauen, müssen Halterungen und Vorrichtungen gedruckt werden, die Hunderten von Zyklen standhalten. Für diese Teile verwendet Tarwater Rigid 4000 Resin, ein glasgefülltes Harz, das eine ähnliche Steifigkeit wie PEEK- und PEKK-Thermoplaste bietet und hoch beständig gegen Hitze und Chemikalien ist.
Wie Sie Halterungen, Vorrichtungen und sonstige Fertigungshilfen betriebsintern 3D-drucken
Dieses Whitepaper erläutert die Prinzipien hinter der Produktion effektiver Halterungen, Vorrichtungen und anderer Fertigungshilfsmittel im eigenen Betrieb.
Mit Vollgas voraus
Produkte so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen, ist für ein agiles Start-up wie UbeCube entscheidend. Zusätzlich zum schnellen Prototyping von funktionalen Prototypen, die wie das Endprodukt aussehen, arbeitet Tarwater daran, Teilen Texturen hinzuzufügen, um die Effekte des Treibmittels nachzuahmen, das zur Texturierung einiger der spritzgegossenen Produkte verwendet wird. „Ein Produkt herstellen zu können, das so aussieht, wie es soll, anstatt wie ein 3D-gedruckter Prototyp, ist ziemlich wichtig“, erklärt Tarwater. Mit einem Prototyp in der Optik des Endprodukts können Fotos gemacht werden, bevor das Produkt zur Verfügung steht, was die Zeit bis zur Marktreife verkürzt.
Auch der 3D-Druck von Vorrichtungen und Halterungen auf dem Form 4L beschleunigt die Arbeit von UbeCube, indem er die Automatisierung der US-Produktion unterstützt und Arbeitskosten sowie die Zeit für die Werkzeugbeschaffung einspart.
Durch die Einführung des 3D-Drucks behält UbeCube die Kontrolle über die Fertigungsdauer, spart Kosten ein und minimiert die Markteinführungszeit seiner Produkte.
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