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Interviste

Produzione di un robot per la consegna di cibo con la stampa 3D SLS

Savewo è un'azienda con sede a Hong Kong che si occupa di progettazione, sviluppo e realizzazione di prodotti. È stata fondata nel 2020 con lo scopo di creare attrezzature mediche per le iniziative di assistenza locale legate alla pandemia di COVID-19. A tre anni dalla fondazione, Savewo è diventata uno dei partner di produzione e sviluppo più ambiti e affidabili per le aziende di Hong Kong nei settori della robotica, dei dispositivi medici e altro ancora. 

Savewo utilizza diverse tecniche di produzione, sia tradizionali che moderne, per assistere i propri partner nelle fasi dalla progettazione alla produzione di massa. Di recente, Savewo ha aiutato Rice Robotics a realizzare in soli sei mesi centinaia di robot che includono migliaia di parti per utilizzo finale stampate in 3D, il tutto a partire da un singolo prototipo. 

Per raggiungere questo obiettivo, Savewo ha utilizzato una flotta di stampanti 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) Fuse 1+ 30W e il sistema di post-elaborazione Fuse Sift. La stampa 3D SLS offre un ciclo di progettazione più efficiente, maggiore libertà di design, tolleranza e precisione straordinarie e proprietà meccaniche ottimali grazie alla Nylon 12 Powder. Dimostrare di poter avviare la produzione di massa per un prodotto così tecnologicamente avanzato ha permesso a Savewo di superare la concorrenza e puntare ad ampliare la propria offerta.

Parti per utilizzo finale realizzate con la stampa 3D SLS
Risorse

Produzione SLS per utilizzo finale

La stampa 3D per utilizzo finale non è solamente possibile, ma ora, grazie all'ecosistema SLS Fuse, è anche più economica, agile e scalabile che mai. Visita la nostra pagina dedicata alla produzione SLS per confrontare i metodi, scoprire di più sui prezzi all'ingrosso della polvere e vedere come 15 aziende già utilizzano la serie Fuse. 

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Trasformazione dei problemi di produzione in opportunità

Robot di Rice Robotics

Il team di Rice Robotics era alla ricerca di un'azienda che potesse aiutarlo a realizzare l'impossibile in soli sei mesi.

Rice Robotics, altra azienda con sede a Hong Kong, progetta e produce sistemi robotici per i settori della consegna di cibo, della disinfezione e dell'ispezione. I design innovativi venivano realizzati in volumi ridotti; quando ha iniziato a cercare soluzioni per la produzione di massa, l'azienda ha riscontrato diversi problemi. 

Le difficoltà legate al controllo qualità, i problemi di comunicazione con la precedente azienda produttrice a contratto e le differenze tra il design previsto e i prodotti finali realizzati mediante stampaggio hanno spinto Rice Robotics a cercare un altro partner di Hong Kong. Aveva però un grosso vincolo: la nuova azienda produttrice avrebbe avuto a disposizione solo sei mesi per passare dal primo design alla produzione di massa.

Stampa 3D SLS: la svolta in soli sei mesi

Savewo sapeva che per raggiungere un simile obiettivo in così poco tempo non sarebbe stato possibile seguire un processo tradizionale. Ha quindi utilizzato la propria flotta di stampanti SLS della serie Fuse in tutte le fasi di sviluppo e produzione, dal design iterativo ai test funzionali, fino ai componenti per utilizzo finale.

Velocità di sviluppo

A Hong Kong e nella Cina continentale, dove le aziende produttrici di stampi sono molto numerose ed economiche, ordinare attrezzature e stampi a iniezione per i prototipi per il settore della robotica è un metodo valido di sviluppo iterativo. Tuttavia, Savewo sapeva che la stampa 3D era l'unico modo per completare il progetto in tempi così brevi. Le quattro Fuse 1+ 30W hanno permesso di stampare 24 ore su 24, 7 giorni su 7.

"I metodi di produzione industriali tradizionali richiedono tempi lunghi. Grazie alla Fuse 1+ 30W, possiamo stampare direttamente e, quando abbiamo bisogno di apportare delle modifiche, possiamo cambiare immediatamente il design e stamparlo nuovamente. In questo modo possiamo accelerare notevolmente l'intero processo di sviluppo e la parte stampata può essere installata sul robot per essere testata."

Feng, ingegnere del reparto di ricerca e sviluppo di Savewo

Libertà di design

Componenti complessi progettati da Savewo

La stampa 3D di parti per utilizzo finale ha consentito al team di progettare componenti complessi che non sarebbe stato conveniente realizzare con i metodi di produzione tradizionali.

Componenti complessi stampati di Savewo

Quando Savewo ha deciso di puntare sulla stampa 3D SLS, si sono aperte molte nuove possibilità. Le stampanti SLS della serie Fuse sono dotate di letti di polvere autoportanti che consentono di realizzare parti con sporgenze, sottosquadri, canali interni o altre caratteristiche di design che rendono costosi e difficili i metodi di produzione tradizionali. 

Stampando in 3D parti così complesse, Savewo non solo è stata in grado di produrre le revisioni durante la notte, ma è riuscita anche ad ampliare la portata e la funzionalità dei componenti robotici, creando design innovativi e organici. "Alcuni design di parti impossibili da produrre a basso costo con i metodi di produzione tradizionali possono ora essere realizzati in modo semplice e preciso con la stampa 3D SLS", ha dichiarato Zhong, ingegnere meccanico senior del reparto di ricerca e sviluppo di Savewo.

Tolleranze ridotte e controllo durante il processo

Stampa 3D SLS

La produzione di parti con la stampa 3D SLS semplifica l'allineamento delle parti e il controllo delle tolleranze.

Uno dei problemi principali incontrati da Rice Robotics con l'azienda appaltatrice precedente era la mancanza di uniformità tra design, prototipi, test beta e parti per utilizzo finale realizzate tramite stampaggio. La mancanza di precisione dimensionale durante queste fasi era dovuta alle numerose tecnologie utilizzate e alla mancanza di comunicazione chiara da parte dell'azienda produttrice. Inoltre, nella fase di design, le parti dovevano essere leggermente modificate per tenere conto del calore, del tempo e della dilatazione che si verifica durante il processo di stampaggio a iniezione industriale, con conseguenti differenze tra il design previsto e le parti finali.

Le dimensioni ridotte e la comunicazione chiare e aperta di Savewo hanno permesso al team di ingegneria di Rice Robotics di esprimere le proprie esigenze e di essere coinvolto quanto necessario durante la stampa. Le parti potevano essere riprogettate facilmente per la produzione additiva, dato che Rice Robotics poteva accedere facilmente ai mezzi di produzione, le stampanti della serie Fuse. Inoltre, non dovendo includere considerazioni di progettazione per lo stampaggio, Rice Robotics ha potuto mantenere coerenti i design delle parti in ogni fase del processo, dai prototipi stampati in 3D alle parti finali.

Produzione di parti per utilizzo finale con la Nylon 12 Powder

Le parti in Nylon 12 Powder sono stabili, resistenti e leggermente flessibili, proprietà ideali per le applicazioni di robotica in cui sono frequenti frizione e rimbalzi. 

Molte di queste parti finali vengono stampate per la produzione per utilizzo finale con le stampanti della serie Fuse. La stabilità e la resistenza rendono le parti in Nylon 12 Powder ideali per applicazioni robuste nel settore della robotica. Il nylon è un materiale noto ai team di ingegneria e le sue proprietà sono ampiamente conosciute. Credere che Savewo potesse raggiungere volumi di produzione di massa poteva sembrare un azzardo, d'altro canto Rice Robotics confidava nel fatto che le parti finali in nylon si sarebbero comportate come le plastiche stampate a iniezione. 

La robotica richiede molti assemblaggi funzionali e numerosi componenti che si uniscono tra loro con giunti funzionanti o cerniere fissate. La stampa 3D non è sempre stata in grado di creare parti sufficientemente robuste da resistere alle continue sollecitazioni, pressioni, torsioni e frizioni tipiche di un assemblaggio, ma le parti SLS riescono a farlo. Le parti in Nylon 12 Powder prodotte con la Fuse 1+ 30W possono essere stampate già con le filettature oppure possono essere filettate mediante viti inserite a caldo.

Savewo ha sfruttato questa capacità per unire molte parti, dimostrando la versatilità del metodo di fabbricazione e del materiale. "La Nylon 12 Powder ha una durezza e una tenacità sufficienti e buone proprietà meccaniche. La maggior parte delle nostre parti stampate in 3D presenta filettature. Utilizzando la Nylon 12 Powder per stampare direttamente le parti, non sarà necessario stringere o allentare molte volte le viti", ha affermato Chen, direttore del reparto di ricerca e sviluppo di Savewo.

Per il Rice 2, un robot da interno per la consegna di cibo, le parti di collegamento dello scheletro e della scocca sono state stampate con la Fuse 1+ 30W. Questi connettori devono resistere alle vibrazioni costanti prodotte dallo spostamento del robot, in quanto ne stabilizzano lo scheletro e la scocca. La flessibilità della Nylon 12 Powder la rende ideale per questo tipo di componenti stabilizzanti. Altre parti per utilizzo finale realizzate con la stampa 3D SLS per il Rice 2 sono il modulo atomizzatore (l'intero circuito stampato, la ventola, la fibbia del giunto), la presa d'aria e il fissaggio del sistema dell'unità di elaborazione centrale e del sistema di ammortizzazione.

Stampa 3D SLS

Anche i grandi componenti esterni dei robot sono realizzati con le stampanti della serie Fuse in Nylon 12 Powder e i test hanno dimostrato che sono in grado di resistere a pressione, urti e usura in generale.

Produzione di 50 robot a settimana in un contesto di sviluppo continuo

Lo stabilimento in-house di Savewo, dotato di quattro stampanti SLS Fuse 1+ 30W e di una postazione di post-elaborazione Fuse Sift, è in grado di fabbricare una quantità di parti per utilizzo finale sufficiente a produrre 50 robot Rice 2 a settimana. Inoltre, le parti stampate in 3D con la Fuse 1+ 30W offrono costanti opportunità di ottimizzazione, senza dover rilavorare le costose attrezzature per lo stampaggio.

Se avesse dovuto utilizzare il modello di fabbricazione tradizionale con stampi a iniezione, che comporta programmazione, verifica, modifica e altri passaggi, i tempi di consegna sarebbero stati di 45-60 giorni per ogni parte e modifica. Per questo progetto, tempi di consegna così lunghi e costi elevati rappresentavano un rischio inaccettabile. 

Il team di ingegneria di Savewo ha catalogato i fattori di certezza e incertezza del prodotto. Per le parti di grandi dimensioni con un alto grado di certezza presenti nella Rice 2, il team ha progettato gli stampi e optato per lo stampaggio a iniezione tradizionale, mentre la stampa 3D è stata utilizzata per le parti che avrebbero probabilmente richiesto più modifiche durante il processo di sviluppo.

La produzione con quattro stampanti SLS della serie Fuse consente a Savewo di consegnare 50 robot a settimana, anche in caso di modifica del design delle parti. 

Da Hong Kong al resto del mondo

La produzione di centinaia di piccoli componenti richiede che le stampanti della serie Fuse siano costantemente in funzione.

A Hong Kong, nonostante il settore immobiliare abbia prezzi molto elevati, gli edifici e le attività commerciali continuano ad aumentare. Le dimensioni e la portata delle stampanti della serie Fuse hanno permesso a Savewo di incrementare la produzione senza dover cambiare stabilimento o acquistare ulteriori spazi. Dopo aver acquistato la prima stampante, ne ha subito aggiunte altre tre per aumentare la produzione. Ora, con quattro stampanti Fuse 1+ 30W e una Fuse Sift, i team di ricerca e sviluppo e di produzione possono lavorare in modo rapido ed efficiente in ogni fase del processo di design. 

Il processo che ha condotto il robot Rice 2 dalla rilavorazione del design alla produzione di massa per utilizzo finale in un arco di tempo così breve ha aiutato Savewo non solo ad acquisire sicurezza sul funzionamento del proprio processo di produzione ibrida, ma anche a imporsi come leader tra le aziende innovative di Hong Kong. "Auspichiamo che Savewo possa diventare la culla dell'innovazione e della tecnologia a Hong Kong e promuovere lo sviluppo dell'industria 4.0 sull'isola. Ci auguriamo anche che Savewo possa ridare prestigio all'immagine di Hong Kong all'estero", ha dichiarato Ding, amministratore delegato di Savewo.

Le stampanti Fuse 1+ 30W possono aiutare le piccole aziende a ottenere grandi risultati. Questo sistema SLS è conveniente e offre un workflow accessibile e facile da usare, un catalogo di materiali affidabile e conosciuto, nonché le tolleranze e la precisione delle parti stampate a iniezione. Savewo ha sfruttato la scalabilità di questi apparecchi per raggiungere il successo in un mercato estremamente saturo e competitivo. 

Scopri di più sulla serie Fuse o contatta il nostro team per sapere come sfruttare i vantaggi della stampa 3D SLS per lo sviluppo e la produzione dei tuoi prodotti.

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