Integrare la stampa 3D nella fabbricazione di macchine utensili: l'esperienza di A&M Tool
Nel campo della produzione la velocità è sempre stata sinonimo di successo. In uno scenario tecnologico in costante evoluzione, i produttori e i rivenditori di macchine utensili hanno la possibilità di integrare nuovi strumenti per migliorare la propria efficienza, ma si trovano di fronte alla sfida di scegliere una tecnologia che possa coniugarsi in modo affidabile e conveniente alla modernizzazione.
A&M Tool and Design ha assistito all'evoluzione dello standard di precisione ed efficienza per più di 65 anni. Nel 1948 l'azienda, allora a conduzione famigliare, ha esordito come fabbricante autonomo di macchine utensili di precisione. Oggi questa descrizione è ancora valida, ma naturalmente c'è stato qualche cambiamento: accanto agli operatori specializzati che azionano le classiche frese a controllo numerico Bridgeport, i macchinari del sistema PALLATECH di Mazak funzionano autonomamente 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Negli anni l'attività si è modernizzata introducendo una vasta gamma di nuove attrezzature da affiancare all'affidabile tecnologia tradizionale e alle soluzioni aggiornate per produrre parti e macchinari su misura per il settore aerospaziale, l'ottica e la robotica. Tra i clienti ci sono Boston Dynamics, LinkNYC, NASA, Goodrich e Corning.
Oltre all'attrezzatura di automazione della produzione su larga scala come PALLETECH, lo scorso anno l'azienda ha aggiunto una stampante 3D stereolitografica (SLA) desktop per accelerare i progetti e per supplire alla mancanza di personale nel team di ingegneri. Da allora le applicazioni della stampa 3D sono state integrate nell'attività: dalla prototipazione e dai modelli di comunicazione fino agli strumenti di rapida produzione e le parti per uso finale per macchinari su misura.
"La stampa 3D è diventata per noi uno strumento di valore inestimabile" afferma Guido Jacques, vice presidente delle operazioni di A&M. "Può sembrare banale, ma ci sta davvero permettendo di vedere le cose da un'altra prospettiva."
Il produttore di macchine utensili A&M Tool and Design si serve di una vasta gamma di tecnologie, dalle macchine a controllo numerico Bridgeport a una stampante 3D SLA desktop.
Aumentare la capacità di produzione con la stampa 3D
A&M Tool ha integrato tra i suoi strumenti la stampante 3D desktop Form 2 da meno di un anno per accelerare i flussi di lavoro della prototipazione e migliorare la capacità di produrre parti in-house a un costo accessibile.
Per sostituire efficacemente la prototipazione che altrimenti sarebbe eseguita tramite processi che richiedono maggiore manodopera o flussi di lavoro, la stampa 3D è al tempo stesso conveniente e precisa. Ryan Little, un ingegnere meccanico di A&M Tool, ha condotto una ricerca su quale stampante 3D corrispondesse meglio alle necessità dell'azienda, e ha scelto la Form 2.
"Una delle caratteristiche che cercavamo in una stampante 3D era la capacità di funzionare in modo abbastanza autonomo senza richiedere una formazione troppo lunga" afferma Little. "Possiamo usare alcune delle macchine a controllo numerico al piano di sotto, ma sono raramente disponibili, e programmarle per un progetto avanzato in Mastercam, o semplicemente cercare di farlo con il sistema di controllo, può richiedere ore. Avviare un progetto con il software PreForm di Formlabs richiede dieci minuti, ed è molto semplice."
Cambiare le attrezzature e le impostazioni delle macchine a controllo numerico può richiedere ore, mentre per preparare un progetto per la stampa 3D si impiegano meno di dieci minuti.
Ottimizzare la prototipazione delle attrezzature e accorciare i tempi dei feedback
Little e il suo team cercano costantemente nuove opportunità di migliorare i flussi di lavoro e i progetti servendosi delle parti in plastica stampate in 3D, che consentono di risparmiare sui costi. L'azienda ora si affida alla stampante per ridurre i margini di errore e accelerare i tempi, dalla prototipazione in fase di pre-produzione alla creazione di strumenti di produzione e la stampa di parti per uso finale dedicate a riparazioni rapide.
In molti casi è una scelta che si basa sui materiali: questa parte deve essere necessariamente in metallo? Un materiale a base polimerica può essere un valido sostituto?
"Ci sono moltissime cose che i nostri ingegneri possono mettere su un tornio. Possiamo ottenere un foro con uno specifico diametro in 20 minuti, e il risultato sarà molto accurato. Ma se c'è qualcosa che può richiedere cinque ore per la programmazione e dieci per la fabbricazione, la stampa 3D può essere una valida alternativa alla lavorazione meccanica" afferma Little. "È molto simile al mondo della lavorazione meccanica, dove un oggetto si può realizzare in alluminio, non necessariamente in titanio."
Il team di ingegneri di A&M Tool si serve regolarmente della stampante 3D Form 2 per la prototipazione, le attrezzature e molto alto.
Accelerare la prototipazione
Per la prototipazione, l'azienda ha cominciato a usare le stampe 3D per testare l'aderenza e la funzionalità. Grazie alla stampa 3D, Little e il suo team possono realizzare parti molto più velocemente e usare tutte le ore della giornata, programmando le stampe in modo che vengano eseguite durante la notte, così da poter usare le parti il giorno seguente. La stampante è particolarmente utile per realizzare forme geometriche che risulterebbero costose e richiederebbero molto tempo per essere prodotte da una macchina a controllo numerico.
"La stampante è quasi uno strumento di ausilio al CAD" spiega Little. "Facciamo molta prototipazione per diversi tipi di attrezzature. Se non avessimo la Form 2, molti prototipi rimarrebbero semplicemente in CAD finché non siamo pronti per la lavorazione meccanica, e ci sarebbero oggetti che non potrebbero mai essere realizzati o progettati per problemi di praticità."
Molte delle parti prodotte da A&M servono per lavori di fatica o per supportare carichi pesanti. Little usa spesso la Tough Resin di Formlabs per la prototipazione di parti dure e funzionali e assemblaggi che verranno sottoposti a brevi fasi di sforzo o di deformazione. Scopri di più sulle resine ingegneristiche di Formlabs o richiedi un campione gratuito per toccare con mano la qualità della stereolitografia.
Le macchine a controllo numerico richiedono tempo ed esperienza per essere programmate. Se una parte non necessita di essere costruita in metallo, la stampa 3D può essere uno strumento pratico per creare prototipi o strumenti di produzione in modo più veloce e a un costo ridotto.
Migliorare la comunicazione
Il team di ingegneri di A&M usa le stampe 3D anche per comunicare più efficacemente con operatori e saldatori, trasformando disegni complessi in modelli fisici. Capita sempre più spesso che siano gli operatori stessi a richiedere dei modelli.
"A volte vedendo una parte finita ci rendiamo conto che un foro era stato chiuso dalla parte sbagliata o che un particolare doveva essere dall'altra parte: sono errori impossibili da correggere. Quando si verificano, la parte è praticamente completata e bisogna ricominciare da capo" afferma Little.
"Abbiamo operatori validi in grado di interpretare disegni così complessi da rendere il processo molto fluido, ma anche i più esperti chiedono chiarimenti, soprattutto quando ci sono geometrie elaborate come i sottosquadri. Ora, se abbiamo un assemblaggio o un file SolidWorks, realizziamo un modello in scala della parte e glielo mostriamo, cosa che apprezzano molto. Sta diventando un'abitudine per l'intera azienda."
Dime e fissaggi in-house e parti per uso finale stampate in 3D
Il team di A&M si serve della stampa 3D non solo per la prototipazione, ma anche per la produzione di parti funzionali come fissaggi e varie parti per uso finale, dalle manopole ergonomiche alle macchine realizzate su misura, fino agli accoppiatori a ragno realizzati per riparazioni a breve temine per le macchine lucidatrici di lenti.
Ad esempio, quando un fornitore esterno ha consegnato un accoppiatore a ragno per una macchina lucidatrice di lenti delle dimensioni sbagliate prima di una grande fiera del settore, Little ha rapidamente progettato e stampato in 3D un sostituto in Durable Resin della misura corretta. L'accoppiamento stampato è stato usato per trainare un motore a due cavalli di una macchina per la smerigliatura.
Quando un fornitore esterno ha consegnato un accoppiatore a ragno per una macchina lucidatrice di lenti delle dimensioni sbagliate, Little ha stampato in 3D un sostituto in Durable Resin per risolvere rapidamente il problema prima della partecipazione a una grande fiera.
Dime, fissaggi e altri attrezzi di produzione personalizzati sono essenziali per una produzione pratica ed efficiente. Leggi la nostra guida sul designi di dime e fissaggi stampati in 3D per scoprire buone pratiche e approfondimenti operativi.
Aumentare le competenze e la capacità di produzione di macchine utensili con la stampa 3D
A&M Tool ha introdotto una stampante 3D meno di un anno fa e continua a trovare applicazioni innovative valide, nonché a sperimentare con nuovi materiali.
"La stampa 3D ci permette di fare molte cose che prima presentavano difficoltà per l'azienda, ad esempio geometrie che sarebbero un incubo da realizzare con una macchina" afferma Little. "È stato un vero vantaggio per l'azienda."
"Ne vedrete i benefici quando vi permetterà di fornire servizi che i vostri clienti neanche si immaginano al momento dell'acquisto. Siamo molto soddisfatti della Form 2, e siamo soddisfatti della decisione che abbiamo preso" afferma Jacques.
I produttori e i rivenditori di macchine utensili in tutti i settori stanno adottando la stampa 3D per aumentare l'efficienza operativa e ridurre i costi dell'esternalizzazione della produzione di parti come dime, fissaggi e attrezzature. Guarda il nostro webinar per scoprire di più sui vantaggi che la stampa 3D di materiali per la produzione può offrire alle aziende e su quali sono le buone pratiche da seguire per poter approfittare della libertà di progettazione consentita dalla stampa 3D nella costruzione di dime e fissaggi migliori.
