Più di 2000 parti alla settimana: come Form Auto rende possibile la produzione di massa

In un settore competitivo e in rapida evoluzione come quello della stampa 3D, a volte è necessario vedere per credere. Ecco perché la nostra officina di produzione ha stampato in 3D centinaia di migliaia di campioni e persino componenti per utilizzo finale per le nostre stampanti. Stampando simili volumi, abbiamo dimostrato la capacità di produzione del nostro ecosistema. Oggi, il nuovo ecosistema di automazione di Formlabs rappresenta un ulteriore passo avanti in termini di rendimento. 

L'officina di produzione Formlabs ha dimostrato che non solo è possibile utilizzare la stampa 3D per la produzione di massa, ma che con l'ecosistema di automazione è possibile anche semplificarla e renderla conveniente. Form Auto, un'estensione hardware per le stampanti, il Fleet Control, una suite di funzionalità software, e l'High Volume Resin System lavorano in sinergia per incrementare la produzione senza dover moltiplicare i costi della manodopera o lo spazio necessario. "La produzione in massa delle parti in officina è il modo migliore per passare ai fatti e utilizzare i nostri apparecchi nel modo in cui speriamo possano farlo altri produttori", dice Chris Pauwels, responsabile dell'officina di produzione Formlabs in Ohio.

L'officina di produzione Formlabs è uno stabilimento produttivo a Toledo, in Ohio, USA, che ospita 140 stampanti stereolitografiche (SLA) della serie Form 3 e più di 30 stampanti a sinterizzazione laser selettiva (SLS) della serie Fuse. "Stampiamo campioni che vengono richiesti dai clienti per valutare l'acquisto di una nuova stampante, ma anche parti che vengono utilizzate per produrre dispositivi Formlabs, come la Form Wash L, la Form Cure L, la Form 3L e la serie Fuse", afferma Pauwels. 

Gli ingegneri di Formlabs si affidano alle nostre stampanti SLA ed SLS sia per la prototipazione che per la produzione della prossima generazione di apparecchi. Alcune parti erano state originariamente stampate in 3D come soluzioni provvisorie durante le interruzioni della catena di fornitura dovute alla pandemia, altre perché in alcuni casi la stampa 3D è un'alternativa più economica allo stampaggio a iniezione. Il fatto di poter sfruttare la potenza di una flotta di stampanti SLA e SLS così ampia consente a Formlabs di produrre grandi quantità di parti per utilizzo finale e di immettere più rapidamente gli apparecchi sul mercato.

È possibile richiedere un campione standard stampato con ognuno degli oltre 40 materiali di Formlabs, indipendentemente dal fatto che si possieda o meno una stampante Formlabs. I campioni sono indicativi del caso d'uso previsto per ciascun materiale, dalle guide di foratura per il settore medico in Surgical Guide Resin agli ingranaggi funzionali in Durable Resin. 

Con 140 stampanti SLA e più di 40 materiali SLA, la gestione dello stabilimento richiede una supervisione meticolosa e un monitoraggio costante. Lo stabilimento segue un programma rigoroso che ottimizza le fasi di stampa e post-elaborazione, assicurandosi che siano il più possibile in linea con la giornata lavorativa del personale. Andrew Crane, membro del team Operations Excellence di Formlabs, ha lavorato all'ottimizzazione del programma e del flusso di lavoro del parco stampanti. "Abbiamo quattro team, uno composto da due gruppi per le stampanti Form 3+ con code di stampa diverse, stampanti Form 3L, stampanti Fuse 1+ 30W, e un team che si occupa di testare il processo. La nostra coda di stampa raggiunge talvolta anche 500 progetti", dichiara Crane. 

Prima dell'ecosistema di automazione, le stampanti necessitavano di più interazioni al giorno: bisognava preparare la stampante caricando una piattaforma di stampa e assicurarsi che fossero inseriti la cartuccia e il serbatoio giusti, ma anche rimuovere la piattaforma di stampa per trasferire le parti nella Form Wash una volta completata la stampa. Benché ciascun passaggio richieda meno di un minuto, per uno stabilimento produttivo con 140 stampanti SLA la maggior parte della giornata è dedicata esclusivamente a queste attività poco complesse, ma che richiedono molta manodopera.

Grazie alla Form Auto e all'ecosistema di automazione, queste attività brevi ma ripetitive vengono ridotte drasticamente. Form Auto sfrutta la tecnologia di rilascio rapido della Build Platform 2 per rimuovere le parti, poi reinserisce la piattaforma e prepara la stampante a un nuovo progetto, eliminando due passaggi manuali che prima avrebbe dovuto svolgere il personale. "È come se una sola stampante svolgesse il lavoro di cinque", afferma Pauwels. Grazie alla Build Platform 2 e Form Auto non è più necessario raschiare le parti dalla piattaforma di stampa e lavare i lotti uno alla volta.

Il personale dell'officina di produzione Formlabs può svolgere attività più complesse dedicando molto meno tempo alla rimozione delle parti, alla preparazione della stampante e al lavaggio dei singoli lotti. Nei casi in cui le parti sono pronte di notte o in assenza di personale, le nuove stampe possono partire automaticamente. Grazie alla Form Auto, nell'officina di produzione Formlabs le stampe non devono necessariamente fermarsi al termine della giornata lavorativa e durante il fine settimana. 

Il Fleet Control è una suite di funzionalità per Dashboard che ottimizza il modo in cui le stampe vengono messe in coda, assegnate e programmate in un ambiente di produzione con più stampanti. L'officina di produzione Formlabs ospita 140 stampanti SLA e 40 resine, pertanto è necessario cogliere al volo qualsiasi possibilità di organizzare e ottimizzare le operazioni. 

"Il Fleet Control ha ridotto in modo significativo l'intervento umano nelle operazioni di stampa. Possiamo inserire senza problemi progetti personalizzati nella coda di stampa e il personale tecnico non deve preoccuparsi di inviare il progetto giusto alla stampante giusta", afferma Crane.

Le 140 stampanti SLA dell'officina di produzione Formlabs includono anche gruppi più piccoli suddivisi per tipo di materiale. Sono gruppi flessibili che possono essere modificati in modo agile, ad esempio quando viene lanciato un nuovo materiale e aumenta la richiesta di creazione di nuovi campioni. Il Fleet Control consente di inviare i progetti a un gruppo di stampanti, invece di scegliere un'unità specifica, e di gestire una coda di stampa all'interno di un gruppo. Inoltre, mostra una panoramica del funzionamento dell'intera unità di produzione, consentendo al team tecnico di individuare eventuali anomalie prima che si verifichino dei problemi. 

"Il Fleet Control ha semplificato moltissimo la gestione della produzione del nostro parco stampanti. Il fatto di poterlo gestire da un paio di schermi touchscreen consente ai nostri tecnici di riconoscere e risolvere rapidamente i problemi", prosegue Crane. 

Combinando le funzionalità di organizzazione e supervisione del Fleet Control con la potenza produttiva della Form Auto, l'officina di produzione Formlabs ha registrato un notevole aumento della produttività. "La combinazione del Fleet Control e della Form Auto ha consentito di aumentare in modo significativo la produzione di parti, ma soprattutto ha dimostrato che è possibile aumentare il tasso di rendimento delle stesse parti rispetto ai metodi tradizionali, grazie al minor numero di interventi manuali", afferma Crane.

Grazie all'esperienza pluriennale nella stampa di campioni, il team dell'officina di produzione Formlabs sa esattamente quanti lotti si possono realizzare con una singola cartuccia di resina e quando è necessario sostituirla. Le operazioni di sostituzione sono semplici e veloci, ma come nel caso della rimozione delle parti, se moltiplicate per 140 stampanti, richiedono molto tempo al personale. "Una delle principali attività del personale addetto alle stampanti è la sostituzione delle cartucce di resina. Quando si stampano 440 parti al giorno, è necessario sostituirle molto spesso", spiega Pauwels. 

Oltre al tempo di manodopera, con un volume di stampa di questo tipo cresce anche il numero di cartucce vuote, il che comporta l'aumento delle esigenze di stoccaggio e la necessità di strategie di smaltimento. 

Abbiamo sviluppato l'High Volume Resin System per erogare senza problemi cinque litri di resina attraverso un sistema di pompaggio automatico, consentendo così alle stampanti collegate a una Form Auto di realizzare più lotti senza l'intervento del personale. "L'High Volume Resin System ha la capacità di cinque cartucce standard, per cui le interazioni con i contenitori di resina sono cinque volte inferiori. Inoltre, si riducono di cinque volte sia le ricariche delle cartucce che le possibilità di fuoriuscita", dichiara Pauwels.

La stampa 3D è stata utilizzata per anni per realizzare prodotti personalizzati e, grazie alla crescente adozione della creazione rapida di attrezzature stampate in 3D, è ormai utilizzata sempre più spesso all'interno dei processi di produzione di massa. Finora non esisteva una piattaforma tecnologica in grado di combinare la capacità di personalizzazione della stampa 3D con il rendimento elevato della produzione di massa. L'ecosistema di automazione colma questo divario in quanto rende la personalizzazione più economica, riducendo i costi della manodopera, e la produzione di massa più efficiente, eliminando i vincoli di tempo imposti da una giornata lavorativa comune. 

Ad oggi, l'officina di produzione Formlabs ha prodotto centinaia di migliaia di parti, a dimostrazione della capacità di produzione delle stampanti serie Form 3 e dell'affidabilità dei materiali Formlabs. Con l'aumento della domanda di stampanti 3D e parti per i clienti Formlabs, è cresciuta anche la domanda interna di Formlabs. L'ecosistema di automazione è la risposta alla necessità di aumentare la produzione in modo efficiente e il luogo migliore per dimostrarne la capacità è il nostro stabilimento. 

Essere in grado di stampare costantemente con questi volumi aiuta a semplificare le operazioni e la catena di fornitura di Formlabs, ma crea anche un ciclo di feedback continuo: utilizzando i nostri prodotti per la produzione, possiamo conoscerli, svilupparli ed eseguire iterazioni, ottimizzando il nostro modello aziendale e la tecnologia su cui si fonda.