Riduzione dei costi e rafforzamento della resilienza della catena di fornitura presso Cool Machines con la Tough 1000 Resin

Cool Machines è un produttore di apparecchi e tecnologie per l'isolamento con sede in Ohio. Per Andy Schulte, COO, la resilienza della catena di fornitura e il risparmio dei costi sono fondamentali. Con la Form 4 e la Tough 1000 Resin, Cool Machines sta sviluppando e producendo parti per utilizzo finale in grado di resistere alle temperature di congelamento, agli urti e a pressioni fino a 600 psi. 

Le parti per gli aspiratori isolanti e le soffiatrici presentano strutture interne complesse. Le produzioni hanno volumi ridotti, generalmente 10-100 parti, il che significa che lo stampaggio a iniezione non è conveniente dal punto di vista economico, mentre l'esternalizzazione della lavorazione dell'alluminio può richiedere fino a due mesi.

Adam Warren, disegnatore tecnico e progettista meccanico, afferma che l'azienda ha iniziato con tre stampanti a resina in-house di Elegoo durante il Covid, nel tentativo di aumentare la resilienza della catena di fornitura. Tuttavia, si verificavano spesso dei problemi con le stampanti e l'assistenza tecnica era irraggiungibile. Warren dichiara: "A quel punto ho iniziato a cercare stampanti 3D con un'assistenza tecnica affidabile e con sede negli Stati Uniti."

Le parti di piccole dimensioni, come le manopole per un quadrante, possono costare quattro dollari l'una ed essere difficili da reperire presso i fornitori, mentre stamparne 15 internamente costa meno di un dollaro a parte e richiede solo 90 minuti sulla Form 4 con la Black Resin. Dopo aver provato il caso d'uso con le prime parti, Cool Machines è sempre alla ricerca di parti da poter stampare in-house per migliorare la resilienza della catena di fornitura, ridurre i costi e minimizzare i tempi.

Oltre a questi risparmi, la stampa 3D consente una certa flessibilità nel design, con la possibilità di produrre geometrie complesse e sottosquadri che non possono essere ottenuti con la lavorazione meccanica dell'alluminio o lo stampaggio a iniezione, ampliando le tipologie di componenti che Cool Machines può produrre internamente. 

Gli sviluppi nella scienza dei materiali hanno ampliato le possibilità di stampa. Schulte afferma di essere rimasto "davvero colpito dall'innovazione di Formlabs sulle nuove resine e sul miglioramento del prodotto". Oltre alle manopole e ai piccoli componenti, i prodotti per utilizzo finale che Cool Machines produce devono essere in grado di resistere a test di resistenza a temperature rigide e agli urti che si verificano in un cantiere, dove vengono spostati usando la forza. Warren era quindi alla ricerca di un materiale come il Delrin in grado di stampare filettature NPT da 1/4". Ed è arrivata la Tough 1000 Resin.  

La Tough 1000 Resin è un materiale duttile e resistente agli urti, paragonabile all'HDPE. È caratterizzata da un colore grigio scuro e stampa con una finitura superficiale opaca. Warren riesce a impostare le parti con un clic in PreForm, il software di preparazione della stampa di Formlabs. Dopo la stampa e la post-elaborazione, può semplicemente staccare i supporti e il gioco è fatto: non è necessaria alcuna levigazione o finitura.

Le proprietà meccaniche della Tough 1000 Resin hanno reso possibile la manifattura in-house di due parti: un sistema di bagnatura interno e l'ugello spray per pareti. Entrambi devono resistere alle sollecitazioni, al gelo e agli urti presenti in un cantiere. 

Il sistema di bagnatura interno inietta un sottile spruzzo d'acqua nel flusso di fibre per contribuire a ridurre la polvere. Precedentemente prodotto in alluminio, Schulte sostiene quanto segue: "Abbiamo scoperto che l'isolante si attacca all'alluminio, ma non alla plastica, quindi la plastica è più adatta a questa applicazione. Tutto ha resistito bene, anche quando sono stati tirati i tubi."

Nei cantieri, gli addetti spesso tirano i tubi per spostare gli apparecchi, il che significa che il sistema di bagnatura interno deve resistere a forza bruta e temperature sotto lo zero. La resistenza agli urti della Tough 1000 Resin l'ha resa un buon candidato per il sistema di bagnatura interno e le parti stampate in 3D hanno resistito sia ai test di resistenza che all'uso in cantiere.

L'ugello spray per pareti è il risultato di cinque mesi di sviluppo e la sua realizzazione non sarebbe stata possibile senza la stampa 3D a causa della geometria dell'interno. Per la prototipazione, Warren si è affidato alla velocità della Form 4: "Se non funziona, posso avere la versione successiva pronta sulla stampante il giorno dopo per i test".

Un requisito fondamentale per l'ugello spray per pareti era la resistenza alla pressione dell'acqua. Schulte ha effettuato alcuni test interni e ha osservato come le filettature NPT da 1/4" resistessero fino a 900 psi. Ha anche effettuato test di caduta libera e di impatto. Il prossimo passo saranno le prove sul campo. Se l'ugello spray supererà i test, Cool Machines lo produrrà nello stesso modo in cui ha realizzato il prototipo: con la stampa 3D sulla Form 4 in Tough 1000 Resin.

Con una Form 4 all'interno dell'azienda, Cool Machines ha ridotto i costi delle parti e ha creato una catena di fornitura resiliente. Ma sono i progressi nella scienza dei materiali che hanno reso possibile la produzione di parti per utilizzo finale ad alte prestazioni. 

È possibile stampare in 3D materiali ingegneristici tenaci paragonabili alle termoplastiche, ampliando le possibilità geometriche di stampa e riducendo i tempi di realizzazione. Per valutare personalmente la Tough 1000 Resin, richiedi un campione gratuito. Per iniziare a stampare, acquista la Tough 1000 Resin o contatta il reparto vendite.