UbeCube porta la produzione negli USA con la stampa 3D di prototipi, dime e fissaggi
Per UbeCube, una start-up che produce articoli per l'organizzazione pieghevoli, impilabili e modulari per diverse impostazioni e applicazioni, l'efficienza in termini di costi e i tempi di commercializzazione sono fondamentali. Per raggiungere i suoi obiettivi, UbeCube non solo ha portato la prototipazione funzionale di grandi dimensioni a livello in-house, ma sta anche spostando la produzione negli Stati Uniti.
"Attualmente stiamo lavorando per trasferire la produzione dall'estero a Grandview, nel Missouri. La nostra prototipazione sta diventando ancora più importante in quanto disponiamo di attrezzature a una velocità maggiore".
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
Dai prototipi funzionanti alle dime e ai fissaggi per la produzione, le parti devono essere realizzate velocemente e soddisfare requisiti rigorosi. Con una stampante 3D SLA Form 4L di Formlabs, UbeCube è stata in grado di stampare rapidamente in 3D i prototipi robusti di cui ha bisogno, oltre a dime e fissaggi per automatizzare la sua nuova fabbrica negli Stati Uniti.
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Portare la prototipazione di grandi dimensioni in-house
Quando il designer industriale Isaiah Tarwater iniziò a lavorare per UbeCube, il laboratorio di stampa in-house aveva due stampanti 3D a resina a basso costo. Tarwater portò nel laboratorio due stampanti 3D FDM Bambu Lab P1S, ma i prototipi di grandi dimensioni da realizzare con stampa SLA venivano esternalizzati in Cina o, per tempi di consegna più brevi, negli Stati Uniti. Sebbene la stampa all'estero sia meno costosa della stampa 3D esternalizzata negli Stati Uniti, i tempi di consegna possono essere quattro volte più lunghi, pertanto Tarwater si rese conto del potenziale di una stampante 3D SLA veloce, affidabile e di grande formato all'interno dell'azienda.
La prototipazione di parti funzionali e di parti per le foto viene eseguita con la Form 4L.
La Form 4L è abbastanza grande da consentire la prototipazione delle casse di UbeCube.
"Prima della Form 4L, dovevamo prototipare articoli più grandi e avevamo bisogno di ottenerli in tempi relativamente brevi. A volte queste parti venivano spedite negli Stati Uniti dopo un mese e il costo si aggirava attorno ai 3000-4000 dollari. Far produrre le stesse parti stampate a un'azienda statunitense è ancora più costoso, dai 5000 ai 6000 dollari. A quel punto, la Form 4L non era neanche considerabile un investimento a lungo termine: si è ripagata da sola in due cicli di produzione."
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
Costi di prototipazione
| Costo per lotto | Tempo di consegna | |
|---|---|---|
| Esternalizzazione in Cina | 3000-4000 $ | ~1 mese |
| Esternalizzazione negli USA | 5000-6000 $ | Oltre 7 giorni |
| In-house con la Form 4L | 15-70 $/parte* | <1 giorno |
* A seconda delle dimensioni e senza considerare i costi dell'apparecchio.
Tarwater, che aveva già utilizzato le stampanti 3D della serie Form, ha scelto la Form 4L per il volume di stampa, l' affidabilità e il catalogo di materiali Formlabs.
"Le stampanti a resina di Formlabs sono di gran lunga le più affidabili. Questa affidabilità, e il fatto di non dover risolvere problemi, fa risparmiare un'enorme quantità di tempo."
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
La stampa 3D FDM viene utilizzata per i primi prototipi, i test di aderenza e di ergonomia dei dispositivi portatili.
"Non appena abbiamo bisogno di prototipi con qualità fotografica o che ci consentano di osservare gli angoli di sformo e di misurare in modo affidabile, passiamo alla Form 4L. E se si tratta di una parte che deve funzionare come se fosse stata prodotta con una macchina per lo stampaggio a iniezione, utilizziamo la SLA."
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
Questo prototipo di scatola degli attrezzi è stato stampato in White Resin con un coperchio in policarbonato stampato a iniezione.
Per la prototipazione sulla Form 4L, la Black Resin, una resina standard per usi generici, viene utilizzata per le parti che non sono soggette a stress o torsioni, ma che potrebbero richiedere un quarto di giro per il fissaggio. "A quella fascia di prezzo", afferma Tarwater, "ha senso". Un'altra resina per usi generici, la Clear Resin, viene utilizzata per la prototipazione visiva dei coperchi che verranno prodotti in policarbonato.
Affidabilità testata in modo indipendente della Form 4 e di altre stampanti 3D a resina
Un'azienda indipendente leader mondiale dei test sui prodotti ha ottenuto per la Form 4 di Formlabs un tasso di riuscita della stampa del 98,7%. Per leggere una descrizione dettagliata della metodologia del test e i risultati completi, scarica il nostro whitepaper.
Accoppiamenti a scatto con la Tough 1500 Resin
"La stragrande maggioranza dei nostri prodotti è in polipropilene e la Tough 1500 Resin ci permette di emulare questo materiale."
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
Questo prototipo del design di un telaio per una cassa è stato stampato in Tough 1500 Resin sulla Form 4L.
Per la prototipazione funzionale viene utilizzata la Tough 1500 Resin. La maggior parte degli stampi di UbeCube è composta da due parti senza guide. Ciò significa che si concentrano sullo stampaggio da fronte a retro con accoppiamento a scatto. Pertanto, la capacità di produrre angoli di sformo e accoppiamenti a scatto sui prototipi è importante, così come la possibilità di ottenere prototipi unici di grandi dimensioni durante la notte.
Un prototipo stampato in Tough 1500 Resin. I componenti secondari della scatola degli attrezzi sono stampati a iniezione in polipropilene.
La Tough 1500 Resin è un materiale robusto, resiliente e duttile con proprietà paragonabili a quelle del polipropilene. Tarwater aveva utilizzato la Tough 1500 Resin V1, ma ritiene che la nuova formulazione resista a cicli ripetuti senza segni di stress o deformazioni.
I prototipi stampati in Tough 1500 Resin resistono ai cicli ripetuti richiesti da un prototipo e hanno l'aspetto del prodotto finale stampato a iniezione.
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La scatola degli attrezzi
La scatola degli attrezzi di UbeCube è un prodotto di circa 12,5 x 12,5 x 4 pollici prototipato sulla Form 4L in Tough 1500 Resin. La scatola utilizza l'intero volume di stampa della Form 4L, pari a 13,9 x 7,7 x 13,8 pollici (24,2 L). Prima della Form 4L, sarebbe stato impossibile effettuare la prototipazione in-house. La stampa in Tough 1500 Resin indica che si tratta di un prototipo funzionale.
Questo prototipo di scatola degli attrezzi è stato stampato in Tough 1500 Resin, che resiste a cicli ripetuti senza segni di stress o deformazioni.
I componenti secondari sono stampati a iniezione in polipropilene.
Il coperchio della scatola presenta un punto intermedio che lo mantiene sollevato prima che venga aperto completamente. Avere un prototipo funzionante permette a Tarwater di "testare la frizione e la protuberanza ad ogni iterazione. Un quarto di millimetro potrebbe fare la differenza tra rimanere sollevato, cadere o essere troppo difficile da aprire completamente. È un aspetto che stiamo mettendo a punto proprio ora che stiamo sperimentando con le stampe 3D".
Produzione conveniente negli USA con dime e fissaggi stampati in 3D
La scatola degli attrezzi sarà il primo prodotto di UbeCube a essere sviluppato e prodotto interamente negli Stati Uniti. La scatola verrà prodotta tramite stampaggio a iniezione nel nuovo stabilimento di produzione di UbeCube, utilizzando dime e fissaggi anch'essi stampati in 3D sulla Form 4L.
"Non possiamo permetterci di aspettare da 9 a 12 mesi che uno strumento venga completato all'estero. Ne abbiamo bisogno il prima possibile. Quindi siamo disposti a fare un investimento iniziale se questo significa risparmiare portando il nostro prodotto sul mercato."
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
Al momento UbeCube sta lavorando per portare la produzione negli Stati Uniti, costruendo uno stabilimento adiacente. La manodopera è la componente più costosa della produzione statunitense, per questo motivo UbeCube sta automatizzando il più possibile il processo.
"Se assumessimo molta manodopera statunitense per l'assemblaggio e il monitoraggio degli apparecchi, non avrebbe senso dal punto di vista finanziario: il costo sarebbe lo stesso dell'esternalizzazione all'estero, se prendiamo in considerazione anche i dazi. Uno dei nostri principali obiettivi, e il motivo per cui ci è voluto un po' di tempo per arrivare a una produzione completamente statunitense, è che utilizziamo un processo di fabbricazione prevalentemente automatizzato. Ci serviamo di molte dime di allineamento e componenti di posizionamento pneumatico. Con la Rigid 4000 Resin siamo in grado di stampare componenti affidabili che resisteranno a centinaia di cicli."
Isaiah Tarwater, designer industriale, UbeCube
La realizzazione di questa automazione prevede la stampa di dime e fissaggi in grado di resistere a centinaia di cicli. Per queste parti, Tarwater utilizza la Rigid 4000 Resin, una resina rinforzata con vetro che offre una rigidità simile a quella delle termoplastiche PEEK e PEKK e che è altamente resistente al calore e alle sostanze chimiche.
Come stampare in 3D dime, fissaggi e altri supporti di produzione in-house
Questo whitepaper illustra i principi fondamentali alla base della creazione in-house di dime, fissaggi e altri supporti di produzione efficaci.
A passo spedito
Per una start-up come UbeCube, è fondamentale avere i prodotti sul mercato il più rapidamente possibile. Oltre alla prototipazione rapida di prototipi funzionali ed estetici, Tarwater sta lavorando per aggiungere texture alle parti, emulando gli effetti dell'agente schiumogeno utilizzato per la texture di alcuni prodotti stampati a iniezione. "Essere in grado di realizzare un prodotto che abbia l'aspetto che dovrebbe avere, invece di essere un prototipo stampato in 3D, è molto importante", afferma Tarwater. Con un prototipo estetico, è possibile scattare le foto prima che il prodotto sia disponibile, riducendo i tempi della commercializzazione.
Inoltre, la stampa 3D di dime e fissaggi sulla Form 4L sta aumentando la velocità di UbeCube, favorendo l'automazione della produzione negli Stati Uniti e consentendo al contempo di risparmiare sui costi di manodopera e sul tempo necessario per ottenere le attrezzature.
Grazie alla stampa 3D in-house, UbeCube può controllare le tempistiche, aumentare i risparmi sui costi e ridurre al minimo i tempi di immissione dei suoi prodotti sul mercato.
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