Subaru прискорює виробництво завдяки 3D-друку

Subaru of America, Inc., американська дочірня компанія японського автовиробника Subaru Corporation, скоротила час розробки інструментів більш ніж на 50% та знизила витрати на виробництво приблизно на 70% завдяки впровадженню широкоформатного 3D-друку для інструментів для встановлення аксесуарів. Ці зміни стали можливими завдяки використанню системи Stratasys F770 у поєднанні з високопродуктивною друкуючою головкою T25, що забезпечує швидшу ітерацію, виробництво за рахунок внутрішніх джерел та своєчасне виробництво автомобілів Subaru, що продаються у Сполучених Штатах.

Розробкою інструментів займається команда з розробки аксесуарів Subaru (APD), яка проєктує кріплення та пристосування, необхідні для встановлення оригінальних аксесуарів Subaru. До впровадження адитивного виробництва інструменти виготовлялися за допомогою звичайної механічної обробки та аутсорсингу. Такий підхід призвів до тривалих термінів виконання та високих витрат, особливо під час перевірки прототипів та ітерацій проєктування. За словами команди APD, впровадження 3D-друку змінило спосіб розробки інструментів, дозволивши виконувати кілька ітерацій проєктування за лічені дні замість тижнів.

Будь-які інвестиції в капітальне обладнання вимагали чіткого фінансового обґрунтування. Subaru оцінила вартість традиційно виготовленої оснастки порівняно з варіантом внутрішнього виробництва та визначила, що моделювання наплавленням великого формату може компенсувати ці витрати. Далі було схвалено систему Stratasys F770, причому внутрішні прогнози вказували на зниження витрат приблизно на 70% для однієї програми оснащення та окупність інвестицій приблизно через два роки. «Ми розробляємо спеціалізовані інструменти та пристосування для точного встановлення багатьох наших продуктів. Вартість виготовлення лише однієї з цих розробок була настільки неймовірно високою, що коли ми взяли це до уваги, було легко обґрунтувати економічне обґрунтування для придбання F770», - сказав Метт Дарофф, менеджер з проєктної інженерії Subaru. Він зазначив, що система з того часу використовується на багатьох автомобільних платформах та програмах аксесуарів.

Зміни в робочому процесі виявилися такими ж значними, як і зниження витрат. Дарофф пояснив, що традиційне виробництво обмежувало частоту ітерацій інструментів між прототипами до тижнів. «Адитивне виробництво скоротило цю частоту до днів. Це дозволило нам скоротити час розробки інструментів для цієї лінійки продуктів більш ніж на 50%», - сказав він. Внутрішнє виробництво також замінило аутсорсингове серійне виробництво на виготовлення окремих виробів на замовлення, що дозволило виготовляти інструменти лише за потреби та зменшило залежність від зовнішніх постачальників.

Можливість друку на великому форматі відіграла центральну роль у цьому переході. F770 використовує технологію моделювання методом наплавлення та забезпечує робочу область, достатньо велику для розміщення повнорозмірних монтажних пристосувань. Коли довжина виготовлення інструментів перевищувала 100 см, дизайнери сегментували компоненти для друку та складання. Однак тривалість друку залишалася обмеженням, оскільки великі інструменти на основі екструзії можуть вимагати тривалого часу складання. Виробничі графіки все ще мали бути узгоджені з доступністю принтера, навіть попри те, що загальні витрати знизилися порівняно з традиційним виробництвом.

Усунення цього обмеження спонукало Subaru оцінити конфігурацію друку з вищою швидкістю. Бета-тестування друкуючої головки T25 представило опцію швидшої екструзії для F770. T25 використовує більший отвір сопла для збільшення потоку матеріалу, зберігаючи при цьому ту саму висоту шару 0,33 мм, що й стандартна друкуюча головка T14. Внутрішнє тестування, проведене Stratasys, виробником промислових систем 3D-друку полімерами та металами, показало збільшення швидкості друку від 1,86x до 2,27x для різних геометрій. Subaru повідомила про збільшення швидкості в 1,96x при виготовленні інструмента довжиною 36 дюймів, що скоротило час друку приблизно вдвічі.

Вища пропускна здатність змінила використання обладнання в рамках APD-операції. До впровадження швидшої друкуючої головки для задоволення потреб в інструментах була потрібна друга система екструзії великого формату. Зі збільшенням продуктивності завдяки оновленій конфігурації всі необхідні інструменти можна було виготовляти на одному F770, що дозволило перепризначити додатковий принтер на інші термінові завдання. «Коли нам запропонували можливість дослідити збільшення швидкості друку нашого F770, ми повністю погодилися», - сказав Дарофф. «Досі ми використовували іншу машину, щоб заповнити прогалину. Тепер ми можемо отримати всю цю пропускну здатність на одній машині - F770»
.

Швидша доставка інструментів також вплинула на подальші операції. Subaru визначила термінові запити на інструменти як повторюваний ризик, особливо коли пошкоджені або відсутні інструменти затримують встановлення аксесуарів. «Значна частина наших втрат залежить від часу», - сказав Дарофф. «Якщо наша команда не має інструментів, необхідних для впевненого та точного встановлення нашої продукції, ми взагалі не встановлюватимемо її». Коротші терміни виконання робіт зменшили втрачені можливості встановлення та обмежили витрати матеріалів, пов’язані із затримками.

Екологічні міркування також враховувалися при переході. Зменшення кількості переробок та браку підтримує підхід Subaru до виробництва без сміттєзвалищ, тоді як швидша ітерація дозволяє виявляти проблеми з проєктуванням раніше, мінімізуючи бракований випуск до того, як інструменти будуть розгорнуті у великих масштабах.

Вибір Stratasys відбувся після оцінки кількох широкоформатних екструзійних систем від виробників з усього світу. Хоча спочатку їх виключили через міркування вартості, було запрошено еталонні деталі на основі попереднього досвіду. Після порівняння якості продукції Subaru дійшла висновку, що стабільність та довговічність промислової системи виправдовують інвестиції. «Як тільки ми побачили різницю, розрив у якості та продуктивність, у нас з'явився достатньо потужний артефакт, щоб продемонструвати наше лідерство», - сказав Дарофф.