CASESTUDY กรณีศึกษา
อุตสาหกรรมการผลิตการเรียน
ความสามารถของเครื่องพิมพ์ 3D ที่เข้ากันได้กับคาร์บอนไฟเบอร์ (จิ๊ก / ต้นแบบ)
บริษัท Caldwell-Manufacturing
2021.05.19 อัปเดต
ข้อมูลบริษัท
Caldwell Manufacturing เป็นผู้ผลิตอุปกรณ์โลหะสำหรับหน้าต่างและประตูที่มีชื่อเสียงระดับโลกซึ่งตั้งอยู่ทางตอนเหนือของนิวยอร์ก Eric Mertz ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Caldwell Munufacturing อธิบายว่าบริษัทของเขาเป็น “ผู้ผลิตแบบบูรณาการ” โดยมีตัวล็อคและสลัก เรากำลังดำเนินการวิจัยด้านการผลิตโดยการรวมชิ้นส่วนทั้งหมดสำหรับการทำงานของหน้าต่างและประตู เช่น สปริง
บริษัทนี้เป็นผู้ผลิตที่มีมายาวนานซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1888 และธุรกิจเริ่มต้นของบริษัทยังคงเป็นผู้ผลิตหน้าต่างและประตู และในช่วงปี 1920 บริษัทได้กระจายไปสู่อุตสาหกรรมการก่อสร้าง ปัจจุบัน Caldwell ขายให้กับประมาณ 70 ประเทศและมีโรงงานในสหรัฐอเมริกา/สหราชอาณาจักร/อินเดีย/เม็กซิโก
เรากำลังพัฒนาโดยการบูรณาการตั้งแต่การออกแบบหน้าต่างและประตูไปจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย และในขณะเดียวกัน เรายังผลิตแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปและสปริงสำหรับการผลิตจำนวนมาก
งาน
จิ๊ก, ฟิกซ์เจอร์ และเครื่องมือจับยึดจำเป็นสำหรับการผลิตชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ เช่น ประตูและหน้าต่าง อุปกรณ์จับยึด/อุปกรณ์แก้ไขทั้งหมดเหล่านี้ได้รับการออกแบบภายในบริษัทและจ้างงานเหล็กจากภายนอก
การออกแบบและการพัฒนาใช้เวลาประมาณ 8 สัปดาห์ และชิ้นส่วนบางส่วนต้องได้รับคำสั่งจากต่างประเทศ ดังนั้นชั่วโมงการทำงานโดยรวมสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์จึงใช้เวลาประมาณ 6 ถึง 12 เดือน
แม้แต่การผลิตจิ๊กและฟิกซ์เจอร์ในครั้งเดียวก็ยังต้องจ้างภายนอกหรือจ้างภายนอกให้กับโรงงานแปรรูปในบริษัท ซึ่งใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นระบบนี้จึงต้องได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
“ในที่สุด กระบวนการที่ยาวนานเช่นนี้อาจเป็นงานขององค์กรได้” Mertz กล่าว เหตุผลหนึ่งที่พนักงานลาออกจากงานคือพวกเขาไม่รู้สึกเชื่อมโยง พวกเขาไม่รู้สึกรับผิดชอบและถูกกีดกันจากการทำงาน
ในการประชุมการวางแผนเชิงกลยุทธ์ปี 2010 เราได้พิจารณาว่าเทคโนโลยีใดจะเป็นนวัตกรรม และเห็นพ้องต้องกันอย่างเป็นเอกฉันท์ว่าการพิมพ์ 3D จะเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จ ในปี 2014 Caldwell ได้เปิดตัวเครื่องพิมพ์ FFF resin 3D เครื่องแรก “การพิมพ์ 3D เป็นเทคโนโลยีที่เราให้ความสนใจมาหลายปี” Mertz กล่าว เริ่มแรก เครื่องพิมพ์นี้ได้รับการแนะนำสำหรับการสร้างต้นแบบ (RP) แต่เครื่องพิมพ์ 3D ช่วยประเมินรูปร่างและความพอดีเท่านั้น กลายเป็นว่าไม่มีประโยชน์สำหรับการประเมินการทำงาน
ชิ้นส่วนจำนวนมากที่ Caldwell ต้องการนั้นทำจากโลหะ และไม่ควรใช้เส้นใยเครื่องพิมพ์ 3D แบบพลาสติกในการทดสอบความแข็งแรงของชิ้นส่วน
Rick de Normand ผู้จัดการฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ Caldwell กล่าวว่า: “สิ่งที่เราต้องการจริง ๆ คือการเปิดตัวเครื่องพิมพ์โลหะ 3D”
เครื่องพิมพ์ 3D โลหะเคลือบ SLM เคลือบด้วยเลเซอร์ไม่ตอบสนองความต้องการ เนื่องจากผงแป้งมีความยุ่งยากในการใช้งาน จัดการได้ยาก และมีราคาแพงเกินไปที่จะปรับใช้ ฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์กำลังมองหา “โซลูชัน” สำหรับเครื่องพิมพ์ 3D โลหะที่ใช้เส้นใยราคาจับต้องได้ ซึ่งสามารถสั่งงานได้อย่างง่ายดายภายในบริษัท
วิธีการแก้
ในปี 2017 Caldwell เริ่มมองหาเครื่องพิมพ์ 3D อื่น ๆ สมาชิกของฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์เข้าร่วมนิทรรศการในอุตสาหกรรมการผลิตและฟังคำอธิบายเกี่ยวกับเครื่องพิมพ์ 3D ของ Markforged หลังจากทราบประวัติของ Markforged ในการผลิตเครื่องพิมพ์ที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมเครื่องพิมพ์ 3D พวกเขาจึงตัดสินใจแนะนำ Metal X เครื่องพิมพ์โลหะ 3D “เราเชื่อมั่นในประวัติของการพิมพ์ 3D ของ Markforged และความน่าเชื่อถือในระดับสูง และเลือกที่จะปรับใช้ Markforged” deNormand กล่าว Metal X เป็นเครื่องพิมพ์โลหะ 3D ที่สามารถพิมพ์ SUS630, Inconel และ copper ได้
Caldwell ได้ซื้อ Mark Two ในเวลาเดียวกับ Metal X และ Mark Two สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างมีความแข็งแรงสูงโดยการพิมพ์เส้นใยยาวเช่นคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่อง ฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์เริ่มแนะนำ Metal X เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัยและพัฒนา แต่ต่อมาก็เริ่มใช้เป็นเครื่องมือสำหรับการผลิตภายในองค์กร ด้วยการเปิดตัว Metal X วิศวกรและนักออกแบบของ Caldwell จึงสามารถจำลองชิ้นส่วนโลหะต้นแบบที่หล่อขึ้นก่อนหน้านี้โดยใช้ zinc หรือ stainless steel “เครื่องพิมพ์โลหะ 3D ทำให้สามารถสร้างต้นแบบชิ้นส่วนที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้” deNormand กล่าว
วิธีการผลิตแบบดั้งเดิมมีราคาอยู่ระหว่าง 300 ถึง 5,000 ดอลลาร์ แต่ตอนนี้เหลือ 30 ดอลลาร์ ทำให้เวลาในการผลิตลดลงจากแปดสัปดาห์เหลือสามวัน ตอนนี้พวกเขาสามารถทดสอบชิ้นส่วนรูปทรง Metal X แชร์ผลการทดสอบกับลูกค้าเพื่อการประเมิน และรวบรวมคำติชมเพื่อช่วยในการออกแบบผลิตภัณฑ์ของตน “เราสามารถทำให้วงจรการออกแบบล้มเหลวเร็วขึ้น” Mertz กล่าว
“วิธีที่เราคิดเกี่ยวกับการออกแบบ, ทดสอบ และยืนยันได้เปลี่ยนแปลงไปมาก วิธีการผลิตของเราเปลี่ยนไป ทุกสิ่งเปลี่ยนไป”
Caldwell ประสบความสำเร็จในการใช้การพิมพ์ 3D กับทุกอย่างตั้งแต่ R&D และการทดสอบชิ้นส่วนหุ่นยนต์, อุปกรณ์จับยึด, เครื่องมือ ไปจนถึงชิ้นส่วนหลังการประมวลผลสำหรับลูกค้า Markforged ใช้เพื่อจำลองอุปกรณ์จับยึดและเครื่องมือที่ใช้ในภาคสนาม และผู้ที่รับผิดชอบการใช้อุปกรณ์จับยึดและเครื่องมือจะให้คำติชมและขอให้ปรับปรุง “ถ้าคน ๆ หนึ่งรู้สึกว่าบางอย่างจำเป็นต้องเปลี่ยน ฉันจะเปลี่ยนทันที” วิศวกรฝ่ายผลิต Phillip Cole กล่าว “เราทำการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ, ส่งไปยังเครื่องพิมพ์ และแทนที่ด้วยอันใหม่ สิ่งที่เคยใช้เวลา 6-12 เดือนสามารถทำได้ใน 6-12 วันด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ของ Markforged”
การเปิดตัวเครื่องพิมพ์ Markforged 3D สองเครื่องได้ขจัดสภาพแวดล้อมในองค์กรที่เข้มงวดของทั้งบริษัท และเพิ่มอิสระในการควบคุม CEO Mertz กล่าว “เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้พนักงานรวมความคิดและความปรารถนาเข้าไว้ในส่วนประกอบ เครื่องพิมพ์ 3D ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของธุรกิจของเราและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเรา”
แนวโน้มในอนาคต
Caldwell เป็นผู้นำในอุตสาหกรรมอย่างแน่นอน แต่เราเชื่อว่ายังมีหนทางอีกยาวไกล “ตอนนี้ฉันคิดว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D กำลังพยายามทำอะไร วิวัฒนาการไปอย่างไร และจะเปลี่ยนแปลงการผลิตปริมาณน้อยในอนาคตอย่างไร” Mertz กล่าว 5 ปีต่อจากนี้ เราวางแผนที่จะเปิดตัวเครื่องพิมพ์ 3D สำหรับปริมาณน้อย, การทำงานต่ำ และชิ้นส่วนการผลิตแบบกำหนดเองที่โรงงานผลิตแต่ละแห่ง ปัจจุบัน เรามีเครื่องพิมพ์ Markforged ติดตั้งอยู่ในโรงงานผลิต 2 ใน 4 แห่งของเราในอเมริกาเหนือ และเราเป็นเจ้าของเครื่องพิมพ์ 3D ประมาณ 18 เครื่องสำหรับการผลิตในปริมาณน้อย เราได้เริ่มผลิตชิ้นส่วนปลายทางโดยใช้เครื่องพิมพ์เหล่านี้ ภายในสิ้นปีนี้ เราวางแผนที่จะเพิ่มเครื่องพิมพ์ไปยังอีก 2 แห่งที่เหลือในอเมริกาเหนือ “เราตระหนักดีถึงประโยชน์ของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D นี้เป็นอย่างมาก และรู้สึกตื่นเต้นมากเกี่ยวกับอนาคตของเครื่องพิมพ์ 3D” deNormand กล่าว
“เครื่องพิมพ์ 3D Markforged ได้กลายเป็นอุปกรณ์ที่ใช้มากที่สุดในแผนก R&D ของ Caldwell การแปรงจิ๊ก/เครื่องมือทำให้ผลิตภัณฑ์ใหม่และกระบวนการประกอบมีประสิทธิภาพมากขึ้น สามารถนำออกสู่ตลาดได้รวดเร็วยิ่งขึ้น”