株式会社データ・デザイン Markforged|โลหะ / เครื่องพิมพ์ 3D ที่รองรับคาร์บอน

Markforged

กรณีศึกษา

MENU

CASESTUDY กรณีศึกษา

อุตสาหกรรมการผลิต

Dixie Iron Works/MSI

2024.08.16 อัปเดต

กริปเปอร์หุ่นยนต์สำหรับโคบอทควบคุมด้วย CNC ที่พิมพ์ด้วย Onyx®️ และคาร์บอนไฟเบอร์ต่อเนื่อง

ลูกค้า

Dixie Iron Works ก่อตั้งขึ้นในปี 1933 เพื่อจัดหาอุปกรณ์ควบคุมการไหล เช่น วาล์ว, อุปกรณ์ประกอบ, ปั๊มสำหรับบ่อน้ำมัน และอุปกรณ์ควบคุมการไหลอื่น ๆ ให้กับอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ภารกิจของบริษัทคือการจัดหาอุปกรณ์ควบคุมการไหลที่มีคุณภาพสูงสุดและปลอดภัยที่สุด Dixie Iron Works ยังเป็นที่รู้จักในชื่อผลิตภัณฑ์หลักของบริษัท คือ MSI

ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา การเติบโตอย่างรวดเร็วในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซดึงดูดคู่แข่งรายใหม่ ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ที่ Dixie ผลิตกลายเป็นสินค้าโภคภัณฑ์ การแข่งขันที่รุนแรงส่งผลให้ราคาลดลงอย่างมากจนคู่แข่งต้องย้ายฐานการผลิตไปยังต่างประเทศเพื่อใช้ประโยชน์จากแรงงานราคาถูก Dixie ยังคงมุ่งมั่นในการผลิตในสหรัฐอเมริกาจากโรงงานสองแห่งในเท็กซัส

เจ้าของปัจจุบัน Gerard Danos มีพื้นฐานด้านวิศวกรรม เขาเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่านวัตกรรมคืออนาคตของ Dixie Iron Works เขาไว้วางใจวิศวกรของเขาและท้าทายให้พวกเขาพัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่สร้างสรรค์เพื่อรับมือกับความท้าทายที่บริษัทเผชิญอยู่ นอกจากนี้ เขายังได้กระจายกำลังคนของเขาด้วยวิศวกรรุ่นเยาว์ที่ได้รับการฝึกอบรมด้านการผลิตแบบเติมเนื้อแล้วและนำแนวคิดใหม่ ๆ มาสู่เกม แนวทางเหล่านี้รวมกันเป็นวิธีการจัดการธุรกิจการผลิตที่ไม่เหมือนใคร

ฐานกริปเปอร์โคบอทที่พิมพ์ด้วย Metal X™️ พร้อมกริปเปอร์ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย Onyx®️

ความท้าทาย

Danos ตระหนักถึงความจำเป็นของนวัตกรรมเพื่อรักษาความเกี่ยวข้องของบริษัท โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่ที่สามารถตั้งราคาสูงได้ เขาเชื่อว่าการนำการผลิตแบบเติมเนื้อมาใช้จะเป็นทางออกที่ช่วยให้สามารถออกแบบซ้ำได้เร็วขึ้นและผลิตชิ้นส่วนได้เต็มรูปแบบโดยไม่รบกวนตารางการผลิต CNC ที่ยุ่งวุ่นวายของบริษัท เพื่อจุดประสงค์นี้ เขาจึงลงทุนใน Markforged X7 ซึ่งเป็นเครื่องพิมพ์ระดับอุตสาหกรรมที่สามารถผลิตชิ้นส่วนคอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ต่อเนื่อง นอกจากนี้ เขายังสนับสนุนให้วิศวกรของเขาสำรวจความเป็นไปได้ด้วย Onyx ซึ่งเป็นเทอร์โมพลาสติกที่มีความทนทานที่พัฒนาโดย Markforged รวมถึงชิ้นส่วนโลหะ

“ข้อดีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการผลิตแบบเติมเนื้อคือมันปลดปล่อยความคิดสร้างสรรค์ของคุณและความสามารถในการสร้างโซลูชันเพื่อแก้ปัญหาของลูกค้าได้อย่างรวดเร็ว คุณไม่สามารถสร้างนวัตกรรมได้รวดเร็วขนาดนั้นด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม”
— Gerard Danos, President, Dixie Iron Works
กริปเปอร์วัตถุดิบที่พิมพ์ด้วย Onyx®️ พร้อมเครื่องมือติดตั้งด้านข้างแบบขยายที่พิมพ์ด้วย Onyx®️ และคาร์บอนไฟเบอร์ต่อเนื่อง

การแก้ไขปัญหา

โอกาสในการพิสูจน์แนวทางการเรียนรู้จากการทำของ Danos เกิดขึ้นเมื่อซัพพลายเออร์พยายามเรียกเก็บเงินจำนวนมากจาก Dixie สำหรับการเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมของตัวรองรับโอริงไนลอนราคา 4.50 ดอลลาร์ ทีมวิศวกรรมของ Dixie ได้ปรับปรุงการออกแบบตัวรองรับ ผลิตขึ้นบน X7 และทดสอบ พวกเขาประหลาดใจกับประสิทธิภาพของชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D ภายใต้แรงดันใช้งานที่จำเป็น ความสำเร็จนี้ทำให้พวกเขาได้รับแรงบันดาลใจในการผลิตชิ้นส่วนภายในบริษัทด้วยต้นทุนเพียงชิ้นละ 47 เซนต์

ปัจจุบัน Dixie ผลิตโอริง 400 ชิ้นต่อสัปดาห์โดยใช้เครื่องพิมพ์ Onyx One จำนวน 10 เครื่อง ประสบการณ์ดังกล่าวทำให้ Danos และทีมวิศวกรรมของเขาเชื่อมั่นว่าการผลิตแบบเติมแต่งสามารถมีบทบาทสำคัญในการผลิตชิ้นส่วนการผลิตได้

ขณะที่พวกเขาขยายฐานความรู้ด้านการผลิตแบบเติมเนื้อ วิศวกรของ Dixie ก็ต้องเผชิญกับข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพของชิ้นส่วนคอมโพสิตที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ในที่สุด พวกเขาสงสัยว่าพวกเขาสามารถก้าวไปได้ไกลกว่านี้ด้วยโลหะหรือไม่ และอาจผลิตชิ้นส่วนการผลิตโดยใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยนี้ด้วยซ้ำ

การลงทุนในเครื่องพิมพ์ Markforged Metal X เป็นการตัดสินใจที่ง่ายสำหรับ Danos Metal X นำเสนอความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนโลหะระดับอุตสาหกรรม นำเสนอโซลูชันที่เหมาะสำหรับความต้องการด้านการผลิตที่ขยายตัวของ Dixie Iron Works ประหยัดกว่าเครื่องพิมพ์โลหะแบบ Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) และผงโลหะที่ใช้จะยึดด้วยโพลีเมอร์ ซึ่งช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้เครื่องป้องกันส่วนบุคคลเพื่อป้องกันการสัมผัสผงโลหะที่อาจเป็นอันตราย

นอกจากนี้ Metal X ยังใช้ซอฟต์แวร์ Eiger เหมือนกับเครื่องพิมพ์ Onyx One และ X7 ของ Dixie ซึ่งหมายความว่าทีมวิศวกรรมไม่จำเป็นต้องเรียนรู้ซอฟต์แวร์การจัดการการพิมพ์ใหม่ ความเข้ากันได้นี้ทำให้การผสานรวม Metal X เข้ากับกระบวนการที่มีอยู่เป็นไปอย่างราบรื่น

Danos ไม่ได้เตรียมใจไว้สำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นต่อไป ช่างเครื่องในร้านเห็นคุณภาพของชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3D และถามว่าพวกเขาสามารถกำหนดเวลาในการพิมพ์ชิ้นส่วนโลหะสำหรับการผลิตปริมาณน้อยได้หรือไม่ ซึ่งชิ้นส่วนเหล่านี้ต้องใช้เวลาในการตั้งค่าที่ซับซ้อนบนเครื่อง CNC มากเพื่อผลิตชิ้นส่วนจำนวนน้อย

การลดเวลาในการจัดเตรียมเครื่องมือและการตั้งค่าชิ้นส่วนเหล่านี้ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างมาก ทีมงาน Dixie ค้นพบว่าพวกเขาสามารถสร้างชิ้นส่วนสำหรับการผลิตในปริมาณน้อยตามความต้องการได้อย่างคุ้มต้นทุน โดยไม่กระทบต่อความสามารถในการผลิตด้วยเครื่อง CNC ของบริษัท การออกแบบชิ้นส่วนใหม่เพื่อใช้ประโยชน์จากการผลิตแบบเติมเนื้ออย่างเต็มที่ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมได้

ส่วนหนึ่งของ Dixie Iron Works ที่ใช้บน Metal X คือตัวหยุดวาล์วตรวจสอบแบบลูกดอก “เนื่องจากลักษณะการไหลที่เป็นเอกลักษณ์ การกลึงจากสเตนเลสแข็งจึงใช้เวลานานและมีราคาแพง” Danos เล่า “เราหล่อด้วย แต่เราต้องผลิตมากกว่าที่จำเป็นอย่างมากเพื่อให้แนวทางนี้คุ้มทุน” ปัจจุบัน ทีมงานกำลังพิมพ์ส่วนประกอบนี้ตามต้องการบน Metal X

ต้นทุนการผลิตน้อยลงมาก และ Dixie Iron Works ไม่จำเป็นต้องผูกมัดเงินในคลังสินค้าสำหรับชิ้นส่วนที่มีปริมาณต่ำอีกต่อไป

ในกรณีอื่น ทีมงานได้ออกแบบชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาสำหรับการกลึงด้วย CNC ขึ้นมาใหม่ เพื่อให้เหมาะสมกับกระบวนการ Metal X มากกว่า พวกเขาได้รวมชิ้นส่วนเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียวซึ่งใช้ปริมาณวัสดุน้อยลง 75 เปอร์เซ็นต์ และสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องพิมพ์เพียงเครื่องเดียว นอกจากนี้ พวกเขายังได้เปลี่ยนจาก carbon steel ซึ่งมีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนและนำไปสู่ปัญหาประสิทธิภาพการทำงาน มาเป็น 17- 4PH Stainless Steel “เราสามารถลดต้นทุนการผลิตจาก 20-30 ดอลลาร์ รวมค่าแรง เหลือเพียง 5 ดอลลาร์สำหรับวัสดุ” Danos กล่าวเน้นย้ำ

ทีมงาน Dixie Iron Works ยังใช้ Metal X เพื่อผลิตเครื่องมือ end-of-arm ที่ทนทานต่อการสึกหรอสำหรับระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมอีกด้วย “ในกรณีหนึ่ง เราได้ออกแบบและพิมพ์กริปเปอร์แบบยาวและบาง ซึ่งต้องทำจากโลหะจึงจะมีความทนทานตามต้องการ” เขากล่าว

แม้ว่าต้นทุนวัสดุของชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D จะสูงกว่าชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วยเครื่อง CNC แต่ต้นทุนวัสดุของชิ้นส่วนโลหะเหล่านี้กลับถูกกว่าเมื่อคำนึงถึงต้นทุนการเขียนโปรแกรม, การตั้งค่า, เครื่องมือ และแรงงานของผู้ปฏิบัติงานที่มีการฝึกอบรมมาอย่างดีของเครื่องจักร CNC นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการออกแบบสำหรับการพิมพ์ 3D จึงกลายเป็นหนึ่งในหลักการสำคัญของการพัฒนาผลิตภัณฑ์และการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องที่ Dixie Iron Works

“การพิมพ์โลหะ 3D ช่วยลดความยุ่งยากของกระบวนการที่ซับซ้อน, ต้องใช้แรงงานมาก และมีค่าใช้จ่ายสูง”
— Gerard Danos, President, Dixie Iron Works
เครื่องมือเป่าลมแบบใช้งานง่าย พิมพ์ด้วย Onyx®️

อนาคต

Metal X ช่วยขยายขีดความสามารถของ Dixie Iron Works ในการออกแบบและผลิตชิ้นส่วนโลหะอย่างมาก และบรรลุถึงระดับนวัตกรรมที่ Danos คาดหวังไว้ ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งในการประสบความสำเร็จของบริษัทคือความเต็มใจของ Danos ที่จะลงทุนในเครื่องมือการผลิตแบบเติมเนื้อ ควบคู่ไปกับความไว้วางใจที่เขามีต่อทีมงานเพื่อเพิ่มศักยภาพให้สูงสุด

Danos กำลังสำรวจศักยภาพของเครื่องพิมพ์ฉีดโลหะ เช่น PX100 จาก Markforged เทคโนโลยีนี้จะช่วยเสริมความสามารถของ Dixie ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับใช้งานปลายทางผ่านการผลิตแบบเติมเนื้อ ช่วยให้ผลิตได้ในปริมาณมากขึ้นในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพของกระบวนการและประหยัดต้นทุนได้เช่นเดียวกับ Metal X