История успеха: как Savewo использовала SLS 3D-печать для массового производства роботов

Гонконгская компания SAVEWO по проектированию, разработке и производству продукции, была создана в 2020 году для производства медицинского оборудования для оказания помощи в борьбе с COVID-19 в городе-острове. За три года с момента своего создания Savewo стала одним из самых востребованных и надежных партнеров по производству и разработке для гонконгских компаний в области робототехники, медицинских устройств и многого другого.

Savewo полагается на сочетание традиционных и современных производственных технологий, чтобы помочь своим партнерам перейти от проектирования к массовому производству. Недавно Savewo совершила необыкновенный подвиг, сотрудничая с Rice Robotics, чтобы увеличить их производство с одного прототипа до сотен роботов, которые включают тысячи готовых к использованию компонентов, напечатанных на 3D-принтере, всего за шесть месяцев.

Для достижения этой цели Savewo полагается на парк 3D-принтеров Fuse 1+ 30W для селективного лазерного спекания (SLS) и систему последующей обработки Fuse Sift. 3D-печать SLS обеспечивает более эффективный цикл проектирования, большую свободу проектирования, превосходные допуски качества и точность, а также оптимальные механические свойства с использованием порошка Nylon 12. Продемонстрировав свою способность наращивать массовое производство такого технологически продвинутого продукта, Savewo вырвалась вперед у своих конкурентов и стремится расширить свои возможности.

Превращение производственных проблем в возможности

Робот Rice

Команда Rice Robotics искала партнера для сотрудничества, который мог бы совершить невозможное всего за шесть месяцев.

Rice Robotics, также гонконгская компания, проектирует и производит роботизированные системы для использования в секторах доставки еды, дезинфекции и инспекции. Хотя их инновационные конструкции использовались в небольших объемах, когда Rice начала искать решения для массового производства, они столкнулись с проблемами.

Контроль качества, сбои в коммуникации между Rice и их предыдущим крупным контрактным производителем, а также различия между задуманным дизайном и конечными литыми изделиями повлияли на решение Rice искать гонконгского партнера, который мог бы с ними работать. Единственная загвоздка — сроки становились все более сжатыми, и у нового производителя было всего шесть месяцев, чтобы перейти от первого дизайна к массовому производству.

SLS 3D-печать: Спаситель за шесть месяцев

Имея всего полгода на то, чтобы довести продукт Rice от проектирования до производства, Savewo понимала, что традиционный процесс разработки продукта невозможен. Они использовали свой парк SLS-принтеров Fuse Series на каждом этапе разработки и производства: от итеративного проектирования до функционального тестирования и изготовления готовых компонентов для роботов финальной серии.

Скорость разработки
Для многих компаний в области робототехники, особенно в Гонконге и материковом Китае, где производители пресс-форм находятся поблизости и очень недороги, заказ оснастки и литье под давлением для прототипов является жизнеспособным методом итеративной разработки. Однако для таких сжатых сроков Savewo знала, что 3D-печать — единственный способ все успеть. Их четыре 3D-принтера Fuse 1+ 30W позволяли печатать круглосуточно, без остановок.

«Традиционные методы промышленного производства занимают много времени. С Fuse 1+ 30W мы можем печатать напрямую, и когда нам нужно внести изменения, мы можем немедленно изменить дизайн и снова распечатать. Это может значительно ускорить весь процесс разработки, и напечатанная деталь может быть размещена на роботе для тестирования». — Г-н Фэн, инженер НИОКР Savewo

Свобода проектирования

3D-печать готовых деталей позволила команде проектировать сложные компоненты, производство которых традиционными методами было бы нецелесообразным с точки зрения затрат.

Как только Savewo решила сделать ставку на SLS 3D-печать, открылся целый ряд новых возможностей. SLS-принтеры Fuse Series имеют самообслуживающуюся порошковую ванну, что позволяет создавать детали с нависающими элементами, поднутрениями, внутренними каналами или другими конструктивными особенностями, которые делают традиционные методы производства дорогими и сложными.

Благодаря 3D-печати этих сложных деталей Savewo не только могла выпускать новые версии за ночь, но и смогла расширить сферу применения и функциональность роботизированных компонентов за счет создания инновационных и органичных конструкций. «Некоторые конструкции деталей, которые не могут быть произведены с низкой стоимостью традиционными методами производства, теперь могут быть легко и точно реализованы с помощью SLS 3D-печати», — сказал г-н Чжун, старший инженер-механик НИОКР Savewo.

Жесткие допуски и контроль на протяжении всего процесса

Одной из основных проблем, с которой столкнулась Rice при работе с предыдущим подрядчиком, было отсутствие согласованности между проектами, прототипами, бета-тестами и готовыми литыми деталями. Отсутствовала размерная точность между этими этапами из-за множества различных используемых технологий и отсутствия четкой коммуникации со стороны производителя. Кроме того, в процессе проектирования детали приходилось немного изменять, чтобы учесть тепло, время и расширение, происходящие в процессе промышленного литья под давлением, что приводило к различиям между задуманным дизайном и конечными деталями.

Меньший размер Savewo и четкие, открытые линии связи означали, что инженеры Rice могли сообщать о своих потребностях и участвовать настолько, насколько это необходимо, в работе с самими принтерами. Детали можно было легко перепроектировать для аддитивного производства, поскольку у Rice был такой легкий доступ к средствам производства — принтерам Fuse. Более того, Rice не нужно было включать конструктивные соображения для литья, поэтому конструкции деталей могли оставаться неизменными на каждом этапе процесса, от 3D-печатных прототипов до конечных деталей.

Изготовление готовых деталей из порошка Nylon 12

Многие из этих конечных деталей печатаются для серийного производства на принтерах Fuse Series. Прочность и долговечность деталей из порошка Nylon 12 делают их идеальными для тяжелых условий эксплуатации, таких как робототехника. Нейлон — знакомый материал для инженеров, и его свойства хорошо известны. Для Rice они могли рискнуть, что Savewo сможет выйти на объемы массового производства, но они могли быть уверены, что конечные нейлоновые детали будут вести себя подобно литым пластикам.

В робототехнике требуется множество функциональных узлов, где несколько компонентов соединяются вместе с рабочими шарнирами или шарнирными креплениями. 3D-печать не всегда справлялась с созданием деталей, достаточно прочных, чтобы выдерживать постоянные растяжения, давления, крутящие моменты и трение в сборке, но SLS-печатные детали могут. Детали из порошка Nylon 12, напечатанные на Fuse 1+ 30W, могут быть напечатаны с заранее спроектированной резьбой, или в них можно нарезать резьбу с помощью термовставок.

Savewo использовала эту возможность для соединения множества деталей, доказав универсальность метода изготовления и материала. «Порошок Nylon 12 обладает достаточной твердостью, ударной вязкостью и хорошими механическими свойствами. Большинство наших деталей, напечатанных на 3D-принтере, имеют резьбу. При использовании порошка Nylon 12 для прямой печати деталей не будет необходимости многократно затягивать или ослаблять винты», — сказал г-н Чэнь, директор по исследованиям и разработкам Savewo.

На роботе Rice 2 для доставки еды внутри помещений соединительные части его каркаса и корпуса были напечатаны на Fuse 1+ 30W. Эти соединители должны выдерживать постоянную вибрацию, которую создает робот при «ходьбе», стабилизируя каркас и корпус. Гибкость порошка Nylon 12 делает его идеальным для такого типа стабилизирующих компонентов. Другими готовыми SLS-деталями на Rice 2 являются модуль атомайзера (весь PCB, лепестковый вентилятор, соединительная защелка), выпускное отверстие для воздуха, а также крепления системы центрального процессора и амортизационной системы.

Даже большие компоненты внешнего корпуса на роботах печатаются на принтерах Fuse Series из порошка Nylon 12, и испытания доказали, что они могут выдерживать давление, удары и общий износ.

Производство 50 роботов в неделю на фоне непрерывной разработки

Собственная фабрика Savewo с четырьмя SLS-принтерами Fuse 1+ 30W и постобрабатывающей станцией Fuse Sift способна производить достаточно готовых деталей для выпуска 50 роботов Rice 2 каждую неделю. Что еще более важно, 3D-печать деталей на Fuse 1+ 30W предоставляет возможности для постоянной оптимизации без необходимости переделывать дорогостоящую оснастку для литья.

Если бы им пришлось работать по традиционной фабричной модели и использовать литьевые формы для производства, что включает планирование, утверждение, модификацию и другие этапы, сроки выполнения для каждой детали и каждой модификации составили бы от 45 до 60 дней. Для этого проекта такие длительные сроки и высокие затраты означали неприемлемый риск.

Инженеры Savewo классифицировали определенные и неопределенные факторы в продукте. Для крупных деталей с высокой степенью определенности в Rice 2 они разработали пресс-формы и использовали традиционное производство с литьем под давлением, в то время как 3D-печать использовалась для неопределенных деталей, которые, вероятно, потребуют множества изменений в процессе разработки.

Производство на четырех SLS-принтерах Fuse Series без остановок позволяет Savewo поставлять 50 роботов в неделю, даже на фоне перепроектирования некоторых деталей.

Маленький остров, большая разница

В Гонконге недвижимость недешевая, а здания и предприятия растут вверх, а не вширь. Размер и масштаб принтеров Fuse Series означают, что Savewo могла наращивать производство, не меняя помещения и не вкладывая большие средства в дополнительные площади. После покупки своей первой машины они быстро добавили еще три, чтобы увеличить производство. Теперь, управляя четырьмя принтерами Fuse 1+ 30W и одним Fuse Sift, их команды НИОКР и производства могут быстро и эффективно проходить каждый этап процесса проектирования.

Весь процесс перевода робота Rice 2 от переработанного дизайна до серийного производства готовых изделий в такие сжатые сроки помог Savewo не только обрести внутреннюю уверенность в том, что их гибридный производственный процесс будет работать, но и утвердиться в качестве ведущего варианта для инновационных компаний Гонконга. «Мы надеемся, что Savewo сможет стать колыбелью инноваций и технологий в Гонконге и способствовать развитию Индустрии 4.0 в Гонконге. В конечном итоге мы надеемся, что SAVEWO сможет снова сделать бренд "Сделано в Гонконге" знаменитым за рубежом», — говорит г-н Дин, генеральный директор Savewo.

Принтеры Fuse 1+ 30W могут помочь малым компаниям совершать большие дела. Доступная система SLS обеспечивает доступный, простой в использовании рабочий процесс, надежную и знакомую библиотеку материалов, а также допуски и точность литых деталей. Savewo использовала масштабируемость этих машин, чтобы добиться успеха на высококонкурентном и переполненном рынке.

Cвяжитесь с нашей командой, чтобы обсудить, как вы можете использовать SLS 3D-печать в разработке и производстве продукции в вашем собственном бизнесе.