Stephanie Sharp di 3DQue sulla produzione automatizzata con cluster FDM
Sono un grande sostenitore della produzione in cluster. Credo che per molte parti di produzione i gruppi di stampanti FDM siano la soluzione più economica per parti durevoli e resistenti. Soprattutto per pezzi più grandi di circa cinque centimetri, FDM è l’opzione che funzionerebbe meglio. Se fosse necessaria un’ampia varietà di materiali, anche FDM avrebbe un netto vantaggio. I grandi sistemi FDM sarebbero anche un’alternativa se l’affidabilità fosse la vostra principale preoccupazione e la varietà dei materiali fosse meno importante. I sistemi aperti non ti bloccano in un fornitore e ti consentono di avere il costo più basso e anche la più ampia scelta di materiali. Ma c’è ancora un ampio divario da colmare tra le stampanti desktop di generazione attuale e la produzione di milioni di componenti su larga scala. Sorprendentemente poco è stato fatto per automatizzare le stampe nei cluster di stampa 3D. Generalmente,3DQue ha un nuovo approccio per automatizzare i cluster di stampa 3D. La startup canadese 3D stampa lateralmente e vende software e cluster che mirano a ridurre i costi e automatizzare la produzione. Abbiamo intervistato il CEO Stephanie Sharp per saperne di più sull’azienda.
Che cos’è 3DQue?
3DQue è una società tecnologica che produce sistemi automatizzati di produzione digitale per la produzione in serie di componenti in plastica su richiesta. La stampa 3D tradizionale è high-touch, limitandone la scalabilità. Ogni volta che una persona viene direttamente coinvolta nel processo di stampa – rimozione delle parti, ripristino della stampante, pianificazione dei lavori e layout batch – i tempi di consegna aumentano e i costi unitari salgono alle stelle. Ciò limita l’applicazione della stampa 3D interna ad applicazioni a volume molto basso come prototipazione e parti di emergenza. Alternative come l’outsourcing in regioni a basso costo del lavoro aumentano i tempi di consegna, riducono i risparmi e aumentano la complessità associata all’outsourcing, alla spedizione globale e alla gestione e allo stoccaggio di inventario all’ingrosso.
Sviluppiamo una tecnologia che affronta le trappole dei costi spesso trascurate della stampa 3D. Il nostro QPoD è un’unità multi-stampante che funziona in modo autonomo, eliminando la necessità di pianificazione, layout batch, rimozione delle parti e ripristino della stampante.
La tecnologia 3DQue consente alle aziende di assumere il controllo della produzione.
Come hai iniziato?
Mateo era un appassionato appassionato di stampanti 3D che gestiva il suo laboratorio di stampa per sé e per alcuni amici. La parola si diffuse rapidamente e fu sopraffatto da così tanti ordini che non riuscì a tenere il passo. Le attività manuali (rimozione di parti, caricamento di file, ecc.) Hanno richiesto troppo tempo e ci sono stati molti tempi di inattività in quanto le stampanti sono rimaste inattive tra le stampe in attesa che Mateo fosse a casa e avessero il tempo di rimuovere le parti e riavviare la stampa successiva. Era determinato a rimuovere le attività manuali in modo da poter gestire la stampa in remoto e stampare continuamente senza dover essere fisicamente presente.
Dopo approfondite ricerche, prove ed errori, ha sviluppato la tecnologia (una combinazione di hardware e software) in cui è stato in grado di variare l’adesione del piano di stampa, consentendo un’elevata adesione durante la stampa e il rilascio automatico della stampa senza necessità per raschiare o preparare la superficie di stampa. Quindi ha girato la stampante su un lato, in modo che il pezzo cadesse in modo pulito, consentendo alla stampante di iniziare immediatamente il lavoro successivo.
Dopo aver usato la tecnologia per alcuni anni e aver condotto ricerche approfondite per perfezionare la tecnologia, Mateo ha deciso di offrire la sua tecnologia al mercato e ha chiesto l’aiuto del suo mentore (e in seguito co-fondatore), Steph, per guidare le attività commerciali e i saldi.
Perché dovrei lavorare con te?
Per gli operatori del laboratorio di stampa:
Riduci le attività manuali del 60% – elimina la necessità di layout batch, pianificazione, rimozione delle parti e ripristino della stampante. Concentrare i tempi sull’aumento della qualità delle parti.
Hanno la capacità di produrre centinaia di prototipi funzionali senza interrompere la produzione di R&S.
Avere la capacità di produrre parti di emergenza senza sacrificare un lotto: è sufficiente assegnare la produzione di parti di emergenza a una stampante.
Per gli ingegneri di produzione
Assumi il controllo della produzione di maschere e pezzi stampando internamente.
Ridurre i tempi di consegna producendo maschere e apparecchi su richiesta.
Ridurre i tempi di consegna eliminando i lunghi processi di creazione di utensili per lo stampaggio ad iniezione.
Riduci l’inventario da decine di migliaia di dollari a poche centinaia con l’inventario just-in-time allo stesso costo unitario dello stampaggio ad iniezione.
Ci sono una serie di vantaggi:
scalabilità
Ogni QPoD viene fornito con una rete di 9 stampanti integrata gestita dal software QSuite. Ciò libera gli operatori dalla produzione in lotti e offre agli utenti la possibilità di ridimensionare la produzione aggiungendo ulteriori QPoD. Con l’esclusivo MaaS di 3DQue (produzione come modello di servizio), gli utenti pagano solo per le ore in cui utilizzano la stampante e sono in grado di acquistare “pacchetti” di ore (come i telefoni cellulari) a un prezzo ridotto, offrendo una scalabilità dei costi.
Produzione digitale
Con le stampanti 3D in rete, non vi è alcun costo incrementale per il passaggio della produzione da una parte all’altra.
In sostanza, qualsiasi stampante in rete può produrre qualsiasi parte in qualsiasi momento, consentendo la produzione just-in-time per molte parti in parallelo, eliminando i costi, la complessità e la gestione associati alla produzione in lotti.
Questo a sua volta elimina la necessità di eccedenza, riducendo le scorte in eccesso e semplificando la gestione delle scorte, poiché le parti vengono prodotte solo se necessario.
Risparmio di spazio
Eliminando la necessità di attrezzature e le capacità di produzione gestite da un numero limitato di macchine, QPoD è in grado di produrre migliaia di pezzi unici in uno spazio molto compatto (100.000 pezzi piccoli / anno in 12 piedi quadrati).
Accorciare la catena di approvvigionamento
Gli ordini per qualsiasi parte in plastica possono essere prodotti su richiesta in loco, essenzialmente spostando l’intera catena di approvvigionamento nel magazzino, riducendo la logistica complicata, la spedizione all’ingrosso e la gestione delle scorte.
Come funziona?
La tecnologia di base si basa sul nostro sistema VAAPR + Lock (Adesione variabile, rilascio automatico delle parti + blocco). Questa tecnologia, guidata dal software QSuite, varia l’adesione delle parti in modo che le stampe rimangano in posizione durante la stampa e vengano automaticamente rilasciate una volta completata la parte.
Una delle prime cose che molti notano con le stampanti 3DQue è che sono posizionate lateralmente; le stampe sono realizzate esternamente da un piano di stampa verticale anziché dal tradizionale approccio dal basso verso l’alto. Una volta terminate le parti, VAAPR + Lock viene rilasciato e la gravità prende il sopravvento causando la caduta delle parti dall’area di stampa in un contenitore, un trasportatore o un serbatoio di supporto dissolvibile e la stampante è libera di iniziare la stampa successiva. La tecnologia di blocco VAAPR funziona senza materiali di consumo come nastri, colle o altri adesivi, eliminando la necessità di pulire il piano di stampa tra le stampe.
QSuite è il software che gestisce la rete di stampanti. Serve come punto centrale per l’interazione con le stampanti e gestisce cose come il monitoraggio delle stampanti, la delega dei lavori, la pianificazione dei lavori e il controllo remoto. Gli utenti sono in grado di inoltrare i loro lavori di stampa a una coda centrale in QSuite e i lavori verranno automaticamente inviati alle stampanti disponibili con la configurazione necessaria, connessa alla rete.
Che tipo di clienti stai cercando?
Siamo alla ricerca di produttori interessati a ridurre i tempi di consegna e l’inventario delle parti in plastica avendo la capacità di produrre in serie parti in plastica su richiesta e internamente:
COO: l’automazione della stampa 3D è il futuro della produzione di materie plastiche. Riduce l’inventario fino al 90%, riduce i tempi di consegna da mesi a ore, aumenta i punteggi di sostenibilità spostando la produzione interna e su richiesta e produce pezzi a un costo unitario paragonabile ai costi attuali per stampaggio a iniezione di medio volume parti.
Ingegneri di produzione: riducono i costi e i tempi di consegna per la produzione di maschere e apparecchi.
Ingegneri meccanici e operatori dei laboratori di stampa che desiderano:
ridimensionare la loro attuale rete di stampanti 3D;
eliminare i tempi di consegna da giorni a ore;
aumentare la capacità produttiva (9 superfici di stampa separate in una singola unità);
ridurre i costi del 40-60% per la prototipazione rapida;
avere la capacità di produrre facilmente centinaia o migliaia di prototipi funzionali; e
dedicare più tempo ad attività di alto valore come l’ottimizzazione della stampa eliminando noiose attività manuali (ad esempio la pianificazione di stampanti, la progettazione di layout batch, la rimozione di parti e il ripristino della stampante).
Produttori che desiderano ridurre tempi di consegna, inventario e costi associati alle parti in plastica. Ad esempio, le aziende che richiedono custodie elettroniche per sensori e altri componenti, ad esempio allarmi, sistemi di monitoraggio, ecc.
I produttori di filamenti alla ricerca di hardware ottimizzato per gestire elevati volumi di materiali proprietari e produzione automatizzata di parti per semplificare la raccolta di centinaia o migliaia di punti dati per lo sviluppo di nuove formulazioni di materiali.
Mi risparmi soldi?
Sì. Test sul campo con una varietà di utenti finali indicano che QPoD produce stampe 3D dal 30 al 50% in meno rispetto alla stampa 3D tradizionale e che comporta costi competitivi con lo stampaggio a iniezione in quantità comprese tra 10.000 e 100.000 parti / anno.
QPoD
Stampante 3D tradizionale
Hardware + manodopera
$ 1.12 / APH *
$ 2,25 – 4,70 / ora di stampa
Programmazione manuale
nessuna
sì
Layout batch
nessuna
sì
- APH = Ore di stampa autonome ($ 0,79 con pre-acquisto di APH)
Perché lateralmente? E come tutto funziona ancora allora?
Stampando lateralmente, il meccanismo VAAPR + Lock sfrutta la gravità per liberare le parti dall’area di stampa. Ciò significa che non è necessario introdurre ulteriori parti mobili per eliminare potenziali punti di guasto.
L’adesione fornita da VAAPR Lock è abbastanza forte da supportare parti che riempiono l’intera area di stampa. Le stampe stesse non sono in gran parte influenzate dalla stampa laterale; per la stragrande maggioranza delle parti, la differenza è impossibile da dire. In alcuni casi può anche essere utile poiché sporgenze e ponti non sono più in competizione con la gravità.
Cos’è un QPoD? Cosa può fare? A quale costo e rendimento? E quanto costa?
QPod è una rete di 9 stampanti in grado di realizzare le stesse parti in plastica di qualsiasi altra stampante 3D in stile FDM: maschere di plastica, dispositivi, custodie elettroniche, ecc.
Resa: 100.000 piccole parti / anno
Costo di installazione: $ 45.000 ($ 0,12 / APH in 5 anni)
Costo di produzione: $ 1,12 / APH (o $ 0,79 con pre-acquisto di pacchetti APH)
Con quali materiali funziona?
Tutto ciò che abbiamo testato finora funziona con il sistema VAAPR + Lock: PLA, ABS, TPU, PETG, Nylon, PVA e test per altri materiali sono in corso.
Come è stato progettato?
QSuite e VAAPR Lock sono stati progettati pensando all’agilità. L’industria manifatturiera sta entrando in un periodo di cambiamenti senza precedenti e la capacità di adattarsi rapidamente diventerà un vantaggio competitivo fondamentale.
Mentre la stampa 3D sposta la produzione dal batch alla produzione continua, l’inventario dal grosso al just-in-time e le catene di approvvigionamento dall’outsourcing all’in-house. Nel 2019 la gamma di materiali funzionali disponibili per la stampa 3D è più che raddoppiata. Le organizzazioni più competitive saranno quelle con l’agilità di trarre vantaggio da questo rapido cambiamento. Riconoscendo questo, abbiamo progettato il sistema per la massima flessibilità garantendo che i nostri clienti saranno in grado di adattarsi rapidamente e facilmente ai cambiamenti del mercato.
L’architettura aperta di QPoD consente di personalizzarla facilmente per soddisfare le esigenze dei clienti. Le opzioni di configurazione includono scatole asciutte, doppia estrusione, bobine di filamenti più grandi, ecc.
È fatto in casa?
Sì, le stampanti sono tutte costruite presso la nostra struttura a Vancouver, in Canada.
Utilizzando i migliori componenti per soddisfare le esigenze del cliente, assembliamo e testiamo ogni unità di stampa e telaio prima della spedizione. Il nostro team di prodotti quindi installa, calibra e collauda l’apparecchiatura in loco per assicurarsi che funzioni secondo le aspettative del cliente.
E ho bisogno di QSuite?
Sì. QSuite esegue il sistema di blocco VAAPR e offre funzionalità senza operatore. Gestisce la pianificazione e la delega dei lavori fondamentali per le stampanti sulla rete.
Posso usare l’uno senza l’altro?
Se sei un OEM della stampante, puoi concedere in licenza il sistema QSuite e inserirlo nel tuo hardware.
Cosa speri di ottenere?
Vogliamo vedere il mondo muoversi verso una forma di produzione più sostenibile, efficiente e innovativa.
Immagina quanta CO2 viene creata spedendo miliardi di tonnellate di parti in plastica in tutto il mondo e quindi doverle immagazzinare in grandi magazzini, movimentando il prodotto più volte, consumando energia per veicoli e carrelli elevatori, luce, calore, umidità e aria condizionata. Immagina quanti rifiuti vengono prodotti ordinando migliaia di parti per ottenere un basso costo unitario e buttandone via la metà a causa dell’obsolescenza o semplicemente della mancanza di domanda.
Ora immagina oltre a ridurre il tuo impatto ambientale, quanti soldi, tempo e materiali risparmieresti producendo solo le parti di cui hai bisogno, dove ne hai bisogno (nel tuo magazzino o impianto di produzione), quando ne hai bisogno.
Infine, immagina molto che potresti ridurre i tempi di consegna e accelerare l’innovazione eliminando i seguenti passaggi:
Design for Manufacturing (DfM – il processo di riprogettazione delle parti per renderle adatte alla produzione)
Progettazione e produzione di stampi
Installazione e pulizia degli utensili
Spedizione, movimentazione e deposito alla rinfusa
Questi passaggi possono aggiungere 6, 12 o addirittura 18 mesi al processo di produzione del pezzo. Quando vengono realizzate le parti, il mondo è cambiato e l’ordine è obsoleto, rimandando le aziende al tavolo da disegno. Con QPoD, la progettazione delle parti può essere letteralmente cambiata durante la produzione, da una parte all’altra.
Per quali clienti lo stai facendo? Quali applicazioni?
Mitsubishi Chemical Performance Polymers (MCPP) lo sta utilizzando nel suo laboratorio di ricerca e sviluppo per lo sviluppo di nuovi materiali.
L’Università dell’Illinois, Gies College of Business per il loro laboratorio di stampa. Sono l’unica scuola commerciale al mondo a offrire ai propri studenti un’esperienza pratica con questo nuovo metodo di produzione.
Stiamo anche lavorando con un fornitore globale di parti in plastica per creare una fabbrica intelligente per trasferire le operazioni di stampaggio ad iniezione di medio volume a un processo di stampa 3D on demand.
A causa del tipo di architettura aperta di progettazione per il nostro QPoD, è facilmente personalizzabile e può essere utilizzato in una varietà di applicazioni, dai test sui materiali alla produzione in serie di parti. Questo è ottimo per i test sui materiali poiché accelera il processo di test rimuovendo la necessità di elaborazione batch e riducendo i tempi di inattività poiché le stampanti non rimangono più inattive in attesa che gli operatori siano disponibili per la rimozione dei pezzi e il ripristino della stampante. Questo può essere applicato a una varietà di settori.
