In 3D Công nghệ SLS giúp Brose sản xuất trực tiếp phụ tùng xe ô tô

Brose được coi là một trong những công ty sáng tạo nhất của Đức. Brose có vị trí tuyệt vời để tích hợp sản xuất bồi đấp (AM) vào sản phẩm và quy trình sản xuất của họ. Họ sử dụng các công nghệ AM khác nhau để tạo mẫu, công cụ và đồ gá, và sản xuất hàng loạt. Sự bổ sung mới nhất cho trung tâm của họ là Fuse 1, máy in 3D công nghệ SLS công nghiệp để bàn đầu tiên của Formlabs. Fuse 1 là một trong những công cụ sẽ hỗ trợ họ trên con đường này.

Là một tập đoàn lớn sản xuất và cung cấp các bộ phận và hệ thống cơ điện tử cho cửa, ghế và thân xe tại 62 địa điểm tại 23 quốc gia trên toàn thế giới. Với 25.000 nhân viên tại 24 quốc gia, công ty là một trong những công ty gia đình cấp 1 trong lĩnh vực cung cấp phụ tùng ô tô. Mọi phương tiện mới khác trên toàn thế giới đều được trang bị ít nhất một sản phẩm từ Brose. Chúng bao gồm các thành phần và hệ thống cơ điện tử khác nhau, chẳng hạn như cấu trúc ghế, thành phần cửa, động cơ và ổ đĩa điện.

Hãy đọc để tìm hiểu từ Christian Kleylein, chuyên gia kỹ thuật về sản xuất bồi đắp tại Brose. Xem trải nghiệm của anh ấy với thiết bị mới và cách họ dự định sử dụng in 3D công nghệ SLS để sản xuất hàng loạt.

Một thiết bị in 3D công nghiệp thu nhỏ 

AM là một trong những năng lực cốt lõi mới của Brose. Trung tâm AM của Brose tại Đức là một trung tâm tổng hợp để tạo mẫu, phát triển quy trình, phát triển vật liệu và xác nhận, cung cấp các bộ phận trên toàn cầu.

Brose đã bắt đầu hơn mười năm trước với máy in 3D mô hình hóa lắng đọng hợp nhất (FDM) đầu tiên, nhưng đã nhanh chóng mở rộng khả năng của mình kể từ đó cho hầu hết các quy trình AM trên thị trường, từ kỹ thuật in lập thể (SLA) đến công nghệ in Binder Jetting, và công nghệ in kim loại (SLM).

Trung tâm in 3D của Brose có nhiều hệ thống SLS khác nhau. Từ máy để bàn nhỏ đến máy in công nghiệp truyền thống lớn nhất. Họ có nhiều kinh nghiệm về công nghệ và là một trong những công ty đầu tiên bắt tay vào sử dụng Fuse1 ở Châu Âu.

Có thể mất một tuần để thiết lập và chạy một cỗ máy công nghiệp lớn. Nhưng việc thiết lập rất dễ dàng với fuse1. Nếu bạn có một căn phòng kín với máy lạnh, về cơ bản bạn đã sẵn sàng. Fuse1 không có nhiều yêu cầu về không gian. Nó cũng không cần hiệu chuẩn nhiều. Những gì bạn cần làm là đảm bảo rằng nó cân bằng trên nền phẳng. Sau đó cấp điện và bạn bắt đầu quá trình cài đặt và in tới ngày giao hàng, ”Kleylein nói.

Nhóm nghiên cứu đã chạy nhiều bản in trên Fuse1 để kiểm tra các giới hạn của nó. Từ các bản in ngắn, chạy trong đêm khoảng 12 giờ đến các bản sử dụng tối đa khổ in với hơn 1000 bộ phận nhỏ mất bốn ngày.

Chất lượng vượt trội

“Bề mặt hoàn thiện rất đẹp, rất mịn, bạn có thể nhìn thấy rất ít lớp in. Bạn có thể sử dụng trực tiếp các bộ phận khi chúng được in xong và đã được xử lý. Bạn có thể tạo ra nhiều chi tiết tốt. Ví dụ, nếu bạn in bánh răng, bạn sẽ có được những hình dạng tròn rất đẹp” – Kleylein nói.

Với Fuse 1, Formlabs muốn thu hẹp khoảng cách giữa máy in SLS công nghiệp truyền thống và máy in định dạng nhỏ hơn với chi phí thấp. Bằng cách cung cấp một thiết bị chất lượng, chiếm ít không gian và có quy trình làm việc hoàn chỉnh.

“Fuse1 có thể được so sánh với máy in công nghiệp hơn là máy để bàn. Vì bạn có công nghệ tia laser sợi quang. Formlabs đã phát triển hệ thống máy quét quang học của riêng mình, và chùm tia laser được điều hướng theo đúng cách” – Kleylein nói.

Quy trình sản xuất hoàn chỉnh

Mọi người có thể nghĩ rằng máy in lớn hơn phù hợp hơn với các bộ phận ô tô, nhưng Kleylein nhận thấy rằng khổ in của Fuse1 là đủ cho hầu hết các thiết kế của họ.

“80% các bộ phận mà chúng tôi in có kích thước bằng một nắm tay, đó là mức tối đa. Vì vậy, chúng tôi có thể in tất cả các bộ phận đó với Fuse 1. Có một vài bộ phận kích thước trung bình, và phần còn lại thực sự lớn” – Kleylein nói.

Fuse 1 cũng đi kèm với Fuse Sift, một trạm xử lý sau khi in kết hợp tái chế vật liệu, thu hồi bột, lưu trữ và trộn trong một thiết bị cố định duy nhất.

“Trước đây, thiết bị xử lý sau khi in được xem là một phần hỗ trợ trong quy trình. Đó là thứ mà mọi người đã tự thiết kế, thậm chí là sự kết hợp nhiều thiết bị với nhau. [Fuse Sift] là một hệ thống tích hợp tuyệt vời. Bạn có tất cả những quạt gió hút bụi phát tán, thiết bị an toàn cá nhân cơ bản.”

“Nó rây bột, giữ lại các hạt quá lớn, bạn chỉ cần thu thập để tái chế. Bột được trộn ở đây và bạn có thể tự do lựa chọn tỷ lệ pha trộn. Nếu bạn cần những đặc tính nhất định, bạn có thể in bột mới 100% hoặc bạn in bột cũ 100%. Bạn đặt nó trên máy trộn, và bột của bạn được trộn đều” – Kleylein nói.

Kleylein nhận thấy fuse1 gần như là tự động. Chỉ đòi hỏi bạn thời gian và nỗ lực để chuẩn bị bản in mới, bảo trì máy in và hậu xử lý các chi tiết đó.

Tiết kiệm thời gian, không gian và khả năng vận hành hàng loạt

“Bạn có thể đặt nó trong một phân xưởng nhỏ. Vì vậy bạn chỉ cần sử dụng một phần tư thời gian của một nhân công để thực sự điều hành xưởng. Phần mềm miễn phí và quy trình in tương đương với các máy in lớn. Vì vậy việc chuẩn bị cho việc in là nhanh chóng” – Kleylein nói tiếp.

“Đó là một trong những chiếc máy rất có khả năng trở thành công xưởng in. Chúng ta có thể giữ cho nó chạy liên tục. In 24/7 là một lợi thế lớn. Chúng tôi không có thời gian nhàn rỗi ở đây, thời gian nhàn rỗi duy nhất là nếu công việc in của chúng tôi không đủ và nó bị dừng lại vào cuối tuần,”

Brose sáng tạo ứng dụng in 3D SLS trong sản xuất phụ tùng ô tô

In 3D SLS cho các ứng dụng sản phẩm cuối: Phụ tùng và các bộ phận cho các sản phẩm đã ngưng sản xuất.

Lúc đầu, Brose chỉ có kế hoạch sử dụng Fuse1 để tạo mẫu chức năng. Nhằm hưởng lợi từ việc quay vòng nhanh và vật liệu Nylon 12 cung cấp các đặc tính tương tự như vật liệu sản xuất hiện tại của họ. Nhưng nhóm của Kleylein đã xây dựng trường hợp cho các ứng dụng sử dụng trực tiếp đầu tiên. Và ứng cử viên tiềm năng chính là phụ tùng và bộ phận cho các sản phẩm đã ngưng sản xuất.

Sau khi một mẫu ô tô ngừng hoạt động. Các nhà cung cấp ô tô vẫn có nghĩa vụ cung cấp phụ tùng thay thế. Điều này có nghĩa là cố gắng ước tính số lượng phụ tùng thay thế mà họ sẽ cần, sản xuất tất cả chúng và sau đó đưa vào kho.

In 3D SLS là một công nghệ lý tưởng để sản xuất từ ​​nhiều khía cạnh. Nó có thể tạo ra các bản in có đặc tính tương tự như ép phun. Là một trong những quy trình AM sạch và ít lãng phí nhất. Quy trình này ngày càng trở nên quan trọng trong sản xuất.

In 3D SLS không cần cấu trúc chóng đỡ. Quá trình xử lý sau khi in cũng rất sạch sẽ.

“Khách hàng của Brose rất chào đón các chi tiết được sản xuất như vậy. Họ thích ý tưởng này, vì chúng tôi đang cố gắng in hầu như không có chất thải,tái chế bột và không dùng hóa chất nào khác. Vào cuối năm tới, tất cả các máy SLS của chúng tôi dự kiến ​​sẽ chạy mà không có chất thải” – Kleylein nói.

Tương lai của in 3D SLS trong chuỗi sản xuất 

Christian tin rằng trong tương lai gần, in 3D SLS sẽ được dùng để sản xuất các bộ phận sản xuất hàng loạt cho thế hệ sản phẩm ô tô tiếp theo.

Để đạt được điều đó, cần có hai thay đổi chính: xem xét AM trong quá trình phát triển sản phẩm bắt đầu từ giai đoạn thiết kế, và giảm thêm chi phí vật liệu, máy móc.

Trở ngại lớn nhất là làm sao khiến nhà thiết kế sản phẩm thực sự biết họ có thể làm gì với in 3D. Khiến họ đưa ra quyết định in 3D chi tiết đó. Với ép phun khó mà tiết kiệm chi phí. Bạn cần thiết kế cho quá trình in 3D này, ”Kleylein nói.

“Nó chỉ phụ thuộc vào số lượng sản phẩm bạn định in và mức hiệu quả của các hệ thống sản xuất truyền thống. Khi xác địn đúng giá trị, chúng tôi sẽ sản xuất chi tiết đó với hệ thống sản xuất hiệu quả nhất hiện có. Chúng tôi sẽ không ép buộc in 3D trên một sản phẩm. Nhưng nếu đó là cách tốt nhất có thể để sản xuất chi tiết, chúng tôi sẽ in nó” – Kleylein nói.

Bằng cách hạ thấp rào cản tiếp cận đối với in 3D công nghệ SLS, Fuse1 sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc trao quyền cho sự chuyển dịch sang sản xuất này. Brose đã có kế hoạch tiếp tục mở rộng nhanh chóng khả năng in 3D của mình. Xưởng nhựa AM thứ hai của họ đang được xây dựng ở Mỹ và họ cũng sẽ sớm nhận được Fuse 1 đầu tiên.