Dari Manufaktur Additif ke Injeksi Cetak: Skala Cepat Produksi Face Shield
Saat pandemi COVID-19 melanda Amerika Serikat, tim kami di Fast Radius dengan cepat mengalihkan sebagian besar kemampuan manufaktur aditif kami untuk memproduksi face shield. Hasta sekarang, kami telah membuat dan mengirim ribuan face shield yang diproduksi secara additif untuk melindungi pekerja garis depan dari coronavirus. Shield ini dapat digunakan kembali, sangat awet, mudah dirangkit, dan nyaman, tetapi permintaan telah jauh melampaui kapasitas produksi aditif kami.
Untuk membuat produk kami tersedia bagi lebih banyak orang, kami memutuskan untuk mengalihkan produksi ke cetak injeksi. Cetak injeksi membuat shield lebih dapat diakses pada dua hal; memungkinkan kami untuk memproduksi volume yang jauh lebih tinggi, dan cetak injeksi menurunkan biaya produk secara signifikan karena biaya bahan yang lebih rendah dan manufaktur yang lebih cepat.
Dalam bekerja dengan pelanggan, kami sering menggunakan teknologi aditif untuk memproduksi bagian sambil meningkatkan produksi cetak injeksi. Cerita kami sendiri adalah contoh yang kuat tentang cara menggunakan teknologi manufaktur digital untuk merancang ulang produk additif untuk cetak injeksi.
Iterasi desain cepat dengan alat simulasi
Kami perlu melakukan modifikasi signifikan pada desain additif "halo" (atau pengikat kepala) shield untuk membuatnya sesuai untuk cetak injeksi, sambil tetap mempertahankan performanya. Kami tahu kekekalan harus dioptimalkan untuk mengurangi kondisi baja tipis yang dapat menyebabkan kerusakan pada alat selama operasi cetak. Karena kami tahu kekekalan halo saat ini berfungsi baik, kami mensimulasikan perpindahan fluktuasi halo additif dan menggunakan perpindahan itu sebagai target untuk kekekalan desain cetak injeksi.
Untuk memahami elemen yang berkontribusi pada kekekalan, kami menggunakan Analisis Elemen Hingga (FEA) untuk menentukan variabel desain yang menghasilkan hasil yang lebih baik. Kami mengandalkan paket simulasi dalam Autodesk 360, alat yang kami gunakan untuk berbagai tujuan, termasuk desain, analisis, dan simulasi. Kami menguji pola mahkola dan ribbing pada bagian depan cincin luar. Sementara ribbing menambahkan beberapa kekekalan, kami menemukan bahwa menambahkan tinggi pada mahkola adalah cara yang lebih efektif untuk meminimalkan perpindahan.
Menambahkan tinggi pada mahkola, Namun, dapat menciptakan kondisi alat yang buruk (baja alat tipis) antara cincin luar dan tengah. Slot di mana shield itu sendiri dimasukkan sangat tipis — tipisnya satu hingga dua milimeter; semakin tinggi bagian di mahkola, semakin banyak baja tipis yang diperlukan untuk alat, sehingga lebih mungkin baja alat akan rusak selama operasi cetak.
Kami perlu menemukan tinggi mahkola optimal yang akan mengurangi baja tipis sambil mempertahankan kekekalan di cincin luar halo. Untuk menentukan ini, kami menjalankan 16 simulasi, menyesuaikan desain sedikit untuk meningkatkan performa setiap kali. Pada tahap ini dalam proses desain, kami telah mencapai tujuan kami dan memiliki banyak desain dengan perpindahan yang sama atau lebih baik dibandingkan halo additif.
Prototipasi cepat dengan HP Multi Jet Fusion (MJF)
Dari konsep yang kami simulasi, kami memilih tiga untuk dicetak dengan HP MJF, karena itulah teknologi yang kami gunakan untuk menghasilkan halo additif asli kami. Biasanya, akan memakan waktu tiga hari untuk bagian MJF cukup dingin untuk dapat digunakan, tetapi tim insinyur manufaktur kami mempack build dengan cara yang memungkinkan kami untuk memiliki bagian kami besok hari.
Tim operasi di pabrik Fast Radius Chicago memakai tiga halo konsep dan membandingkannya dengan versi additif asli untuk membandingkan kenyamanan dan kemudahan pemasangan. Konsep 10 (lihat di atas, desain ketiga) menerima shield paling mudah, tetapi mereka menyarankan beberapa modifikasi untuk meningkatkan kenyamanan dan membuat pemasangan lebih mudah. Desain yang dihasilkan (lihat di bawah) digunakan untuk menghasilkan alat cetak injeksi yang akan membuat versi berikutnya dari halo face shield kami.
Pada akhirnya, beralih dari manufaktur aditif ke cetak injeksi akan membuat halo jauh lebih dapat diakses bagi mereka yang membutuhkannya. Kami berhasil memotong harga sebesar 55%.
Saat kami mulai membuat halo additif, kami memenuhi permintaan yang tidak dapat kami prediksi. Saat menjadi jelas bahwa kami dapat membuat produk kami lebih dapat diakses, kami memodifikasi desain additif kami untuk cetak injeksi dan mendapatkan alat ke produksi hanya dalam tiga hari.
Tim kami bekerja sehari penuh untuk mendapatkan produk penting ini ke pasar. Kami mencapai timeline yang luar biasa ini berkat sebagian besar perangkat lunak simulasi, manufaktur digital, dan model kerja yang tangkas kami. Pandemi ini telah memaksa kami untuk menjadi lebih fleksibel dengan siklus pengembangan produk, tren yang menurut kami akan berlanjut lama setelah pandemi.
Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?
Mulai penawaran Anda
