Freeform: производственная лояльность
Как обычно заведено у аддитивщиков на презентациях и совещаниях, посвященных использованию новых производственных методов: раскрепощайте мышление и создавайте изделия с неограниченными возможностями! Другими словами, руководство предприятий минимум дважды за такой «сеанс» получает «заманчивое» предложение, заставляющее пересмотреть привычный процесс, — это ж какой стресс! Да, использовать гибкость ПО и 3D-принтеров, использовать эти инструменты для производства продукции с новыми свойствами, попутно привлекая к себе внимание потребителей, — мечта любого собственника бизнеса и предприятия. Но что, если «ломаться через коленку» в данный момент предприятие не готово? Об одном из таких «лояльных» инструментов и пойдет речь в настоящей статье. Как известно, аддитивное производство (АП) — это цифровой процесс, но это совершенно не означает, что для него достаточно лишь файла детали в цифре. Нэйт Хиггинс и Крис Айелло, возглавляющие американскую компанию На самом деле, говорят они, АП во многом подобно промышленному производству или должно быть таким. Почему? Все ради заказчика, который не готов к быстрым переменам. В Freeform понимают это. В основе их деятельности лежит контрактное производство изделий методом струйной печати связующим MBJ. Нэйт Хиггинс убежден, что даже принимая во внимание возможности АП, не стоит уходить от основ организации производства с Kaizen, 5S и принципами Бережливого производства (lean manufacturing, lean production). На практике же Freeform попросту адаптирует свои АТ под традиционные методы производства предприятия. Например, в компании MBJ установки обслуживаются в соответствии с графиком профилактического технического осмотра, который компания разработала сама, опираясь на опыт применения графиков формовочных прессов. Сегодня производственные мощности Freeform поражают своей масштабностью и вместе с этим... компактностью: шесть 3D-принтеров Ежедневно Freeform обслуживает от 10 до 12 активных заказчиков, для каждого из которых изготавливается широкая номенклатура деталей в количестве от 100 до 1000 шт/мес. Но что интересно: несмотря на то, что предприятие также осуществляет производство на основе MIM технологий для больших объемов работ, печи для спекания обычно заполняются именно напечатанными деталями. По сравнению с большинством других процессов изготовления деталей, AП гораздо тише и требует меньших трудозатрат (за исключением, возможно, фильтрации и регенерации порошка — единственного потенциально трудоемкого этапа). Если не считать этих различий, с точки зрения ритма и повторяемости процесс производства в Freeform… ну, в общем-то, похож на традиционное серийное производство. Как подготовить детали для MBJ? Крис Айелло, являющийся вице-президентом по развитию бизнеса, вместе с Нэйтом Хиггинсом основали Freeform в 2020 году. До этого они вместе работали в MIM индустрии, но, очаровавшись MBJ, отдали свое внимание ей. Крис говорит, что они начали свой бизнес с двух машин: Desktop Metal Р1 и ExOne Innovent. Позднее уже переключились на модель Desktop Metal Shop System. Также он считает, что почти каждую деталь можно оптимизировать по геометрии для снижения издержек, но в этом случае нужна грамотно выстроенная последовательность обсуждения и работ, а также доверие с двух сторон. «Толщина стенок, радиусы, фаски — на эти геометрические параметры мы обращаем свое внимание в первую очередь», — говорит Крис. Струйная печать позволит изготовить деталь практически любой сложности, однако важные конструктивные изменения, о которых мы говорим, могут привести к более контролируемым и стабильным результатам при спекании, а это крайне важная часть всего процесса. «Мы часто задаем вопрос нашему заказчику: какую из плоских поверхностей детали можно использовать для опоры в печи для спекания?» — поясняет Нэйт. Дело в том, что если деталь может опираться на собственную поверхность, то тогда для нее не потребуется дополнительно создавать ложементы. Это позволит сэкономить значительные средства. Меньше компонентов деталей, больше разнообразия Отрасли, которые в настоящее время обслуживает компания, включают в себя производство компонентов для нужд оборонной и медицинской промышленности, машиностроения, а также более узких рынков. Например, сейчас в Freeform производится дульный тормоз огнестрельного оружия, геометрия которого была тщательным образом переосмыслена. Раньше эта деталь представляла собой узел, состоящий из дульного тормоза, трубки, колпака и гайки, сваренных вместе. Технология MBJ оказалась не дешевле производства каждой детали в отдельности, но она стала гораздо выгоднее при их агрегации в одну деталь. Еще одним примером может служить хирургический расширитель, используемый для подготовки пациентов к имплантации тазобедренного сустава в вертлужной впадине. Он традиционно изготавливается методом штамповки в ограниченном количестве вариантов, но заказчик захотел рассмотреть ассортимент расширителей с шагом диаметра в 1 мм — это позволит лучшим образом адаптировать инструмент для каждого пациента. Сложно себе представить, какое количество оснастки и ее стоимости потребовалось бы при традиционном штамповочном производстве. С технологией же MBJ планируется производить до 10 000 штук расширителей в год без оснастки, причем одновременно разных типоразмеров. Аргументы в пользу меньшего объема камеры печати В Freeform каждая из установок MBJ предназначена для работы с определенным типом металлического порошка. Причем оптимальным размером камеры построения в компании считают ее объем от 8 до 10 литров. Именно ритмичность печати каждого проекта, а не размер камеры считают в компании самым важным аспектом. Например, полный производственный цикл, осуществляемый с помощью Shop System, составляет 5 дней. Если же увеличить размер камеры принтера, то печатать можно больше деталей, однако в этом случае потребуется больше времени на выполнение заказа, и оперативность может пострадать. Tritone — «цифровой MIM» Со слов Криса Айелло, когда они только начинали, у них не было интереса к литью металлов под давлением, ведь там действует большая конкуренция. Тем не менее, традиционный MIM — это отличный процесс для серийного производства. Это стало очевидным почти сразу, когда один из самых первых проектов стал расти в геометрической прогрессии. Объем первого заказа на деталь составлял всего пять штук. Затем после оптимизации конструкции поступил заказ на 50, а следующая оптимизация еще добавила интереса на 500 деталей. Продукт оказался невероятно успешным, и потребность в нем у клиентов вскоре выросла до 50 000 штук в месяц, а это слишком много для MBJ производственных мощностей Freeform. И вот команда Freeform уже предлагает литье под давлением в имеющиеся у них в распоряжении MIM автоматы. Еще одну перспективу в компании связывают с технологией MoldJet израильской компании Tritone. По словам Хиггинса, этот процесс в некотором смысле является «цифровым MIM», поскольку многопозиционная карусельная машина работает путем 3D-печати в восковую форму, в которую в течение одного цикла наносится смесь порошкового металла и связующего. Преимуществом MoldJet также можно назвать полное отсутствие несвязанного порошка, являющегося потенциально опасным для человека, а также трудоемкого в удалении. Пока MoldJet осваивается в Freeform, и для нее были отобраны только три детали, изготовить которые с этой технологией оказалось проще всего. Сегодня все реже в Freeform отказывают заказчикам даже несмотря на отсутствие возможности оптимизации изделий под АП. Расширение модельного парка принтеров и технологий (производственная лояльность) чаще стали приводить к заключению сделок. Больше лет, чем недель: инвестиции Ryerson Наибольшее расширение возможностей связано с приобретением предприятия по производству деталей ExOne. По словам руководителей компании, уверенность в стабильности — еще один основополагающий элемент успеха в производстве, хотя и не столь поддающийся количественной оценке, как, скажем, Lean или Kaizen. В 2022 году инвестором Freeform стал дистрибьютор и переработчик металла Ryerson. На момент инвестирования у более крупной компании за плечами было больше лет работы, чем у Freeform — недель. Компания Ryerson, имеющая около 100 офисов и около 4000 сотрудников, была основана в 1842 году. Вот такая история и показательный опыт для тех, кто увлечен технологиями. Сегодня мир испытывает нехватку подобного рода гибких производств, которые в унисон с цифровой оптимизацией позволяют оперативно выпускать продукцию высокого качества и неограниченной сложности. Производственные инструменты для этого уже есть в России, например, MBJ оборудование сегодня можно приобрести в компании Авторская