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Digitalizzare la linea produttiva a Productive Plastics

Presso il termoformatore industriale Productive Plastics, la filiera produttiva è continuamente in funzione.

Le richieste dei clienti cambiano in continuazione, quindi anche il team di Productive Plastics ha dovuto ottimizzare e differenziare i processi, in maniera tale che si adattassero a nuove geometrie e modelli inediti.

Per fare ciò, ha creato una vasta libreria di ausili alla produzione sulla stampante 3D Formlabs Fuse 1 a sinterizzazione laser selettiva (SLS).

Produrre con Productive Plastics

La termoformatura è un processo industriale che consente di riscaldare e modellare fogli di plastica nella forma desiderata.

Esiste una varietà di metodi, tra cui la formatura sotto vuoto, la formatura a pressione e la formatura meccanica.

Productive Plastics gestisce sei “celle” di produzione. Ogni cella è dotata di una termoformatrice industriale, una fresatrice CNC, un’area di assemblaggio e un sistema informatico che organizza e monitora l’attività.

Queste sei celle sono in funzione ininterrottamente, avviando nuovi ordini non appena i precedenti sono stati conclusi.

L’ingegnere Dustin Johnson identifica e disegna gli strumenti ausiliari necessari a ogni ordine, come guide di foratura che aiutino i tecnici a combinare correttamente i componenti, o ricambi che sostituiscano macchinari rotti.

“La Fuse 1 è stata la nostra prima stampante 3D. Prima di averla, avremmo potuto lavorare il legno per le maschere, esternalizzare le attrezzature personalizzate da aziende di stampaggio a iniezione o semplicemente rinunciare a un aiuto alla produzione e stimare la distanza.”

Dustin JohnsonTooling Engineer a Productive Plastics

L’integrazione di Fuse 1 nella filiera ha contribuito a ridurre i costi, a migliorare la produttività e a evitare arresti o ritardi nella manifattura.

Johnson ha persino iniziato a modellare alternative stampate in 3D ai prodotti end-use destinati ai clienti.

“Possiamo controllare molto meglio i tempi all'interno dell'azienda. È molto più facile spingere la stampa che richiedere un pezzo al cliente o a un fornitore esterno. E quanto più riusciamo a fare internamente, tanto più è conveniente.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics

Ridurre i costi costruendo internamente le maschere e i ricambi

Productive Plastics è specializzata nella termoformatura di materiali pesanti, utilizzando fogli di lega PVC/acrilica come il Kydex.

Le lastre sono relativamente economiche: inoltre, allineando correttamente le dimensioni delle pinze e dei modellini e configurando nella maniera esatta i macchinari, Productive Plastics e i suoi clienti risparmiano ulteriormente.

productive

“Quando possiamo essere molto specifici sulle dimensioni delle lastre, il cliente risparmia denaro. L'uso della stampa 3D consente di personalizzare le larghezze attraverso morsetti personalizzati, in modo da poter essere molto precisi. Abbiamo impiegato un giorno per stampare e avviare la produzione.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics

Mantenere continuativa con la produzione con parti di ricambio in-house

Con un numero così elevato di clienti e di ordini, la produzione non si ferma mai.

A meno che, ovviamente, a fermarsi non sia la macchina formatrice sottovuoto stessa.

Quando la pompa di una macchina si è rotta, il team ha dovuto attendere tra le sei e le otto settimane per ottenere un pezzo di ricambio.

“Se sei un termoformatore e non hai una pompa del vuoto, non stai termoformando. Non possiamo chiudere un'intera cella per sei settimane, quindi avevamo bisogno di una soluzione provvisoria.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics
productive

Il team ha avviato due iterazioni di girante sostitutiva in Solidworks, quindi le ha stampate su Fuse 1 durante la notte, utilizzando polvere di nylon 12.

La girante ha funzionato immediatamente, inserendosi nella pompa esistente e rimettendo in funzione la cella.

La natura autoportante della stampa 3D SLS ha consentito un design a due lati con un foro centrale: senza supporti da rimuovere o attività di post-processing da fare, la girante è stata immediatamente inserita nella macchina esistente.

“L'attesa di un ricambio avrebbe bloccato un'intera cella per settimane. La perdita sarebbe stata di circa 30.000 dollari, per cui il solo pezzo di ricambio come opzione provvisoria ha praticamente ripagato la stampante stessa.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics

Guadagnare tempo

Una volta terminata la formatura, i pezzi subiscono processi aggiuntivi secondari, come assemblaggio o rifinitura.

Queste attività secondarie richiedono determinati strumenti e aggiustamenti, come la mascheratura a mano per la verniciatura.

Con l’oggetto nell’immagine sottostante, i tecnici erano costretti, con l’aiuto del nastro adesivo, a segnalare a mano dove finiva il rame, in modo da verniciare il materiale restante.
Il taglio veniva controllato a occhio e gli errori non erano di certo rari.

In alternativa, con una o due guide create in 3D, è possibile tagliare facilmente e velocemente!

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Costruire una biblioteca digitale per il futuro

L’uso di Fuse 1 e Nylon 12 Powder consente a Johnson non solo di risolvere eventuali criticità, ma anche di migliorare preventivamente i processi produttivi.

I vantaggi vengono trasferiti al cliente, aiutandolo a mantenere basso il costo per unità e contribuendo alla sua soddisfazione generale.

Migliorare la comunicazione con il cliente per evitare malintesi e fraintendimenti

Productive Plastics si tiene in stretto contatto con i clienti, disegnando, insieme a loro, gli articoli richiesti e costruendo conseguentemente i blocchi che vanno applicati durante un assemblaggio secondario.

Questi blocchi, necessari all’integrità strutturale del componente, devono adattarsi perfettamente alla lastra termoformata.

Il team era solito creare un disegno del blocco con le dimensioni e le tolleranze necessarie, ma, essendo difficile comunicare, attraverso un modello bidimensionale, le angolazioni corrette, i blocchi erano talvolta di forma o dimensioni errate e fermavano, così, tutta la produzione.

La capacità di produzione interna della Fuse 1, invece, garantisce che ogni cliente crei set di blocchi ad hoc.

“Abbiamo bisogno di migliaia e migliaia di questi blocchi, quindi se anche su un semplice blocco il diametro è leggermente sbagliato, non possiamo finire il progetto. Inviare loro un prodotto fisico ci costa solo pochi dollari ed evita che migliaia di pezzi vengano realizzati in modo errato.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics
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Aumentare l’efficienza per ogni cella

Tra il volume degli ordini, la variazione dei pezzi e il numero di iterazioni, le cose da fare alla Productive Plastics sono molte.

Tutto ciò che rende più fluida la comunicazione tra i reparti ha un impatto enorme sull’efficienza del team.

Ogni cella utilizza un sistema di monitoraggio automatizzato che tiene traccia degli ordini, dei manuali dei macchinari, della libreria di aiuti alla produzione e dei pezzi creati.

Sebbene il team avesse cercato di trasferire i sistemi informatici ai tablet, non c’era modo di mantenere i tablet facilmente accessibili e allo stesso tempo mobili.

Gli involucri di resistenza industriale dei tablet non si adattavano a nessuna soluzione di montaggio standard, quindi non venivano praticamente usati.

Johnson ha smontato un normale supporto da telefono e ha fatto un lavoro di reverse engineering, creando una versione grande, adatta al tablet.

“Ci ha permesso di mantenere il dispositivo mobile in caso di necessità, ma facilmente accessibile nella migliore area possibile per i nostri operatori. Non siamo riusciti a trovare nulla di pronto per meno di 300 dollari, ma ho stampato questi per 30 dollari su Fuse 1 e li abbiamo montati in ogni cella, più un paio di altri.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics
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Mantenere la produzione alla massima velocità

Una volta terminata la termoformatura e finite le attività secondarie di rifinitura, Productive Plastics fissa i blocchi al componente, tentando di rispettare una tolleranza di 0,003 pollici.

Era, quindi, necessario usare uno strumento di misurazione, per assicurarsi che ogni blocco fosse fissato correttamente.

Prima, il team misurava a occhio, o utilizzava blocchi di legno incollati tra loro e lavorati fino a ottenere le dimensioni giuste. Entrambi i metodi erano laboriosi, lenti e difficili da concludere senza errori.

Johnson ha progettato una maschera che tiene traccia del punto in cui fissare i blocchi sull’oggetto termoformato, consentendo agli operatori di fissare i blocchi velocemente.

“Abbiamo più set di queste macchine che vengono utilizzati contemporaneamente, in modo da mantenere la produzione alla massima velocità.
Ci hanno aiutato a migliorare l'accuratezza del posizionamento dei blocchi e a risparmiare il tempo che impiegavamo per rettificare o lavorare i blocchi.”

Kyle DavidsonSales and Marketing Director a Productive Plastics
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Alternative ai prodotti end-use realizzate in polvere di nylon

Quando Productive Plastics ha dovuto affrontare dei ritardi nella catena di fornitura, Johnson ha tentato di stampare in 3D un componente che di solito riceve da un fornitore esterno.

Il componente si inserisce in una macchina utilizzata nelle strutture point-of-care per “tappare” le aperture quando non sono in uso, come connessioni alle flebo o ad altri sistemi di erogazione di fluidi.

Utilizzando il Nylon 12 sul Fuse 1, Johnson è stato in grado di ricreare il componente normalmente stampato a iniezione.

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