SLS 3D nyomtatás az Eaton gyáraiban és Additív Kiválósági Központjában

SLS 3D nyomtatás az Eaton gyáraiban és Additív Kiválósági Központjában

Hat hónap alatt megtérülő SLS 3D nyomtató beruházás és a forgácsolt készülékek 90%-ának leváltása additív gyártással: Az Eaton olean-i gyára (NY, USA) az ipari 3D nyomtatás egyik legjobb példája arra, hogyan válhat a technológia a mindennapi gyártás valódi, szerves részévé.
Az Eaton esetében a megoldás kulcsa: a Formlabs Fuse 1+ 30W és a Fuse Sift és Blast SLS ökoszisztéma.

 

A még ennél is részletesebb, eredeti alkalmazási cikk a Formlabs oldalán jelent meg.

 

Egy globális ipari szereplő útja az Ipar 4.0 felé

A Eaton Corporation a világ egyik legnagyobb ipari technológiai, energiagazdálkodási vállalata, amely 209 telephelyet üzemeltet 35 országban és több mint 93 000 munkatársat foglalkoztat. A vállalat profilja a villamosenergia-elosztás, gépészet és járműipari megoldások területére terjed ki.

Az Eaton az Ipar 4.0 fejlesztési programját nem technológiai divathullámként, hanem üzleti stratégiaként értelmezi. Ezen belül céljuk minden esetben ugyanaz: költséghatékonyabb, biztonságosabb, termelékenyebb és fenntarthatóbb működés. A digitális gyártás alkalmazásának fókusza, hogy valós, gyártósori problémákat oldjon meg additívan előállított eszközökkel: egyszerűsítse a folyamatokat, növelje a dolgozói biztonságot, gyorsítsa az iterációkat, csökkentse a költségeket, és erősítse a gyártási rugalmasságot. Ezt az additív stratégiát világszinten az Additive Manufacturing Center of Excellence (AMCoE) fogja össze a vállalaton belül.

 

 

Additív Kiválósági Központ: innováció stratégiai alapokon

Az Eaton Additív Gyártás Kiválósági Központja (AMCoE) 2016-ban jött létre azzal a céllal, hogy a 3D nyomtatás ne csak kutatás-fejlesztési eszköz, hanem a termelést kézzel foghatóan támogató képesség legyen. A központ eredetileg kutatási projektként indult az űripari üzletág számára, ma azonban 209 gyártóhely additív tudásbázisát fogja össze.

Az AMCoE feladata, hogy:

• tesztelje és validálja a legújabb 3D technológiákat,
• egységesítse az additív folyamatokat és szabványokat,
• és megossza a bevált gyakorlatokat a különböző Eaton-üzemek között.

 

„Küldetésünk, hogy a 3D nyomtatás ne csak kísérleti projekt legyen, hanem valódi versenyelőny minden Eaton-gyárban.” — Kathleen Chou, AMCoE Additív Alkalmazásmenedzser.

 

A központban dolgozó mérnökök nemcsak technológiát, hanem szemléletet is közvetítenek a cégcsoporton belül. A cél az, hogy az üzemek lokálisan legyenek képesek megoldani a saját kihívásaikat, az AMCoE pedig szakmai háttérrel és szabványokkal támogassa őket. Ez a hub-and-spoke modell az Eaton Ipar 4.0 stratégiájának gerince.

 

Eaton Olean

Az Eaton oleani üzeme az energiatechnológiai üzletág kulcsgyára, ahol fém-oxid varisztorokat (metal oxide varistor, MOV) gyártanak — ezek alkotják a túlfeszültség-levezetők szívét. A napi 15 000 darab MOV a teljes folyamatláncon végighalad: préselés, festés, köszörülés, hegesztés, tesztelés, majd összeszerelés.

 

 

A rengeteg gép, robot és mozgó alkatrész miatt az oleani üzem csapatának folyamatosan új fogyóeszközökre és segédanyagokra van szüksége, amelyek a sablonoktól, rögzítőelemektől és a karvég-szerszámoktól (EOAT) kezdve az automatizálási segédeszközökig, cserealkatrészekig és egyéb szerszámokig terjednek. Ezek az alkatrészek általában elengedhetetlenek és rendszeres pótlásra szorulnak, de a hagyományosan forgácsolással készülő, Delrin anyagú daraboknak hosszú volt a szállítási idejük, rendkívül költséges a megmunkálásuk, vagy egyszerűen csak nehézkesek és nehezen használhatók voltak.

 

„A Fuse 1+ 30W bevezetésével kilenc hónapos megtérüléssel számoltunk, de hat hónap alatt visszahozta az árát.”
— TJ Zurell, szenior gyártástechnológus, Eaton Olean

 

 

Miért pont a Fuse-széria?

Az Eaton Additív Kiválósági Központja már évekkel a Formlabs rendszerének bevezetése előtt elkezdte használni az SLS technológiát. A korábbi gépeik nagyméretű, ipari porágyas szinterező berendezések voltak, amelyek ára elérte az félmillió dollárt, működtetésük pedig dedikált kezelőszemélyzetet és folyamatos technikai támogatást igényelt. Ezek megfelelően teljesítettek a központi laborban — támaszmentes nyomtatás, precíz geometriák, műszaki minőségű nylon anyagok —, azonban a komplex beállítás és a magas működési költség miatt nem voltak alkalmasak arra, hogy a gyártóüzemekbe is telepíthetők legyenek.

 

„Ezek az ipari SLS gépek túl nagyok, túl bonyolultak és túl drágák voltak. Messzemenően nem az a kategória, amelyet egy gyárban napi szinten használni lehetne.”

— Cameron Peahl, globális additív stratégiai vezető, Eaton.

 

A központ olyan megoldást keresett, amely megtartja az ipari SLS technológia előnyeit — a támaszmentes gyártást, a precíz tűrést és a mérnöki minőségű anyagokat —, ugyanakkor kompakt, megbízható és könnyen kezelhető formában kínálja mindezt jóval alacsonyabb működési költségek mellett. Ez a követelménylista vezetett 2022-ben a Formlabs Fuse 1+ 30W teszteléséhez. A Fuse 1+ SLS rendszer mérsékelt beruházási költséggel, optimális méretű munkatérrel és zárt porkezelési ökoszisztémával rendelkezik, így a gyárak többsége számára reálisan elérhető és hatékonyan működtethető beruházásnak ítélték meg.

 

„A Form Fuse 1+ abban különleges, hogy a gyárak számára is elérhető árszinten kínál valódi ipari SLS minőséget. A munkatér mérete ideális, a kezelése egyszerű, az ökoszisztéma pedig új szintet képvisel a kategóriában.”
— Cameron Peahl.

 

Az Eaton számára a Fuse nemcsak egy új 3D nyomtatót jelentett, hanem az SLS additív gyártástechnológia demokratizálását:  a korábban csak laborban elérhető technológiát a gyártósor mellé tudták telepíteni, minimális betanulási igénnyel és magas üzemidővel.

 

 

Az eredmény: gyorsabb reakció, kevesebb selejt, több innováció

A Fuse-rendszer bevezetése óta az oleani mérnökök néhány nap alatt végig tudnak menni az új segédeszközök megtervezésének, tesztelésének és gyártásának korábban hetekig tartó folyamatán. A dolgozókat inspirálja a technológia házon belüli elérhetősége: maguk is javaslatokat tesznek és láthatják, hogy ötleteik napokon belül kézzelfoghatóan megvalósulnak.

 

A változás nemcsak a munkatempóban, hanem a tervezői gondolkodásban is megmutatkozott:

• A korábban több részből álló rugós ütközőket és V-prizma betéteket egyben nyomtatják.
• A köszörülésnél kétféle nyomtatást: vegyszerálló Nylon 12 és TPU kombinációt alkalmaznak.
• Az AI kameraház bevezetése után a selejtarány 70-ről 5 darabra csökkent.
• A tesztcsészéket színkódolt TPU pontokkal azonosítják, így az átállás pillanatok alatt megtörténik.
• Az összeszerelő készülékeket akár egy éjszaka alatt újra tudják gyártani.

 

„A dolgozók már maguk jönnek az ötleteikkel – és mi másnapra le is tudjuk gyártani. A szemlélet teljesen megváltozott: már additívban gondolkodunk.”
— TJ Zurell, szenior gyártástechnológus, Eaton Olean.

 

Az additív központ minden bevezetett projektet dokumentál, értékel és megoszt a globális hálózaton belül. Ha egy üzem, például Olean, sikeres additív alkalmazást fejleszti ki, akkor az eredmények gyorsan eljutnak más gyárakhoz – legyen szó autóipari, energetikai vagy repüléstechnikai alkalmazásról. Az Eaton minden gyára ugyanarra a központi tudásra támaszkodhat a helyszíni alkalmazási ötleteik bevezetéséhez.

 

SLA pontosság, SLS termelékenység

Az Eaton AMCoE nemcsak SLS-sel, hanem SLA technológiával is dolgozik: a Form 4 és Form 4L bevezetése 2024-ben „valódi szintlépést” hozott a gyorsaság és a méretpontosság terén. A kisebb, nagy pontosságú alkatrészeket SLA-val, a gyártósori segédeszközöket és tartós elemeket pedig SLS-sel gyártják.

 

 

7 alkalmazás a gyártásban, ahol az SLS nyomtatás már elengedhetetlen

Az oleani üzem a gyártás minden egyes lépésében megtalálta az SLS nyomtatás hatékony alkalmazási lehetőségét – az első préseléstől az utolsó összeszerelésig.

 

Préselés – rugalmas ütközők

A varisztorok gyártásának első lépésében egy prés tömörít nyers port egy hengerbe. Ezután egy kar kiemeli a hengert a további gyártási folyamatokhoz. A kar munkáját segítő korábbi, matricákkal jelölt és mart ütköző alkatrészeket most közvetlen 3D nyomtatják, gravírozott jelöléssel, bepattintható rögzítéssel.

 

 

Festés – üveg kaparó gallér cseréje

A gyorsan elhasználódó gyártóeszközök esetében a Fuse sorozatgyártásra alkalmas technológiája azt jelenti, hogy a csapatnak mindig vannak tartalék alkatrészei. A gyorsan kopó kaparóalkatrészeket nagy tételben nyomtatják, így mindig van készleten cserealkatrész.

 

 

Köszörülés – V-prizma betétek

A köszörülési lépés során a pontosság mindennél fontosabb. Az alkatrészt tartó felületnek derékszögűnek kell maradnia, miközben a mozgó testet a köszörűn keresztül vezeti. Ha eltér a derékszögtől, később tűrés-problémák lépnek fel. A korábbi 45 dolláros poliuretán betétek helyett már 4 dollár önköltségű SLS alkatrészeket használnak TPU fedéssel. → Éves megtakarítás: ~6000 USD csak ezen az egy alkalmazáson.

 

 

Köszörülés – billentőkarok

Vegyszerálló Nylon 12 + TPU betét → erősebb fogás, hosszabb élettartam.

 

 

Szállító állomás

A nehéz Delrin blokkokat könnyű, újratervezett SLS elemek váltották le, amellyel gyorsabb átállási időket és kevesebb robotterhelést értek el.

Fém bevonatoló állomás – AI kameraház

A MOV-ok sík végeit alumínium ívszórással ónozzák. A robothegesztő helyiségben minden alkatrészt AI-alapon működő kamerák ellenőriznek, hogy ne legyenek szabálytalanságok. A csapat tudatában volt annak, hogy a hegesztéssel járó fény befolyásolhatja a kamerák képminőségét, ezért egy egyedi kialakítású házat készítettek, amely fizikailag is védi a kamerát és megőrzi a képminőség állandóságát. A testreszabott SLS burkolat megszüntette a hegesztési fények miatti torz képeket, a burkolatnak köszönhetően optimálisan működő kamerával pedig tizedére csökkent a selejt mennyisége.

 

 

Elektromos teszt – színkódolt tesztülékek

Pontos, ütésálló SLS ülékek színes FDM TPU pontokkal a gyors méretazonosításhoz. A tesztelő ülékek nagyszerű példái az SLS és az FDM 3D nyomtatás együttes, erősségeiknek megfelelő alkalmazásának. Maguknak a tartóknak nagy pontosságúaknak, erőseknek és ütésállóknak kell lenniük, míg az FDM színes pontok gyorsan, könnyen nyomtathatók, és nem igényelnek speciális mechanikai tulajdonságokat. A teljes készlet korábban Delrin anyagból 17 000 USD költség volt marással, amelyet néhány száz USD-re sikerült így csökkenteni.

 

Összeszerelés – könnyített készülékek

A többdarabos, összeszerelést igénylő Delrin+alumínium sablonok helyett olcsóbb, könnyebb és ergonomikusabb SLS nyomatok.

 

„A korábbi marások hetekig várattak minket. Most, ha valami elkopik, másnap reggel ott a pótlás a Fuse munkaterében.”
— TJ Zurell, Eaton Olean

 

Tanulság: az átfogó szemlélet és a kis, lokális fejlesztések stratégiai előnnyé állnak össze

Az Eaton példája is bizonyítja, hogy az additív gyártás nem külön laboratóriumi terület, hanem a hatékony, ipari termelés szerves része. Az egyre nagyobb népszerűségnek örvendő, termelékeny SLS gyártás és azon belül ezt az ipari eljárást elérhetővé tevő Fuse-széria nem csupán költséget takarít meg, hanem növeli az üzemek ellenállóképességét, rugalmasságát és kreativitását. Ahol egy alkatrész elhasználódik, ott másnapra elkészül a csere és nem áll meg a termelés – a legnagyobb gyárakban már egyetlen leállás elkerülésével képes megtérülni a 3D nyomtató beruházás.

Az SLS 3D nyomtatás nem a belépő az additív gyártásba, hanem már egy üzemi stratégia része: olyan, termelékeny és ipari technológia, amelyre lehet építeni és támogatni vele a valóban önellátó, gyorsan reagáló gyártást.

További olvasnivalóink:

• SLS nyomtatás – útmutató mérnököknek
• Formlabs Fuse 1+ 30W termékoldal
• Form 4 és Form 4L SLA nyomtatók
• További additív alkalmazási példák határon innen és túl

 

Szeretné kipróbálni?

Kérjen ingyenes Fuse 1 SLS mintadarabot, és tapasztalja meg, hogyan válhat a 3D nyomtatás a gyártási hatékonyság valós motorjává.

👉 Fuse mintadarab igénylés

👉 Kapcsolatfelvétel egyedi teszt nyomtatásához