無需百萬級投入Formlabs SLS設(shè)備實現(xiàn)工業(yè)級打印質(zhì)量和批量生產(chǎn)

　　SAVEWO救世是香港的一家專注于應(yīng)用科技的創(chuàng)新公司，集產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計及生產(chǎn)于一身，成立初衷是協(xié)助香港和全球進(jìn)行抗疫，走出COVID-19的陰霾。SAVEWO也在尋找其他的創(chuàng)新型項目，運用自己在工業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)上的實力，更好的推動產(chǎn)品發(fā)展。

　　在本次的案例中，SAVEWO幫助機器人研發(fā)公司 RICE Robotics 掃清量產(chǎn)化道路的障礙，使用Fuse 1+ 30W 3D打印機實現(xiàn)了RICE Robotics的項目落地。

　　RICE ROBOTICS 量產(chǎn)遇到阻礙

　　RICE Robotics是專注于室內(nèi)機器人的研發(fā)公司，旗下的三款產(chǎn)品主要負(fù)責(zé)送餐、消毒和巡查等功能。公司產(chǎn)品已覆蓋日本等其他亞太地區(qū)，但是公司在產(chǎn)品的量產(chǎn)階段，遇到了不少的問題。

　　香港因為地緣關(guān)系背靠中國大陸，RICE Robotics很自然的開始在中國大陸尋找生產(chǎn)供應(yīng)商進(jìn)行量產(chǎn)。但在實際量產(chǎn)的過程中，RICE Robotics的生產(chǎn)供應(yīng)商往往無法配合為機器人進(jìn)行修改，導(dǎo)致RICE的機器人在實際量產(chǎn)過程、疫情期間兩地間溝通上的問題比較突出，未能迅速得以改良及有效地量產(chǎn)。

　　也因為這樣的原因，SAVEWO發(fā)現(xiàn)自己在香港進(jìn)行工業(yè)設(shè)計和研發(fā)生產(chǎn)上的能力或許能幫助這一類的小企業(yè)解決量產(chǎn)上的痛點。

　　“我們希望在香港制造、研發(fā)和改良，更希望能在香港量產(chǎn)這臺機器人設(shè)備。”

　　—— 丁總

　　SAVEWO 行政總裁

　　在實際的研發(fā)和改良過程中，SAVEWO也遇到了不一樣的難題。因為產(chǎn)品需要快速交付到客戶手中，所以對交期有很嚴(yán)格的要求：從改良原型到量產(chǎn)只給到SAVEWO六個月的時間。如果SAVEWO的工程師為機器人身上的每一塊零件，都采用傳統(tǒng)的開模制造及驗證，將會耗費大量的時間和金錢成本，反復(fù)地對模具進(jìn)行修改也可能會導(dǎo)致機器人無法順利交付。

　　在這樣的情況下，SAVEWO開始尋求3D打印方面的解決方案，希望通過能應(yīng)用在終端產(chǎn)品的3D打印技術(shù)，對機器人中較小型、較復(fù)雜的零件進(jìn)行3D打印;而把耗時的傳統(tǒng)開模流程，留給較大型的、外觀零件。由此，SAVEWO創(chuàng)建了傳統(tǒng)制造和3D打印結(jié)合的混合式生產(chǎn)及開發(fā)管理系統(tǒng)。

　　“SAVEWO的工程師以PERT(Program Evaluation and Review)的項目管理評估為指導(dǎo)，把產(chǎn)品中的確定與不確定因素分類進(jìn)行。對Rice 2中確定率較高的部件，立即執(zhí)行;不確定的部分，則用3D打印一邊生產(chǎn)一邊測試可行性。”

　　—— 朱先生

　　SAVEWO 研發(fā)部 - 技術(shù)主管

　　Fuse系列產(chǎn)品完善研發(fā)和生產(chǎn)流程

　　1  時間、成本控制

　　與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法(如注塑、鈑金屈接等)相比，采用Fuse 系列產(chǎn)品為代表的快速成型技術(shù)可以跳過繁瑣的模具生產(chǎn)環(huán)節(jié)，一個晚上就可以對產(chǎn)品的設(shè)計進(jìn)行驗證。不僅生產(chǎn)時間和模具設(shè)計的時間可以大大縮短、快速推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)度;也因為不需要滿足起訂量的需求，產(chǎn)品設(shè)計的成本大大減少。

　　傳統(tǒng)的工業(yè)制造方式需要花費很長時間來生產(chǎn)模具，并且需要大量訂制才能制造出客制化的零件。但是有了Fuse 1+，SAVEWO 可以直接進(jìn)行打印，拿到實物后再對設(shè)計圖進(jìn)行必要更改，再進(jìn)行打印。這樣可以大大加快整個研發(fā)過程的速度，實物原型也可以放置到機器人上進(jìn)行測試。

　　2  簡化研發(fā)、生產(chǎn)流程

　　運用3D打印進(jìn)行原型開發(fā)、原型驗證能有效縮短時間和成本，這對于熟悉3D打印的人來說已經(jīng)是共識。于此同時，F(xiàn)use系列所代表的選擇性激光燒結(jié)(SLS)快速成型技術(shù)可以跳過繁瑣的模具生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的設(shè)計。例如，在使用注塑方法時，需要考慮零件是否會有倒扣的問題，如果同時還牽扯到復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，模具的制造成本就會大增。

　　但使用Fuse 進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計師則可以完全忽略模具如何實現(xiàn)的限制，特別是SLS的技術(shù)特性，設(shè)計師和工程師甚至不需要考慮支撐的擺放位置，就可以輕松打印出具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，甚至是活動的結(jié)構(gòu)部件。

　　3  精確地公差控制，達(dá)到生產(chǎn)需求

　　采用Fuse 進(jìn)行原型制造還可以非常精確的進(jìn)行公差控制。因為不用考慮鑄造時的壓力、時間、溫度等會對材料產(chǎn)生影響的參數(shù)。工程師可以直接在3D模型中調(diào)整精度和公差，原本需要用多個零件組合的部分，現(xiàn)在可以通過SLS 3D打印技術(shù)打印成一個整體。

　　“快速成型技術(shù)，特別是SLS快速成型技術(shù)的好處是與傳統(tǒng)制造相比，工程師可以更專注于產(chǎn)品設(shè)計本身。一些傳統(tǒng)制作方法無法低成本實現(xiàn)的零件設(shè)計，現(xiàn)在借助SLS 3D打印都可以輕松、準(zhǔn)確的實現(xiàn)”

　　—— 鐘先生

　　SAVEWO 研發(fā)部-高級機械工程師

　　4  打印材料進(jìn)一步優(yōu)化

　　SAVEWO的工程師采用的是Formlabs尼龍粉末家族中的“全能型材料”尼龍12 粉末(Nylon 12 Powder)。這款粉末材料在強度和細(xì)節(jié)上均達(dá)到了平衡，非常適合打印具備高度穩(wěn)定性的復(fù)雜組件和耐用部件，即適合進(jìn)行研發(fā)過程中的原型制造，也適合作為終端零部件進(jìn)行使用。

　　“尼龍(材料)本身具有足夠的硬度、韌性和良好的機械性能，我們大部分的3D打印件都具有螺紋，在使用尼龍材料直接打印零件時，多次旋緊或松開螺絲都不會有問題。”

　　—— 陳先生

　　SAVEWO 研發(fā)部-電子工程師及研發(fā)主管

　　5  Fuse更適合辦公環(huán)境使用

　　在寸土寸金的香港，想要在辦公室內(nèi)放置一臺工業(yè)級的生產(chǎn)設(shè)備其實是非常困難，也不具備經(jīng)濟效應(yīng)的事情。

　　Fuse1+ 30W 3D打印機因為其緊湊的工業(yè)設(shè)計，很好的能夠在保證工業(yè)級生產(chǎn)效率的同時，占用最少的空間，發(fā)揮應(yīng)有的平效。同時，后處理設(shè)備Fuse Sift 因其出色的操作流程設(shè)計和粉塵管理，使得辦公環(huán)境的粉塵安全性和空氣質(zhì)量都得以保證。

　　Fuse 系列產(chǎn)品無論是機器的占地面積、優(yōu)異的生產(chǎn)工作流程還是操作環(huán)境管理，都非常適合香港或者其他的小型辦公室使用。

　　運用Fuse投入生產(chǎn)也使得SAVEWO得以完成半年推向市場這個看似不可能的目標(biāo)。

　　從研發(fā)到生產(chǎn)，僅需增加Fuse的數(shù)量

　　2022年8月SAVEWO購入了第一套Fuse設(shè)備作為研發(fā)用途，在對Fuse系列產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)驗證上的使用之后，SAVEWO意識到了Fuse 的打印能力和材料特性能夠解決 RICE Robotics 之前在量產(chǎn)過程中遇到的問題。隨即，他們決定增加Fuse的數(shù)量，正式利用Fuse的SLS 3D打印技術(shù)投入小批量部件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

　　SAVEWO的生產(chǎn)車間采用三臺Fuse 1+ 和一臺Fuse Sift的搭配模式，三臺Fuse 1+，即保證了生產(chǎn)效率，又保證了生產(chǎn)的靈活性。同時，F(xiàn)use Sift一臺機器即可完成三臺打印機的后處理工作，以及儲存和混合新舊粉, 重用部份材料, 亦有助減低生產(chǎn)成本。

　　從2022年7月的立項到同年的12月1日，項目已經(jīng)成品落地，并且已經(jīng)成功投入生產(chǎn)線。“作為項目的開發(fā)者來說，我覺得非常榮幸能參與到這個項目的發(fā)展。在香港實現(xiàn)生產(chǎn)制造這個之前看似不可能的事情，現(xiàn)在在我們這里已經(jīng)變成可能。” SAVEWO研發(fā)部高級工程師黃先生說。

　　“2022年8月SAVEWO購入了第一套Fuse設(shè)備作為研發(fā)用途，在對Fuse系列產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)驗證上的使用之后，SAVEWO意識到了Fuse 的打印能力和材料特性能夠解決 RICE Robotics 之前在量產(chǎn)過程中遇到的問題。”

　　—— 黃先生

　　SAVEWO 研發(fā)部-高級工業(yè)設(shè)計師

　　周產(chǎn)50臺機器人，生產(chǎn)力進(jìn)一步提升

　　SAVEWO生產(chǎn)的室內(nèi)送餐機器人Rice 2，其骨架和外殼的連接件，都是以 Fuse 1+ 30W的打印件制作。經(jīng)過SAVEWO的工程師驗證，F(xiàn)ormlabs的尼龍3D打印件能夠支撐機器人在行走過程中的路面震動。除了外殼連接件外，消毒形態(tài)中的霧化器模組(整個PCB、葉扇、接合扣)、出氣口，以及中央處理器系統(tǒng)的固定、避震系統(tǒng)固定，都是以SLS打印件作為量產(chǎn)零件。

　　Fuse 打印的霧化出氣口

　　Fuse 打印的霧化模塊

　　用Fuse 打印電子元件的外殼

　　“電子組裝部份，由于前期開發(fā)中會不斷變動，我們電子元件與骨架連接的部份，選以3D打印制造。就算不斷調(diào)整方案，也不會延長整體的開發(fā)時間。”

　　—— 余先生

　　SAVEWO 研發(fā)部電子工程師

　　以SAVEWO 工廠中的4臺Fuse 1+ 和1臺 Fuse Sift 為例，每周所產(chǎn)的終端零件數(shù)量已經(jīng)足夠50臺Rice 2 使用。更重要的是，F(xiàn)use系列的3D打印產(chǎn)品提供了不斷優(yōu)化的選擇，生產(chǎn)企業(yè)不需要擔(dān)心因為中途更改模具而產(chǎn)生的高昂費用。

　　在Formlabs的官方指南中，SAVEWO的使用方式屬于其對于Fuse系列產(chǎn)品進(jìn)行中批量生產(chǎn)的需要。4臺Fuse 1+，其中3臺用于生產(chǎn)，1臺用于研發(fā)以及停機檢測時備用，在兼顧成本效益的同時，又確保了生產(chǎn)效率。

　　如果 Rice 2 采用傳統(tǒng)的工業(yè)制造模式，比如采用開模進(jìn)行生產(chǎn)，中間涉及排期、打樣、修改等環(huán)節(jié)，一般會以45～60天為標(biāo)準(zhǔn)時間。對于這個項目來說，交付時間無法保證，生產(chǎn)成本也沒能得到有效控制，容易在項目管理上造成嚴(yán)重的風(fēng)險。

　　優(yōu)質(zhì)專業(yè)的售前和售后支持

　　SAVEWO擁有的Fuse系列產(chǎn)品，是香港首臺Fuse系列產(chǎn)品落地使用，這也離不開Formlabs和其香港代理商智誠科技ICT的售前售后支持。

　　“作為全香港第一個擁有這臺機器的公司，我們可能會在使用過程中遇到問題，但香港的代理商總是能夠快速地幫助我們解決問題。我們的團(tuán)隊在使用這臺機器后學(xué)到了很多東西，這項技術(shù)大大加快了我們的研發(fā)流程。”

　　—— 馮先生

　　SAVEWO 研發(fā)部工程師

　　探索Fuse系列產(chǎn)品用于生產(chǎn)的最優(yōu)解決方案

　　SAVEWO現(xiàn)在成功探索了3D打印代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造的最優(yōu)解決方案，也樹立了很好的生產(chǎn)制造工作模式。這種工作模式提倡在香港本地進(jìn)行小批量定制以快速適應(yīng)市場變化的趨勢。他們也在尋找與不同公司或行業(yè)合作的潛在商機，以幫助本地初創(chuàng)企業(yè)在市場上取得成功。

　　展望未來，SAVEWO希望3D打印+注塑模具的生產(chǎn)模式能夠幫助更多的香港企業(yè)完成產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和落地。

　　“我們希望SAVEWO能成為香港創(chuàng)科的搖籃，推動香港工業(yè)4.0的發(fā)展。最終，我們希望SAVEWO可以讓香港制造的名片再次揚威海外。”

　　—— 丁總

　　SAVEWO 行政總裁

　　無需百萬級投入，亦可投放生產(chǎn)級SLS設(shè)備

　　正如丁總所說，F(xiàn)use系列產(chǎn)品投入較小、易于上手，在研發(fā)階段能夠幫助產(chǎn)品設(shè)計師提供獨一無二的設(shè)計選擇，在生產(chǎn)階段，多臺Fuse配合使用，也提供了兼具產(chǎn)量和靈活性的選擇。Fuse系列非常適合中小型企業(yè)在產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型中，用較低的成本，快速實現(xiàn)更復(fù)雜、更大膽和更精細(xì)的產(chǎn)品。

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