3D tlač vyrába cyklistické prilby na mieru

Londýnska firma HEXR spustila veľkosériovú výrobu športových prilieb na priemyselných 3D tlačiarňach. Unikátna je nielen kvalitou, ale najmä vysokou nákladovou efektívnosťou.

Jamie Cook  si už ako študent strojárstva na londýnskej University College všimol, že výroba cyklistických prilieb prakticky niekoľko desaťročí neprešla zásadnou inováciou. S kolegami preto založil a dnes vedie firmu HEXR, ktorá sa pustila do výroby personalizovaných prilieb na 3D tlačiarňach.

Tradične sa cyklistické prilby vyrábajú rovnakého tvaru. Prvým krokom personalizovanej výroby je preto naskenovanie hlavy každého cyklistu – skener za niekoľko sekúnd vygeneruje virtuálny model z tridsaťtisíc bodov, ktorý je potom základom pre individuálnu prilbu. Spočiatku hlavy zákazníkov skenovali iPadmi vo vybraných špecializovaných predajniach, vďaka novej aplikácii pre iPhone je teraz skenovanie možné aj doma. Dáta sa automaticky prenesú v požadovanej geometrii a formáte do 3D tlačiarne a prilba je do piatich týždňov k dispozícii zákazníkovi.

3D veľkovýroba
Spoločnosť HEXR v súčasnosti tlačí okolo dvetisíc prilieb ročne, no jej cieľom je zvýšiť produkciu na päťdesiattisíc. To už vyžaduje riešenia, ktoré urýchlia výrobné procesy a pri zachovaní rovnakej kvality zvýšia ich efektívnosť a ziskovosť. Zároveň umožnia rozšírenie portfólia aj na prilby pre iné druhy športov.

Presne takéto komplexné riešenie ponúkla firme HEXR spoločnosť Siemens. Spoločne vytvorili digitálne prostredie pre vysoko výkonnú továreň s aditívnou výrobou, kde nástroje cloudovej platformy MindSphere monitorujú a zvyšujú stabilitu výrobných procesov i celkovú efektivitu zariadení. Automatizácia zároveň skracuje čas potrebný na výrobu a znižuje celkové náklady.

Digitálne dvojča továrne umožnilo inžinierom nájsť ideálne výrobné nastavenie z viac ako sto variantov. Virtuálna továreň je vytvorená pomocou plánovacieho a simulačného softvéru Technomatix Plant Simulation. Vo virtuálnej realite môžu plánovači „prechádzať“ digitálnym modelom továrne a optimalizovať procesy podľa plánu produkcie. Operátori strojov majú vďaka digitalizácii k dispozícii podrobné prehľady o činnosti zariadení – 3D tlačiarní.

Pomocou digitálneho dvojčaťa mohli inžinieri virtuálne simulovať rôzne scenáre a nájsť ideálne výrobné nastavenie.

Cesta objednávky
Digitálny model hlavy zákazníka sa ukladá do cloudovej siete MindSphere, odkiaľ sa objednávka nahrá do siete a pridelí konkrétnemu produkčnému miestu a 3D tlačiarni. MindSphere tak slúži ako platforma pre priemyselný internet vecí a pomocou nepretržitého monitorovania, analýzy a optimalizácie riešení stráži prehľadnosť celého výrobného procesu až po koncového zákazníka.

O optimálne využitie strojového parku pri prideľovaní objednávok sa stará systém riadenia životného cyklu produktu Teamcenter (PLM) a nástroj pre riadenie výrobných operácií Opcenter (MOM). Preto pracujú 3D tlačiarne rýchlo, spoľahlivo a s minimálnou spotrebou. CAD systém NX zároveň pomáha hľadať najvhodnejší výrobný postup a rozhodnúť, či je lepšie vytlačiť celú prilbu alebo ju vyrobiť po častiach. To má vplyv na počet dielcov vytlačených pri jednej tlačovej operácii, čo výrazne ovplyvňuje náklady na jeden dielec.

Prilby sa tlačia na zariadeniach EOS P 500 vybavených ovládačmi Simatic S7-1500. Využívajú technológiu selektívneho laserového spekania, tlačia teda vrstvu po vrstve z polyamidu 11, materiálu na rastlinnej báze zhotoveného z ricínového oleja. Proces chráni životné prostredie, pretože prášok, ktorý sa nepoužije pre tlač, možno znovu použiť. Spoločnosť HEXR navyše používa obaly z recyklovateľných materiálov.

Prilby HEXR sú založené na štruktúre včelieho plášťa, ktorá pri náraze chráni výrazne lepšie než pena.

Stratégia pre budúce roky
Cyklistická prilba je príkladom, ako možno priemyselný proces aditívnej výroby bez problémov digitalizovať v celom reťazci – od skenovania hláv cez modelovanie a virtuálne testy až po samotnú produkciu. Komplexné riešenie umožňuje hromadnú výrobu s úsporou všetkých zdrojov. Výsledky hovoria viac ako jasne: simulácia výrobných procesov prináša 65-percentné úspory nákladov na jeden dielec, ďalších pätnásť percent úspor ide na účet automatizácie procesov.

Jamie Cook už pripravuje ďalší krok. Digitalizácia zvýšila pružnosť výroby a HEXR má záujem rozšíriť svoju ponuku – okrem cyklistických prilieb chce 3D tlačou vyrábať personalizované prilby pre horských cyklistov, kanoistov, lyžiarov a dokonca aj pre pilotov závodných automobilov. A keďže virtuálnu hlavu každého doterajšieho zákazníka má uloženú v cloude, v budúcnosti bude možné objednať si ďalšie typy prilieb bez potreby nového skenovania.

Video

Foto: HEXR a Siemens