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海爾_家用產品原型製作

 

“Stratasys 的3D 列印技術顛覆了傳統的模型製作方式,能為我們最多節約69% 的模型製作時間。尤其在製作結構複雜的零件模型時,3D 列印更是我們的絕佳選擇。此外,Fortus900mc 3D 列印機在直接製造方面的優勢也幫助我們應對緊急需求,化解生產危機。 ”

褚名舉,海爾模具快速成型中心項目經理

 

 

幫助海爾模具加速模型製作,快速應對緊急需求

 

以新智慧擁抱新變化

3D列印幫助海爾模具加速模型製作,快速應對緊急需求

“海爾兄弟”無論是在冰箱、洗衣機還是微波爐、吸塵器等小家電上,這個LOGO 都代表著創新、實用與美感。如今,海爾這一品牌已享譽全球,海爾旗下的青島海爾模具有限公司(簡稱海爾模具)被稱為幕後的英雄。作為頂級模具供應商,海爾模具從不將思維局限於傳統製造業,而是放眼全球最新的技術與思維。例如,代表智慧製造趨勢的3D 列印技術,就被他們完美地融入到模具製作與產品設計中,為海爾全系列家電產品注入3D 列印的創新基因。

3D 列印迷你洗衣機,驚艷海爾展會現場

2014 年,一台3D 列印的迷你洗衣機亮相海爾的各大展會,為海爾增加了不少新“粉絲”。這台3D 列印的迷你洗衣機是海爾明星產品免清洗洗衣機的展示版本。除了控制系統、排水管之外,迷你洗衣機的內筒、上蓋、盤座、外殼等各個零件,均由Stratasys Fortus 900mc 3D 列印機直接製作而成,完美模擬了實體洗衣機的外觀、結構和功能。

負責這一迷你洗衣機製作的海爾模具快速成型中心項目經理褚名舉說:“如同車展需要好的汽車模型一樣,這款3D 列印出的迷你洗衣機立刻讓海爾展會更具賣點。特別是當它如實體洗衣機一樣運轉時,不僅是海爾的老顧客對我們有了新的認識,一些年輕的‘科技粉’也對海爾讚歎不止,這大大推動了產品的上市與銷量。 ”

小小的洗衣機在為消費者帶來新鮮感的同時,更展現了3D 列印在直接製造方面的優勢。褚名舉介紹,“如果沒有3D 列印,我們要為展品重新開模、製模,增加大量的製造與時間成本。”

 

與Stratasys 15 年的3D 列印情誼

用3D 列印直接製造迷你洗衣機只是海爾模具在3D 列印技術應用中的一段小故事。早在2000 年,海爾模具就購入第一台Stratasys 3D 列印機,成為國內先行者。這段與Stratasys 15 年的3D 列印歷程源於海爾對市場的前瞻性思維。

上世紀90 年代,中國消費者的購買力快速增長,家電市場蓬勃發展。面對市場利潤的迅速增長,海爾卻保持了冷靜的思維,準確地預見到消費者很快就會厭倦相同的產品功能與設計,只有不斷推陳出新、更新換代,品牌才能長久發展。然而,傳統的模型製作工藝(如手工製作、CNC 加工)難以高效滿足設計與生產需求,為團隊帶來了瓶頸。

褚名舉表示:“雖然那時我還沒有加入海爾模具,但是我可以想像當時團隊了解到3D 列印和Stratasys 時的心情。

3D 列印顛覆了傳統的模型製作方式,可以在幾個小時內列印出以前好幾天才能製造出的零件模型。同時,我們還可以用非常低的成本隨時進行設計修改,這是以前不敢想像的。 ”居安思危、勇於創新讓海爾成為國內3D 列印的先驅者和受益者,也讓這個品牌在歷經無數次高低起伏之後,仍然聲名鵲起。

在15 年中,Stratasys 也引領3D 列印技術的不斷突破,與海爾的創新思維相輔相成。在2012 年,海爾模具購入Stratasys 的Fortus 900mc 3D 列印機。這款3D 列印機基於FDM 技術,可構建耐用、精確、可重複的零部件,最大尺寸可達914 x 610 x 914 mm,具有兩個材料箱,最大程度地延長了無人監視的構建時間,且能夠水溶去除支撐材料,操作環境乾淨整潔。對於要求嚴苛的功能性原型、生產零件、夾具、卡具以及模具,Fortus900mc 可使用滿足多種材料性能要求的熱塑性塑料,其中包括海爾模具一直使用的ABS-M30,用於實現良好的抗拉、衝擊和抗彎強度。褚名舉團隊就是用這台列印機開發出了迷你洗衣機,以及無數個幫助他們增強產品競爭力的創新思維。

 

7 小時力挽狂瀾,化解生產危機

對於海爾這樣的大型家電製造商來說,一旦生產設備出現問題,就可能延誤生產,造成巨大損失。Fortus 900mc 3D 列印機在直接製造方面的優勢可以讓損壞零件快速“重生”,讓設備在幾個小時之內就重新投入生產,因此成為了海爾模具快速成型中心幫助集團其他部門應對化解緊急生產危機的利器。

據褚名舉介紹,公司曾有一台進口吊車設備的風扇扇葉突然損壞,出於安全考慮,如果不能替換新的零件,這台設備只能停用,必然會影響車間運行效率。在沒有Fortus 900mc 3D 列印機之前,團隊只有兩種選擇,一是立即下單購買新扇葉,但這前後也需要至少3 個月時間;二是使用傳統製造工藝(如CNC 加工)製作替換扇葉,耗時耗力。現在,只需要通過對損壞風扇扇葉進行3D 掃描,再使用Fortus 900mc 進行3D 列印,僅7 小時就列印出直徑150 mm、厚度85 mm,滿足強度標準的風扇扇葉,設備也因此可以立刻重新投入生產。在預定的新扇葉到達之前,3D 列印出的風扇扇葉滿足了3 個月的使用需求。

此外,公司還實現了用3D 列印直接製作專用模具,如矽膠油堵的模具,從而應對客戶前一天下單、第二天就要交付的緊急需求。這也為海爾模具在直接製造模具領域帶來了新的可能,未來,公司將進一步探索3D 列印在小規模客製化模具生產中的應用。

 

三方面完成模型製作的大躍進

除了用於展示和直接製造,海爾各類家電產品均在產品研發前期應用了3D 列印技術進行零件模型的製作,比如電腦板盒、洗衣機平衡環、空調電機底座等。以明星產品免清洗洗衣機為例,使用Fortus 900mc 3D 列印機,公司完成關鍵的三大方面模型製作,進行設計驗證:

1. 列印外觀模型,從美觀和符合設計理念的角度對其(如洗衣機的裝飾板)進行外觀測試評審,並做出相應的設計調整;

2. 列印結構模型,將如洗衣機盤座、上蓋之類的零件模型與其他部件組裝,驗證其尺寸是否吻合,從而保證組裝的是否密合,避免組裝干涉;

3. 列印功能模型,並將其裝上實機進行實機實驗,保證如內筒、平衡環、排水閥等零件能達到設計師的預期的洗滌、平衡或排水等功能。

在引入3D 列印機之前,海爾模具只能使用CNC 機床進行模型的製作,這意味著大量的時間消耗。以洗衣量為3-4 公斤級別的洗衣機平衡環為例,使用CNC 機床製作模型至少需要至少18 個小時(超過2 個工作日)。而透過3D 列印,僅需6 小時就能完成,時間縮短了66.7%。褚名舉表示:“以經驗估計,Stratasys 的3D 列印技術能為我們最多節約69% 的模型製作時間。同時,使用3D 列印機,我們就能在夜間無人值守的情況下進行列印,早晨上班就能拿到列印完成的產品。這一點對於縮短製作時間,進而加速產品設計驗證來說,是巨大的進步。”

除了快,褚名舉表示,“在製作結構複雜的部件模型時,3D 列印是我們的絕佳選擇。”對於平衡環、排水閥、控制盤等結構複雜的部件模型,傳統的CNC 機床需要進行拆件、編程、加工、組裝等多道程序,每道程序都可能出現尺寸和形狀上的誤差,累積起來更是“謬以千里”。以控制盤為例,CNC 機床可能無法實現0.05 毫米的公差標準。而3D 列印因其一次性列印成型的技術優勢,無需拆件和組裝便能精確實現設計,同時在去除水溶支撐材料時不易損壞模型,避免了因誤差和損壞引起的模型製作更動。

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