FDM技術(shù)降低工具制作成本
項目挑戰(zhàn)
北極星雪地車在性能方面具有突出優(yōu)勢，贏得了2008年世界雪地車錦標(biāo)賽60%的獎項。能夠取得如此令人矚目的成績，與北極星公司對細(xì)節(jié)的關(guān)注是分不開的。公司工作人員的一貫態(tài)度是“每個部件都必須盡善盡美”。
以前，要追求盡善盡美，需要花費大量人力物力。北極星公司的工程師們首先需要設(shè)計出塑料零件，然后造出專用的模具用于澆鑄零件模型，然后把原型安裝在雪地車上檢查其外形、外觀以及功能。基本上所有的項目都需要對原型進(jìn)行改進(jìn)，由其引發(fā)的模具調(diào)整費用平均每個部件要增加六萬美元開支。
公司制造車間主任蘭迪•拉爾森表示：“在過去幾年里，我們一直堅持推陳出新。我們希望找到一種原型制作設(shè)備，可以制造出高強(qiáng)度、高精度的原型，以便于進(jìn)行功能檢測。Stratasys的3D制作系統(tǒng)完全符合我們的要求。PC-ABS材料的強(qiáng)度是工業(yè)化ABS的70%，足以應(yīng)付產(chǎn)品模式制作要求。另外，該系統(tǒng)的制作精度為+/-0.001英寸/每英寸（0.0254毫米每毫米），也完全能夠滿足大多數(shù)原型制作的要求。
北極星公司為RMK型雪地車的座椅研制了一個可以容納背包、鐵鍬、燃料罐的置物架，外形尺寸為41 x 46 x 13毫米。最關(guān)鍵的是寬度尺寸，誤差要嚴(yán)格保持在+/- 0.010英寸（0.254毫米）之內(nèi)。
解決方案
工程師首先在Pro/E軟件中設(shè)計出置物架，然后使用Stratasys公司的3D生產(chǎn)體系生產(chǎn)出實物模型，并采用了FDM附加制造流程。然后，他們對實物模型進(jìn)行檢測，從而達(dá)到對設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)的目的。FDM原型制作技術(shù)節(jié)省了模型檢測的成本，讓工程師能夠在制作模具之前對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。
市場營銷部門通常在注塑模具制作完成之前就要對新產(chǎn)品進(jìn)行宣傳，展示雪地機(jī)動車全新的模型。為了滿足這一需求，工作人員把FDM制作的置物架原型安裝在一輛2008款雪地車上，并把它運到了黃石公園。經(jīng)過試車駕駛員的測試，F(xiàn)DM原型完全達(dá)到了生產(chǎn)級部件的要求。
拉爾森評價說：“FDM可以制作出精密度很高的功能原型，這樣有利于我們在生產(chǎn)模具之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的漏洞，為我們節(jié)省了大約六萬美元的模具制作費用。相比之下，置物架FDM原型的總成本只有1200美元。另外，每節(jié)省一個模具的制作，我們就會節(jié)省8至12個星期的生產(chǎn)時間。對于這個置物架，兩個版本的FDM每個花費25個小時，也就是兩天的時間就制作完成了。對大型項目來說，每個部件都節(jié)省了時間，許多部件疊加在一起，會極大地縮短產(chǎn)品投入市場的周期。”
拉爾森還說：“正因為FDM具有很多優(yōu)點，我們公司許多部件都是用FDM制作的，基本上一個月FDM設(shè)備要運行625個小時，即一個月里有86%的時間設(shè)備都在運行，幾乎是日夜工作。這款設(shè)備的耐用性能很好，我們統(tǒng)計過，在每個月的625個小時運行時間當(dāng)中，在99%的時間里這臺設(shè)備都在正常運行，剩余的1%則是設(shè)備的正常保養(yǎng)時間。”
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