Прямое цифровое производство оптимизирует процесс

Моделирование методом послойного наплавления (FDM) снижает затраты на запчасти на 66% и сокращает сроки производства на 7 недель

 «То, насколько прямое цифровое производство ускоряет процесс разработки, превзошло все наши ожидания», – Ян-Эрик Стрёмберг, DST Control

Шведская компания DST Control — поставщик передовых встраиваемых электромеханических компонентов для  беспилотных транспортных средств, включая летательные аппараты и автомобили, беспилотные вертолеты, дирижабли и сферические наземные роботы. В течение последних 20 лет фирма самостоятельно разрабатывала компоненты для ключевых сфер своей компетенции: управление движением, инерциальная навигация и электронно-оптические шарнирные устройства, которые представляют собой стабилизированные электронные видеосенсоры.

Шарнирный видеосенсор или камера осуществляет электронно-механическое вращение по двум осям. Это обеспечивает стабилизацию изображений, поступающих с неустойчивых несущих конструкций. Встроенная система сервоуправления распознает движение несущей конструкции и в режиме реального времени вносит необходимые корректировки, поэтому камера остается неподвижной, обеспечивая более четкие изображения с высоким разрешением.

Электронно-оптические приборы компании DST используются для наблюдения, контроля за соблюдением порядка и картографирования, а также применяются на борту летательных аппаратов и наземного транспорта

Реальная задача

На растущем рынке беспилотного транспорта повышается спрос на сокращение сроков вывода продукции на рынок и снижение затрат на разработки.  Чтобы сохранить свою лидирующую позицию, DST Control оперативно реагирует на спрос и выполняет поставки в сжатые сроки несмотря на то, что многие заказы так или иначе требуют кастомизации.   В этом случае технологии играют решающую роль, поэтому DST Control систематически инвестирует средства в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, а также в передовое программное и аппаратное обеспечение.

Изготовленный по FDM-технологии корпус с электрическими, механическими и оптическими компонентами

Готовый шарнирный видеосенсор COLIBRI

До недавнего времени в процессе изготовления алюминиевых заполнителей для своей продукции компания применяла различные технологии производства, включая обработку на станках с ЧПУ, и столкнулась с тремя сложностями:

1. Затраты на производство все более сложных и технологичных деталей традиционными методами (например, фрезеровка на ЧПУ) росли с геометрической прогрессией.
2. Компания слишком сильно зависела от субпоставщиков деталей для обработке на ЧПУ, которые, как правило, отдавали приоритет крупным контрактам, а небольшие заказы DST Control исполняли довольно медленно.
3. Некоторые детали требовали оптимизации под нужды заказчика, что означало еще меньшие объемы производства и увеличение себестоимости таких компонентов.

Для разрешения вышеперечисленных проблем компания DST Control изучила ряд альтернативных технологий, повышающих эффективность производства. В результате был найден подход, сочетающий традиционные методы производства и современные технологии собственного производства, такие как прямое цифровое производство. DST разработала стратегию самостоятельного изготовления индивидуализированных деталей под заказ посредством прямого цифрового производства и аутсорсинга стандартных компонентов, для производства которых применяются традиционные методы.

COLIBRI смонтирован на вертолете и протестирован

COLIBRI может быть встроен в другие транспортные средства, такие как этот Groundbot

Реальное решение

В процессе оценки DST изучила модели, изготовленные с помощью FDM-технологии Stratasys. «Модели выглядели отлично. Однако чтобы по-настоящему оценить возможности данной технологии, мы заказали несколько деталей, необходимых при производстве нашей продукции, — прокомментировал управляющий директор DST Ян-Эрик Стрёмберг. — Результаты работ полностью отвечали нашим стандартам точности и качества, поэтому мы купили у Stratasys их FDM-систему Fortus».

Первый компонент, который будет изготовлен DST Control с использованием системы Fortus, — это миниатюрный высокоэффективный электронно-оптический шарнирный видеосенсор COLIBRI. На начальном этапе компания планирует производить примерно 50 COLIBRI в год, при этом 20 деталей в каждом приборе будут изготовлены методом послойного направления. Кроме того, DST будет применять FDM-технологию для производства ряда индивидуальных решений.

Реальные преимущества

Дизайн COLIBRI предусматривает изготовление из пластика тех деталей, которые могут потребовать кастомизации. Таким образом, компания сможет производить их самостоятельно по мере необходимости. Запасы металлических и прочих деталей, выпуск которых занимает продолжительное время, хранятся на складе. Благодаря возможностям прямого цифрового производства DST Control может осуществить поставку COLIBRI по индивидуальному заказу за 4 недели в отличие от конкурентов, которым потребуется 10–12 недель.

За счет отказа от дорогостоящих деталей, изготавливаемых слишком долгое время методом фрезерования на станках с ЧПУ, в пользу собственного производства пластиковых деталей DST Control сократила их себестоимость до одной трети. Пластиковые детали обладают более высокими техническими характеристиками, меньше весят и обеспечивают лучшую электроизоляцию. Кроме того, DST узнала о преимуществах прямого цифрового производства таких инструментов как кондукторы и зажимы. Технология позволила значительно сократить затраты и сроки их изготовления.

В настоящее время система FDM также применяется в разработке продукции по запросу конечного заказчика, а не только тех продуктов, которые разработала сама компания. Примером может служить производство уникального беспилотного сферического наземного робота Groundbot для Rotundus, заказчика компании DST Control. Groundbot — это первое беспилотное транспортное средство, на котором установлен шарнирный видеосенсор COLIBRI. Сам робот тоже частично состоит из пластиковых компонентов, производство которых обеспечивается непосредственно FDM-системой. Их дизайн был несколько изменен после того, как алюминиевые компоненты, полученные фрезеровкой на ЧПУ станках, не смогли выполнить свои функции должным образом.

«Собственное прямое цифровое производство деталей позволило в срок изготовить компоненты, поставка которых была бы задержана из-за изменений, внесенных в последнюю минуту в их дизайн, — заявил Стрёмберг. — То, насколько оно ускоряет процесс разработки, превзошло все наши ожидания. Помимо этого полностью исчезают накладные расходы, во многом связанные с привлечением сторонних поставщиков».

Изображение электронно-оптического шарнирного видеосенсора COLIBRI, который вращается по двум осям и обеспечивает четкие изображения

Прямое цифровое производство: Технология FDM используется для производства 20 компонентов COLIBRI, включая корпус

Сравнение технологии FDM с традиционными методами