Salcomp

Technologia DMLS umożliwia zastosowanie precyzyjnych konformalnych kanałów chłodzących dla zwiększenia produkcji i zminimalizowania odpadów

„Proces produkcyjny z wykorzystaniem technologii drukowania przestrzennego okazał się idealnym rozwiązaniem. Zdołaliśmy wyposażyć wkładki rdzeniowe w optymalnie zaprojektowane kanały chłodzące. Ciepło odprowadzane jest znacznie szybciej, co pozwoliło na skrócenie czasu produkcji z 14 do zaledwie 8 sekund i na zwiększenie produkcji o około 56 000 urządzeń miesięcznie”.

Arumugam Narayanaswami, Salcomp

Według Niemieckiego Stowarzyszenia Przemysłu BITKOM w 2012 roku na całym świecie sprzedano ponad 700 mln smartfonów – to niezwykle dynamicznie rozwijający się rynek i jeden z tych, gdzie oprócz znaczących i renomowanych producentów decydującą rolę odgrywają dostawcy. Firma Salcomp, lider rynku z siedzibą w Chennai, Indie, jest producentem wtyczek i zasilaczy do telefonów komórkowych. Dzięki produkcji sterowników LED firma posiada dodatkowy potencjał na rynku. Łączne moce produkcyjne firmy wynoszą ponad 440 mln urządzeń rocznie. W obliczu tak ogromnych ilości, optymalizacja procesu produkcji staje się istotnym czynnikiem, decydującym o konkurencyjności firmy. Jeśli chodzi o konstrukcję narzędzi produkcyjnych, firma Salcomp polega na dostarczanej przez EOS technologii drukowania przestrzennego.

WYZWANIE

Podobnie jak w przypadku masowego wytwarzania porównywalnych produktów, Salcomp zwykle wytwarza części w zakładzie metodą wtryskiwania plastiku do gotowych form, za który to proces odpowiadają wykwalifikowani dostawcy: odpowiednie maszyny wprowadzają upłynniony pod wpływem ogrzewania plastik do formy, tzw. wnęki. Podczas procesu utwardzania element musi zostać schłodzony w możliwie najkrótszym czasie. Bezpośrednio po tym maszyna wypycha gotową część. Dzięki najnowocześniejszym materiałom i jeszcze wydajniejszym narzędziom produkcyjnym udało się znacznie skrócić proces produkcyjny, poprawiając jednocześnie jego jakość.

Trudno było jeszcze bardziej ulepszyć proces, który już wcześniej działał optymalnie. Jednak zwiększenie wydajności produkcji było konieczne, by nie dać się prześcignąć konkurencji na rynkach międzynarodowych. Dzięki technologii drukowania przestrzennego firma Salcomp zdołała zwiększyć swoją miesięczną produkcję ładowarek do telefonów komórkowych o ponad 56 000 urządzeń (źródło: Salcomp).

Kluczowym elementem procesu produkcyjnego, który wymagał optymalizacji, było chłodzenie. Jednocześnie jednak jest to element bardzo trudny do zoptymalizowania: nawet najszybsze maszyny nie są w stanie zwiększyć szybkości produkcji z chwilą osiągnięcia fizycznego ograniczenia materiału wyjściowego albo jeśli nie da się już bardziej zredukować kosztów danych surowców. Faktem jest, że temperatura i możliwość błyskawicznego schłodzenia odgrywają decydującą rolę w procesie produkcyjnym.

Kanały chłodzące odpowiadają za odprowadzanie ciepła. Znajdują się one dookoła wnęki formy. W przypadku tradycyjnych metod produkcyjnych zakres elastyczności w projektowaniu systemu chłodzącego był bardzo ograniczony: ponieważ same narzędzia były albo odlewane albo wytaczane z metalu, specyfikacja wyrobu była ograniczona możliwością wiercenia bądź drążenia odpowiednich form. Uzyskanie zaokrąglonych linii czy innych złożonych kształtów przy użyciu takich procesów nie było możliwe.

ROZWIĄZANIE

Zmiana właściwości plastikowego materiału produkcyjnego nie była możliwa, dlatego też firma Salcomp zdecydowała się poszukać nowych, alternatywnych rozwiązań w celu zoptymalizowania systemu chłodzenia. Celem było skonstruowanie narzędzi produkcyjnych w taki sposób, żeby możliwe było szybsze chłodzenie części. W konsekwencji, menadżerowie projektu zdecydowali się przeanalizować dokładniej projekt kanałów chłodzących. Śledząc przebieg procesu starali się zbadać możliwość udoskonalenia formy i znalezienia technologii, która pozwoliłaby na wyprodukowanie odpowiednich struktur.

Rozwiązanie pierwszej części zadania okazało się następujące: należało umieścić same elementy chłodzące bliżej wnęki formy.
Dzięki temu ciepło pochodzące z warstwy metalu może się przemieszczać i szybciej opuścić maszynę. Jednocześnie precyzyjne elementy projektu powinny zagwarantować, że ciepło zostanie usunięte w możliwie najbardziej efektywny sposób. Aby zrealizować ten plan firma Salcomp potrzebowała technologii, która umożliwiłaby precyzyjne rozmieszczenie kanałów chłodzących, nie powodując tym samym żadnych nowych problemów.

Ponieważ wiercenie, toczenie i inne opcje nie były w stanie zapewnić ani wymaganej elastyczności projektu, ani niezbędnej precyzji, rozpoczęto dyskusję nad metodą drukowania przestrzennego – w tym przypadku w oparciu o metal: firma Salcomp zleciła innej firmie wykorzystanie technologii EOS do produkcji EOSINT M270, stosując metodę przetopu proszków metalowych (DMLS) w celu wyprodukowania wkładek rdzeniowych. Aby określić idealne formy wtryskowe do wykorzystania w procesie produkcji posłużono się modelami symulacyjnymi.

WYNIKI

Wprowadzenie skutecznej zmiany w procesie produkcji narzędzi przyniosło efekty: tak jak zaplanowano, kanały chłodzące należało przenieść na najmniejszą możliwą odległość od krawędzi wkładek rdzeniowych. Jednocześnie dzięki zastosowaniu metody drukowania przestrzennego ulepszono jakość produktu końcowego jako całości. „Podstawą jest tutaj ekstremalna precyzja jaką zapewnia ten proces, w którym wiązka laserowa utwardza metalowy granulat warstwa po warstwie, ściśle przestrzegając specyfikacji określonych przez inżynierów z wykorzystaniem oprogramowania 3D”, wyjaśnia Krishnan Ramkumar, Specjalista ds. Narzędzi z EOS Indie, odpowiedzialny za realizację projektu na miejscu.

Wprowadzone ulepszenia już teraz przynoszą pozytywne efekty w codziennej produkcji w zakładach Salcomp: czas potrzeby na chłodzenie został zredukowany z 14 do zaledwie 8 sekund dla każdego cyklu produkcyjnego. Dzięki podniesieniu wydajności firma zdołała zwiększyć swoją miesięczną produkcję o ponad 56 000 urządzeń bez konieczności wprowadzania zmian w urządzeniach produkcyjnych.
Roczna oszczędność kosztów wynosi 20 000 euro.

Dodatkowo, odsetek odrzucanych części został zredukowany z 2% o 1,4%, co przełożyło się na oszczędność kosztów i zmniejszenie negatywnego wpływu procesu produkcyjnego na środowisko. Ostatecznym rezultatem jest zwiększenie jakości produkcji pomimo skrócenia cyklu produkcyjnego.

„Jesteśmy ogromnie zadowoleni z rezultatów, osiągniętych dzięki naszemu nowemu projektowi precyzyjnego chłodzenia.
Nasze wkładki rdzeniowe, wyprodukowane w wykorzystaniem technologii drukowania przestrzennego, zapewniają nam korzyści do
jakich dążyliśmy: jesteśmy w stanie skrócić cykl produkcyjny przy jednoczesnym zwiększeniu jakości. Zredukowane koszty w połączeniu ze zwiększeniem produkcji pokazują, że technologia ta nie tylko służy celom produkcyjnym, ale ma również pozytywny wpływ na nasz biznes”, mówi Arumugam Narayanaswami z Działu Sourcing w firmie Salcomp. „Jesteśmy przekonani, że w przyszłości zdołamy określić kolejne obszary, na których będziemy mogli wykorzystać technologię EOS w celu zwiększenia zysków.”