BMW

Bezpośrednia produkcja cyfrowa w BMW – Produkcja przyrządów i uchwytów produkcyjnych z użyciem technologii FDM

„FDM nabiera coraz większego znaczenia jako alternatywna metoda niskonakładowej produkcji części”.

Günter Schmid, BMW

PROBLEM

Szybkie prototypowanie to już standard w procesie rozwoju produktów. W zakładzie BMW AG w Regensburgu (Niemcy) technologia FDM (Fused Deposition Modeling) w dalszym ciągu stanowi istotny element procesu tworzenia prototypów. Jednak BMW zaczyna rozszerzać zastosowanie technologii FDM poza ten aspekt również na inne funkcje, takie jak np. bezpośrednia produkcja cyfrowa.

Dział zakładu, odpowiedzialny za przygotowanie przyrządów i osprzętu, wykorzystuje system produkcji 3D firmy Stratasys, do wytwarzania narzędzi ręcznych do montażu i testowania samochodów. Według inżyniera Güntera Schmida „W BMW uznano, że proces FDM może stanowić alternatywę dla tradycyjnych metod produkcji, takich jak frezowanie, toczenie i wiercenie”. Schmid, wraz z innym inżynierem, Ulrichem Eidenschinkiem, wykazali korzyści finansowe wynikające m.in. z redukcji kosztów dokumentacji technicznej, przechowywania oraz produkcji.

W przypadku urządzeń ręcznych, używanych na linii montażowej, inżynierowie odkryli jeszcze większe korzyści płynące ze swobody projektowania, jaką zapewnia technologia FDM. Eliminacja ograniczeń płynąca z użycia technologii FDM, pozwoliła Schmidowi i Eidenschinkowi zaprojektować ergonomiczne pomoce montażowe, które sprawdzają się lepiej od tradycyjnie wyprodukowanych narzędzi.

ROZWIĄZANIE

W zakładzie technologia FDM jest wykorzystywana do poprawy produktywności, komfortu pracowników, łatwości obsługi oraz powtarzalności procesu, dzięki zwiększeniu ergonomii ręcznych przyrządów montażowych. Swoboda projektowania pozwala inżynierom tworzyć konfiguracje usprawniające obsługę, redukujące masę oraz polepszające równowagę. „Projekty tworzonych przez nas narzędzi często nie mają sobie równych wśród części formowanych lub obrabianych maszynowo”, twierdzi Schmid. W jednym z przykładów BMW udało się zredukować masę urządzenia o 72 procent, dzięki redukcji wypełnienia. Zastąpienie stałego rdzenia wewnętrznym ożebrowaniem pozwoliło wykroić aż 1,3 kg wagi urządzenia. „To może niedużo, lecz pracownik używający tego narzędzia setki razy w ciągu zmiany poczuje ogromną różnicę”, uważa Schmid.

Kolejna zaleta bezpośredniej produkcji cyfrowej polega na poprawie funkcjonalności. Jako że proces przyrostowy pozwala z łatwością uzyskać organiczne i opływowe kształty, projektanci narzędzi mogą zarazem zwiększyć wydajność i właściwości użytkowe. „Warstwowy proces produkcji FDM idealnie nadaje się do wytwarzania skomplikowanych kształtów, które w przypadku tradycyjnych procesów cięcia metali byłyby trudne do uzyskania lub niezwykle kosztowne”, uważa Eidenschink.  Przykładem może być narzędzie do instalowania wsporników zderzaków, zawierające zawiłą rurkę, która zagina się wokół przeszkód i pozwala umieszczać magnesy ustalające dokładnie tam, gdzie trzeba.

Dział zajmujący się osprzętem i narzędziami, opracował prosty schemat blokowy do określania, czy FDM w danym przypadku stanowi odpowiednią opcję. Kryteria są następujące: temperatura, narażenie na czynniki chemiczne, precyzja oraz obciążenie mechaniczne. Wiele narzędzi do montażu samochodów spełnia te kryteria, dzięki zastosowaniu materiału ABS firmy Stratasys, który według inżynierów ma właściwości porównywalne do poliamidu (PA 6). Dla tych, które spełniają te wymagania, projektanci mogą stworzyć urządzenia pozwalające w pełni wykorzystać możliwości procesu przyrostowego.

Dział osprzętu i narzędzi w zakładzie BMW AG w Regensbergu wytwarza narzędzia montażowe z użyciem systemu Fortus. To narzędzie służy do przymocowywania tylnego znaczka z nazwą.

Jak w przypadku BMW technologia FDM wypada na tle tradycyjnej obróbki CNC?