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海尔_家用产品原型制作

 

“Stratasys 的3D 列印技术颠覆了传统的模型制作方式,能为我们最多节约69% 的模型制作时间。尤其在制作结构复杂的零件模型时,3D 列印更是我们的绝佳选择。此外,Fortus900mc 3D 列印机在直接制造方面的优势也帮助我们应对紧急需求,化解生产危机。 ”

褚名举,海尔模具快速成型中心项目经理

 

 

帮助海尔模具加速模型制作,快速应对紧急需求

 

以新智慧拥抱新变化

3D打印帮助海尔模具加速模型制作,快速应对紧急需求

“海尔兄弟”无论是在冰箱、洗衣机还是微波炉、吸尘器等小家电上,这个LOGO 都代表着创新、实用与美感。如今,海尔这一品牌已享誉全球,海尔旗下的青岛海尔模具有限公司(简称海尔模具)被称为幕后的英雄。作为顶级模具供应商,海尔模具从不将思维局限于传统制造业,而是放眼全球最新的技术与思维。例如,代表智慧制造趋势的3D 列印技术,就被他们完美地融入到模具制作与产品设计中,为海尔全系列家电产品注入3D 列印的创新基因。

3D 列印迷你洗衣机,惊艳海尔展会现场

2014 年,一台3D 列印的迷你洗衣机亮相海尔的各大展会,为海尔增加了不少新“粉丝”。这台3D 列印的迷你洗衣机是海尔明星产品免清洗洗衣机的展示版本。除了控制系统、排水管之外,迷你洗衣机的内筒、上盖、盘座、外壳等各个零件,均由Stratasys Fortus 900mc 3D 列印机直接制作而成,完美模拟了实体洗衣机的外观、结构和功能。

负责这一迷你洗衣机制作的海尔模具快速成型中心项目经理褚名举说:“如同车展需要好的汽车模型一样,这款3D 列印出的迷你洗衣机立刻让海尔展会更具卖点。特别是当它如实体洗衣机一样运转时,不仅是海尔的老顾客对我们有了新的认识,一些年轻的‘科技粉’也对海尔赞叹不止,这大大推动了产品的上市与销量。 ”

小小的洗衣机在为消费者带来新鲜感的同时,更展现了3D 列印在直接制造方面的优势。褚名举介绍,“如果没有3D 列印,我们要为展品重新开模、制模,增加大量的制造与时间成本。”

 

与Stratasys 15 年的3D 列印情谊

用3D 列印直接制造迷你洗衣机只是海尔模具在3D 列印技术应用中的一段小故事。早在2000 年,海尔模具就购入第一台Stratasys 3D 列印机,成为国内先行者。这段与Stratasys 15 年的3D 列印历程源于海尔对市场的前瞻性思维。

上世纪90 年代,中国消费者的购买力快速增长,家电市场蓬勃发展。面对市场利润的迅速增长,海尔却保持了冷静的思维,准确地预见到消费者很快就会厌倦相同的产品功能与设计,只有不断推陈出新、更新换代,品牌才能长久发展。然而,传统的模型制作工艺(如手工制作、CNC 加工)难以高效满足设计与生产需求,为团队带来了瓶颈。

褚名举表示:“虽然那时我还没有加入海尔模具,但是我可以想像当时团队了解到3D 列印和Stratasys 时的心情。

3D 列印颠覆了传统的模型制作方式,可以在几个小时内列印出以前好几天才能制造出的零件模型。同时,我们还可以用非常低的成本随时进行设计修改,这是以前不敢想像的。 ”居安思危、勇于创新让海尔成为国内3D 列印的先驱者和受益者,也让这个品牌在历经无数次高低起伏之后,仍然声名鹊起。

在15 年中,Stratasys 也引领3D 列印技术的不断突破,与海尔的创新思维相辅相成。在2012 年,海尔模具购入Stratasys 的Fortus 900mc 3D 列印机。这款3D 列印机基于FDM 技术,可构建耐用、精确、可重复的零部件,最大尺寸可达914 x 610 x 914 mm,具有两个材料箱,最大程度地延长了无人监视的构建时间,且能够水溶去除支撑材料,操作环境干净整洁。对于要求严苛的功能性原型、生产零件、夹具、卡具以及模具,Fortus900mc 可使用满足多种材料性能要求的热塑性塑料,其中包括海尔模具一直使用的ABS-M30,用于实现良好的抗拉、冲击和抗弯强度。褚名举团队就是用这台列印机开发出了迷你洗衣机,以及无数个帮助他们增强产品竞争力的创新思维。

 

7 小时力挽狂澜,化解生产危机

对于海尔这样的大型家电制造商来说,一旦生产设备出现问题,就可能延误生产,造成巨大损失。Fortus 900mc 3D 列印机在直接制造方面的优势可以让损坏零件快速“重生”,让设备在几个小时之内就重新投入生产,因此成为了海尔模具快速成型中心帮助集团其他部门应对化解紧急生产危机的利器。

据褚名举介绍,公司曾有一台进口吊车设备的风扇扇叶突然损坏,出于安全考虑,如果不能替换新的零件,这台设备只能停用,必然会影响车间运行效率。在没有Fortus 900mc 3D 列印机之前,团队只有两种选择,一是立即下单购买新扇叶,但这前后也需要至少3 个月时间;二是使用传统制造工艺(如CNC 加工)制作替换扇叶,耗时耗力。现在,只需要通过对损坏风扇扇叶进行3D 扫描,再使用Fortus 900mc 进行3D 列印,仅7 小时就列印出直径150 mm、厚度85 mm,满足强度标准的风扇扇叶,设备也因此可以立刻重新投入生产。在预定的新扇叶到达之前,3D 列印出的风扇扇叶满足了3 个月的使用需求。

此外,公司还实现了用3D 列印直接制作专用模具,如矽胶油堵的模具,从而应对客户前一天下单、第二天就要交付的紧急需求。这也为海尔模具在直接制造模具领域带来了新的可能,未来,公司将进一步探索3D 列印在小规模客制化模具生产中的应用。

 

三方面完成模型制作的大跃进

除了用于展示和直接制造,海尔各类家电产品均在产品研发前期应用了3D 列印技术进行零件模型的制作,比如电脑板盒、洗衣机平衡环、空调电机底座等。以明星产品免清洗洗衣机为例,使用Fortus 900mc 3D 列印机,公司完成关键的三大方面模型制作,进行设计验证:

1. 列印外观模型,从美观和符合设计理念的角度对其(如洗衣机的装饰板)进行外观测试评审,并做出相应的设计调整;

2. 列印结构模型,将如洗衣机盘座、上盖之类的零件模型与其他部件组装,验证其尺寸是否吻合,从而保证组装的是否密合,避免组装干涉;

3. 列印功能模型,并将其装上实机进行实机实验,保证如内筒、平衡环、排水阀等零件能达到设计师的预期的洗涤、平衡或排水等功能。

在引入3D 列印机之前,海尔模具只能使用CNC 机床进行模型的制作,这意味着大量的时间消耗。以洗衣量为3-4 公斤级别的洗衣机平衡环为例,使用CNC 机床制作模型至少需要至少18 个小时(超过2 个工作日)。而透过3D 列印,仅需6 小时就能完成,时间缩短了66.7%。褚名举表示:“以经验估计,Stratasys 的3D 列印技术能为我们最多节约69% 的模型制作时间。同时,使用3D 列印机,我们就能在夜间无人值守的情况下进行列印,早晨上班就能拿到列印完成的产品。这一点对于缩短制作时间,进而加速产品设计验证来说,是巨大的进步。”

除了快,褚名举表示,“在制作结构复杂的部件模型时,3D 列印是我们的绝佳选择。”对于平衡环、排水阀、控制盘等结构复杂的部件模型,传统的CNC 机床需要进行拆件、编程、加工、组装等多道程序,每道程序都可能出现尺寸和形状上的误差,累积起来更是“谬以千里”。以控制盘为例,CNC 机床可能无法实现0.05 毫米的公差标准。而3D 列印因其一次性列印成型的技术优势,无需拆件和组装便能精确实现设计,同时在去除水溶支撑材料时不易损坏模型,避免了因误差和损坏引起的模型制作更动。

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