2. rész
Ahogy az már a Transpack előző lapszámában körbejártuk, a csomagolóipar a termékfejlesztésben immár széles körben alkalmazza a 3D nyomtatást, legyen szó az első koncepciómodellekről, funkcionális vagy vizuális prototípusokról, vagy akár nullszériákhoz készülő, gyors szerszámokról. Ahogy ez utóbbi alkalmazási cél is mutatja, az additív gyártás alapanyagai óriásit fejlődtek az elmúlt évtizedben, amelynek köszönhetően a technológia eljutott a nagyobb hozzáadott értékű, végfelhasználásra szánt szerszámok és alkatrészek előállításáig.
A beépítésre alkalmas, funkcionális anyagoknak köszönhetően a modern gyártósorokon már számtalan nyomtatott gépalkatrésszel és célszerszámmal találkozhatunk. A csomagológépek additív gyártással támogatott karbantartása és üzemeltetése jobb és lokálisan előállítható megoldásokat eredményez, ami magasabb üzemidőt, csökkenő raktározási költségeket, sőt, nagyobb folyamatbiztonságot is képes eredményezni. Nézzük meg, hogyan!
Beépíthető alapanyagok gépalkatrészekhez
Az első 3D nyomtatási eljárás, a sztereolitográfia korában még csak gyenge, törékeny, hőre érzékeny műgyantaanyagokkal lehetett nyomtatni. Később más eljárások újabb alapanyagokkal bővítették ezek körét, majd az igazi áttörést a fémek, valamint a nagy szilárdságú kompozitok nyomtatása hozta meg a funkcionális alkalmazásokban.
A fémnyomtatás költségei jelenleg még magas belépési korlátot támasztanak, ezért „egyszerű” alkatrészpótlásra ritkán alkalmazzák. Jellemzően olyan speciális és nagy hozzáadott értékű karbantartási területeken támaszkodnak rá, mint például a repülőgépipari vagy vasúti pót- alkatrészgyártás. A fémnyomtatók gazdaságos alkalmazására ott találhatunk több példát, ahol érdemlegesen használják ki a technológia által biztosított geometriai szabadságban rejlő lehetőségeket: a FEM-analízissel optimalizált és kikönnyített járműalkatrészek, a formakövető hűtőfuratokkal rendelkező szerszámok, vagy a személyre szabott implantátumok világában.
Mindezek miatt a gyártósori karbantartás és gépalkatrészgyártás területén sokkal nagyobb előremozdulást értek el a nyomtatható, vegyszer-, hő- és kopásálló erős kompozitok. Ezen a területen a darabolt, szénszállal dúsított poliamidok, PETG vagy ABS anyagok használata a legelterjedtebb. Az olyan megoldásoknak köszönhetően, mint az amerikai Markforged egyedülálló, folyamatos szálerősítéses technológiája, a fémekkel megegyező szintre emeli a kompozit nyomtatással elérhető szilárdságot.
Karbantartás – versenyelőny a csomagolósorok karbantartásában
A karbantartás, javítás és üzemeltetés területének megreformálása az egyik „legalacsonyabban lógó gyümölcs” a kompozit 3D nyomtatás üzleti értékének kiaknázásában. Az additív gyártás csökkenti a karbantartáshoz köthető költségeket, a hulladékot és az ellátási lánc kockázatait, ezzel is támogatva a gazdaságosságra és fenntarthatóságra való törekvést.
A csomagolósorokon a vadonatúj automatizált gépek mellett természetesen nagy számban vannak karbantartott, jól működő, 20–30 éves gépek, amelyekhez a pótalkatrészek beszerzése már nehézkes. Naponta nagyon sok ilyen alkatrészt pótolnak ezért additív gyártással, így költséghatékonyan tudják üzemben tartani az idősebb, de jól működő, a célnak még tökéletesen megfelelő gyártóberendezéseket is. A 3D nyomtatás által helyben elérhető gyors és olcsó alkatrészelőállítási képesség rugalmasságot biztosít a változó igényekhez való alkalmazkodásban. Csökkenti a csomagolósorok és gépek üzemeltetési költségét, és azonnali megoldásaival növeli a teljes üzemidőt.
Akár egy csomagológépeket építő műhelyről vagy egy globálisan tucatnyi üzemmel rendelkező élelmiszeripari gyártóról beszélünk, a beépíthető gépalkatrészek igény szerinti 3D nyomtatásából mindkét szereplő jelentős hasznot húzhat. Az egyedi célgépek fejlesztésével foglalkozó hazai KLS-2000 Kft. például úgy fogalmaz, hogy a 3D nyomtatás értő alkalmazása mind a célgépgyártó, mind az őt alkalmazó cég számára versenyelőnyt jelenthet. Mára nincs olyan berendezésük, amelyben ne lenne nyomtatott alkatrész. A kompozit és FFF 3D nyomtatóiknak köszönhetően gyorsan képesek gyártani és reagálni a vevői igényekre, és a modellek átadásával villámgyors karbantartásra adnak lehetőséget.
TMK szolgáltatás pótalkatrészek digitális raktározásával
A fogyasztási cikkeket csomagoló, automata gépeket gyártó Gerhard Schubert GmbH még ennél is tovább ment. Számtalan különböző típusú terméket csomagolnak a rendszereikkel, amelyek gyors karbantartását és a rendszeres átállásokhoz szükséges rugalmasságát is 3D nyomtatással biztosítják.
Amikor új termékre kellett átállítani egy gépet, vagy meghibásodott egy alkatrész, korábban hagyományos technológiával gyártották le a szükséges megfogókat, helyezőket vagy pótalkatrészeket. Ezeket utómunkálták, csomagolták és elküldték. A folyamat azonban túl lassúnak bizonyult, így elkezdtek gyorsabb megoldáson gondolkodni, és hamar eljutottak a 3D nyomtatáshoz. Teljes körű szolgáltatást is nyújtó partnerként az volt a céljuk, hogy késztermék helyett egy fájl átküldésével oldják meg a kihívásokat, de mégse kelljen a vevőnek drága mérnöki munkaórákat és gépidőt ölnie a megoldás implementálásába.
A piacon elérhető megoldásokat tesztelve az UltiMaker 3D nyomtatókra esett a választásuk, amelyek használhatóságukat tekintve megfelelően könnyűnek, működésüket pedig megbízhatónak és jó minőségűnek ítélték. Mostanra minden ügyfelük kap egy 3D nyomtatót is a Schubert csomagológép mellé, amelyet a saját digitális raktárukhoz kötnek. Bármely felmerülő alkatrészigény esetén először a Schubertnél megtervezik és kinyomtatják házon belül, majd a sikeres teszt után feltöltik a digitális raktárukba. Innen az ügyfél letöltheti a hitelesített, nyomtatásra előkészített alkatrészt, és igény szerint kinyomtathatja lokálisan, a felhasználás helyén.
A fenti gyakorlatoknál is elterjedtebb ma már az, hogy a gyártósorokon dolgozó, egyedileg épített rendszereket teljes körű dokumentációval együtt szerezzék be az üzemek. Ennek köszönhetően bármely meghibásodás esetén azonnal hozzáférnek a szükséges alkatrész 3D modelljéhez, amit a saját, házon belüli additív gyártási kapacitásukkal órákon belül pótolhatnak. Az így elkerült, óránként akár több ezer eurós kiesést jelentő állásidők nagyon hamar megtérítik a 3D nyomtatókba vagy a célgépek dokumentációjába fektetett összegeket.
Mindegyik példában megjelenik a digitális raktározás gyakorlata, amely nemcsak a gyors karbantartás kihívásaira válaszol, de csökkenti a pótalkatrészek fizikai készletét, a raktározási költségeket, valamint az újragyártáshoz kapcsolódó adminisztratív és pénzügyi terhet is. Nem véletlen, hogy sok 3D nyomtató gyártó előkészítő szoftvere már egyfajta digitális modellkönyvtárként is működik, ahol rendszerezve, a csapatok és részlegek között megosztva tárolhatók a 3D nyomtatásra előkészített tervfájlok.
Egyedi lehetőség, két anyagú nyomtatás
Az UltiMakerhez hasonló, kétfejes 3D nyomtatóknak másik érdekes alkalmazása is elterjedt a karbantartásban. A kétfejes gyártás lehetővé teszi két anyag kombinációját a nyomtatási folyamatban, ezáltal nemcsak kétféle anyagtulajdonság, de két szín is variálható. A lehetőség gyakorlati haszna abban rejlik, hogy a kopófelületeket kopásálló anyagból és eltérő színnel nyomtatják olyan vastagságban, hogy elhasználódás esetén azonnal szemmel látható legyen az alkatrészcsere szükségessége.
Nemcsak a javítás, de a megelőzés is fontos
A 3D nyomtatást a karbantartás területén nemcsak javításra, de a hibák megelőzésére is széles körben alkalmazzák. A problémák kiküszöbölését célzó fejlesztések, automatizálások és standardizálási lépések megvalósításához számos konzolra, érzékelőtartóra, kapcsolóra vagy például védőburkolatra lehet szükség. Mindezek 3D nyomtatással sokkal gyorsabban és költséghatékonyabban előállíthatók házon belül, mint a hagyományos gyártási eljárásokkal.
ÖSSZEFOGLALÁS
Az additív gyártás a csomagolóiparban kétségtelenül képes növelni a TMK feladatok hatékonyságát. A 3D nyomtatás a minimális hulladéktermeléstől a könnyebb alkatrészbeszerzésig segíti a vállalatokat a karbantartási folyamatok tökéletesítésében. Lehetővé teszi az alkatrészek igény szerinti előállítását és a konszignációs raktározási költségek minimalizálását, miközben csökkenti a globális ellátási lánctól való függőséget, amely – különösen manapság – igencsak kiszámíthatatlan lehet.
