Plaato X Formlabs:結合3D列印做智能酒桶開發

去年,我們分享了Plaato為家庭釀酒商開發可測量發酵過程中釋放之二氧化碳的智能氣閘的故事。

從那時候起,Michael Kononsky與他的團隊便繼續為啤酒製造商提供數據,更推出了一款新產品Plaato Keg,這是一種用來監控啤酒桶的智能磅秤。

因為氣閘需要複雜、光學透明的物件,他們最新產品的開發帶來了許多新的挑戰。「我們需要一個防水的裝置,可以承受一個裝滿後可能達到20-60公斤重量的桶子。」

這篇文章將帶您了解Plaato團隊如何為全球的測試人員創立100多個樣件,並在他們的辦公室與製造商處3D列印新的迭代樣品,以最終確定他們新產品的製造與設計(DFM),這項產品已經贏得了兩個享譽盛名的紅點獎。


如何透過數據協助酒商?

「我們與一位零售商進行了交談,只是想了解一些想法,我們問到:『要怎麼知道你喝了多少?知道你的庫存是如何?因為許多酒商有很多不同的桶子跟冰桶,要怎麼紀錄內部存量?』他們把這些桶子放在地下室,他們不知道裡面剩下多少,又或者這些酒水已經放了多久。」Kononsky提到。

目前市場上的解決方案都是採用流量的傳感器,這些傳感器容易變髒,需要用戶去安裝與設置管道。Konosky與他的團隊認為他們可以透過轉換重量與比較等方式,更簡單與乾淨地去量測體積。

「我們只是想在不接觸和連接啤酒的情況下測量啤酒。一個簡單的、可以把桶子放在上面即可獲得數據的產品。僅僅在挪威,我們的這個小小的國家,我們估計大約就有 14,000 個酒桶被使用著,平均每個人有 7 到 8 個酒桶,”Kononsky 說。


為智能酒桶做測試與開發

我們將社區納入了開發的過程,調查了300名對桶子產品表現出興趣的現有氣閘客戶。我們問他們:「您是用什麼款式的桶子?存在什麼問題?您如何使用?是潮濕的環境嗎?什麼樣的連接器與電纜適合您的桶子?我們獲得了數千個不同的反饋與測量結果,讓我們得以真正優化產品。」Kononsky提到。

Kononsky與他的團隊首先使用了雷射切割壓克力板並將他們連接在一起,不過他們發現到,很難去配對桶子的形狀,且這個過程非常耗時。接下來,他們使用FDM 3D列印機來製作快速大概的打樣。若是需要複雜且精緻的樣品,他們就會轉向雷射光固化3D列印

Plaato的團隊在不同階段使用了多種技術來製作樣品:最一開始適用雷射切割壓克力板(透明)與FDM 3D列印(黑色、粗糙的紋理),以及SLA 3D列印的細緻樣品(白色框架、拋光並上色的黑色外殼)

「我們正在製造一種必須防水且能夠承受衝擊的薄型產品,因此這非常具有挑戰性。Formlabs的高強度樹脂大大改變了遊戲規則。我們可以把它所有的傳感器都擰上,我們可以製造所有的塑料結構,因此能夠達到防水效果。它給了我們所需的細緻度,讓我們可以與我們的製造商進行良好的溝通。」


「高強度樹脂是個改變遊戲規則的大功臣。」

Michael Kononsky, Plaato的共同創辦人提到。


 

工程師使用高強度樹脂來製作含有細節的薄壁樣件,其中也包含了最終的射出成型設計的所有特徵。

PCB、傳感器與其他電子設備都被用螺絲固定在外殼的隔間中。它們不防水,因此團隊必須在他們周圍製作客製化的墊圈,來達到防滑與保護效果。它們必須是緊密且具有良好的耐受性來提供壓縮與防水效果。

「我們使用柔性樹脂來進行快速的打樣製作。我們僅就厚度來調整。在一個托盤上放置了20種不同類型的墊圈是很好的—例如一次放上1.1、1.2、1.4毫米等厚度,只要這樣我們就可以全部進行測試,也讓我們節省了滿多錢。」Kononsky提到。

Plaato團隊總共在他們的Formlabs 3D列進機上製作了大約35-40個樣品。他們將模型拆解成多個小物件,並可以在一次就列印完成,只需要九小時即可。

Plaato團隊將大型的模型拆分成多個小物件,並將它們一起列印出來再做組裝。

「這台列印機很酷的一點是我可以讓它工作一整夜,所以在我回家之前做的最後一件事就是設定列印。隔天我早上回來時,它就已經完成了!我將物件做清洗、二次固化,並花大約一個小時來將它與其他電子設備組裝在一起,在午飯前,我們就又有一個新的迭代了。」Kononsky提到。

這個團隊還讓它們的社區參與了樣品設計的階段。從第一個MVP樣品到接近最終的樣品,他們大約發出了100個樣品給美國、南美、亞洲、澳洲、歐洲、中東等地的客戶。這些客戶給了他們珍貴的反饋,讓他們可以進一步建構到連續的迭代中:例如,可以設置警告裝置來告訴使用者桶子是否有洩漏狀況?以及溫度傳感器會在恆溫器著火時發出警報,這種情況有時候會發生在一些自製的啤酒機身上。

3D列印的樣品還有助於驗證Plaato的設計是否有足夠的彈性來應對啤酒桶的環境。

「我們進行了一系列的碰撞測試,將它從10、20、30、40公分處落下,甚至是從一公尺的地方的下來,不過它都倖免於難。我們了解到,如果這個適用於樹脂的樣品,那麽在射出成型時它肯定也會起作用。我們使用了抗衝擊的聚碳酸酯,這與用來製作警察盾牌的材料是相同的。我們實際上3D列印出了可以在一公尺水深下停留48小時以上的物品,且放置後效果還是非常完美。這幫我們節省了大量時間,且也讓我們避免掉如果採用傳統方式可能會使用的昂貴解決方案。」Kononsky提到。


在國內與中國的3D列印迭代做製造設計

Kononsky與他的團隊這次的工作稍微輕鬆一些,因為他們也選擇了氣閘製造商來生產他們的新產品。透過在他們的辦公室與製造商處使用3D列印,他們設法加快了驗證的過程與製造的速度。

「我喜歡在與製造商簽約之前完成大約 90-95% 的設計。我想給他們一些自由,因為他們了解他們自記得機器與能力。我們相信我們的合作夥伴是專業的,所以我不想因為一些可能複雜化整個案子的細節來侷限他們。」Kononsky提到。

「我們的製造合作夥伴自己也有一台Form2,因此溝通起來非常容易。因為他們有跟我們一樣的3D列印機,因此我們可以將我們自己切片好的檔案直接發送給他。接著等到拿到他們的設計檔案後,我們可以直接進行列印與測試,它非常棒。這是一種非常有趣的工作方式,能夠一起開發是一件很好的事。」 Kononsky說到。

許多公司是與海外的製造商來回運送零件,這讓確認產品細節變成一個痛苦而緩慢的過程。

「當我還是一名顧問的時候,我們公司就是這樣做的,即使透過急件寄送也會需要到四天左右,這些都是寶貴的時間!雖然您可以使用相片或者簡報,但這些可能還是會造成一些溝通上的障礙。或者您也可以直接用銑削的方式來製作零件,但這也並不容易,且可能會無法達到預期的效果。3D列印讓整個事情變得更加容易,您只需要製作您想要的確切檔案就可以了!特別是許多半徑與縮放程度,沒有檔案是滿難溝通的。」Kononsky說。

在他們的製造商也安裝3D列印機,有助於加快生產線的工具加工。

「我們還為工產線列印了很多夾具,用來將一些組件推入、固定與放置等。當我與我的同事去生產線時,我們使用從製造商辦公室帶到工廠的列印機來列印了所有這些零件。」Kononsky

“我們還為裝配線打印了很多夾具,用於將一些組件推入、固定、[確保正確] 放置等。當我和我的同事去生產線時,我們使用從製造商辦公室帶到工廠的打印機打印了所有這些內容,”Kononsky 說。


從成功發佈到新應用

作為一家在不敢進入市場前就進行鉅額賭博的小公司,他們再次轉向眾籌,並透過了Kickstarter的活動籌到了超過150,000美元。

支持者的預定都已經完成,而且他們的行業非常幸運,COVID-19大流行只會鼓勵更多人在家自行釀造酒類,因此他們的第一批產品很快就售完了。

作為創新設計的見證,Plaato Keg還獲得了智能產品與工業設計兩個類別的紅點獎。

一些客戶還發現了這個產品的創造性應用。「我們發現許多購買它的人都是酒吧和各種為辦公空間提供桶裝酒或者飲酒機的人。我們有一家擁有150個冷泡咖啡機銷售點的公司。他們提到:『是的,我就是透過這個產品來管理庫存量,不需要等待人們咖啡或者啤酒沒了時才打電話給我,我可以提前知道,完整的計劃好每一天。』這真的非常特別,因為這種服務還不算普及,也讓我們可以為客戶提供更好的服務。」Kononsky提到。

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