名不虛「船」:JetBoatPilot 如何利用 SLS 3D 列印應對市場

JetBoatPilot是一家船舶零件和配件的製造商,透過研發可提高噴氣動力船的性能和低速操縱性能的配件產品,成為業界權威。與傳統的船尾驅動船不同,噴射船在停靠和無波區(No wake zone)的處理方式非常不同。許多不精通操作的人會尋求透過加強舵盤栓來強化船的低速控制。 

JetBoatPilot 產品透過改善船的低速轉向特性,以協助噴射船船主行駛得更加自信。將3D列印機用於原型製作和終端使用物件使 JetBoatPilot 能夠創造靈活的生產線,並快速響應客戶需求和產品供應。 

作為配件市場製造商,JetBoatPilot 的零件通常是小批量生產,並且需要隨著原始製造商的產品更新而發展。這種商業模式需要快速的製造解決方案,無需昂貴的工具即可快速迭代和生產高性能零件,以保持成本效益。

為實現這一目標,JetBoatPilot 利用Form 3雷射光固化(SLA)Fuse 1選擇性雷射燒結(SLS) 3D列印機進行原型製作和製造配件零件。他們在 Fuse 1上設計和製造了一種新設計且性能最佳的產品-橫向推進器 2.0。在搭配Fuse 1 和尼龍 12 粉末後,JetBoatPilot比起以前的製造方法將成本降低了 6 倍。

從需求中誕生

2010 年,JetBoatPilot 創始人 威爾歐文斯(Will Owens)在佛羅里達州巴拿馬城擔任Yamaha船舶銷售員。在淡季,他開始為Yamaha的船主製作短片——主要是優化船性能的教學內容。這些影片創造了一個線上社群,供船主討論經驗並分享共同的挫折。歐文斯開始意識到他從全國各地聽到了許多同樣的客訴內容。 

「從討論的內容你總是會聽到同樣的話,『我的船在高速行駛時很棒,但在低速時很糟糕,』歐文斯說。JetBoatPilot就在歐文斯為了讓顧客的噴氣快艇操舵更加靈敏和可控的零件設計過程中而誕生。 

「每個成功的產品都是出自於需要——解決需要被解決的問題。」歐文斯說。

針對問題和早期成功

噴射推進器,最常見應用於遊樂艇、汽艇和水上摩托車,它對於高速行駛非常有效。然而,在低速時,因為沒有任何推力導致駕駛難以控制。當駛入碼頭或在另一艘船隻附近等待時,缺乏控制會導致操縱不可預測,並可能衍伸昂貴的維修費用。 

「加強在碼頭周圍對船的控制或在低速經過其他船隻時的控制可是一件大事。讓這位駕駛價值80,000美元船隻的駕駛有十足的信心讓他與家人一起擁有美好的船上體驗,這對我們來說是一個很大的動力,」歐文斯說。

鋁加工而成的第一版橫向推進器

2018 年,JetBoatPilot 發布了專用於增強反向控制的轉向控制產品,向全球客戶交付了第一代橫向推進器。用鋁翻砂鑄造並用螺栓安裝於現有的硬體位置上固定,初期的橫向推進器安裝於Yamaha噴射船的噴射泵下,並將部分逆流重新定向到比原廠轉向系統更橫向的方向,增加轉向噴嘴可以控制的數量。客戶對此的反應十分熱烈,該產品很快成為 JetBoatPilot 最暢銷的產品之一。

第一次挫敗

然而,僅僅一年後,Yamaha發布了一種新的轉向噴嘴設計,使 JetBoatPilot研發的新橫向推進器過時。 

「我們只從新市場中第一版中獲得大約一年的銷售額。我們想,『派對結束了,我們錯過了。』」歐文斯說。

然而,幾乎在Yamaha新噴嘴發布後,之前升級到新型號的橫向推進器客戶透過電子郵件和致電歐文斯,說他們對新船的控制比不上之前配備橫向推進器的版本,並要求做出新版的橫向推進器。

轉向 3D 列印

JetBoatPilot的團隊開始設計,然後轉而使用3D列印以提高速度和材料的多功能性。「我們立即轉向了3D列印,因為它能夠非常快速地製作原型。我知道我可以快速測試適配性。我的辦公室裡有一台Form 3。我們使用SLA製作了第一個原型並驗證了尺寸,」歐文斯 說。

使用 Rigid 10K 樹脂(左側白色部分)的推進器2.0 原型設計。

歐文斯的團隊使用高韌性1500和高強度10K樹脂模擬加工零件的硬度,並在新版本的 Yamaha引擎中測試了橫向推進器設計,他們很高興地發現了 3D 列印的另一個好處。鋁加工的推進器零件由於其硬度必須與引擎完全匹配的地方, SLA 樹脂列印微具彈性的特色讓略有不同公差的引擎,也可以使用相同的推進器零件。

升級至 SLS尼龍燒結技術

在經過適配性和迭代測試後,接下來就是將橫向推進器放入水中了。歐文斯 想要一種更接近第一個推進器版本的機械零件材料,並表示:「我們覺得我們需要使用 Fuse 1,因為我們想要擁有實體和用戶品質的東西。」

Formlabs 的 Fuse 1 團隊為他們列印了一個測試,而當橫向推進器在水中完美運行時,JetBoatPilot 團隊決定提升他們的 3D 列印能力。

「我們對其進行了測試,這東西(Fuse 1)運作得很好,真的很好。在 Fuse 1 上,我可以實際的將零件插入結構更緊實的噴嘴中。我可以如我所想地彎曲它。它會回彈在需要的地方,要掌握這項工作仍然非常困難,所以我們是有點冒進,」歐文斯說。

JetBoatPilot 購買了 Fuse 1 並開始進一步迭代,同時進行內部測試和將原型發送給客戶以獲得反饋。

「我們已經讓船以4,000 RPM的速度倒轉,我們從來沒有打破過一個零件。所以我認為整件事最好的部分就是我們列印的每一個零件都運行良好,」歐文斯說。

▲透過3D列印機Fuse 1製作出的終端使用推進器2.0 物件(淺灰色部件)。

透過內部製造節省成本

迭代過程中節省的時間立即就可見得。與其外包給機械工廠,一切在內部製作,JetBoatPilot 能夠在一周而不是一個月的時間內完成設計、列印、測試和迭代。

工作流程效率是有幫助的,但商品成本才是真正的優勢所在。橫向推進器 2.0套組包括兩個 Nylon 12 零件、幾個螺絲、一個扳手和一個貼紙,JetBoatPilot 的材料成本為 11 美元。

用於橫向推進器 1.0 的相同套組的原材料成本是其六倍。將兩塊鋁件外包給加工廠不僅會減慢加工速度,成本也非常高,並且價格還會轉嫁給客戶。 

「如果我真的推銷這個,我可能會把(鋁版)零售價定在 400 美元範圍內,甚至可能是 600 美元範圍內。我沒賣過多少將近600的東西,但現在我以 199 美元的價格出售它,客戶很高興。而我的售價是商品成本的 20 倍,」歐文斯說。

打包演算法降低了整個產品線的成本

Fuse 1 還提供了另一個好處。3D 打包算法允許歐文斯將34 件或 17 個完整套組裝入成型粉槽,也在空隙中放入一項可供不同產品使用稱為支架(Kickstand)的零件。隨著打包密度增加,材料成本進一步下降。 

「HMW一直幫我們加工支架,並且正準備進行塑膠射出,但在開發塑膠射出成型模具期間,我們一直在 3D 列印這些支架。因此,我們將它們放在橫向推進器物件之間的空隙。我們從每批 34 個橫向推進器中得到 34 個這樣的支架。」

靈活製造

使用 Fuse 1 進行內部生產使 JetBoatPilot 能夠創造一個反應速度更快、更活躍的製造系統。他們可以利用船隻社群的高度參與,並從客戶群中獲得快速和誠實的反饋。然後,如果客戶提供的反饋讓他們調整設計,或者如果Yamaha要發布新版本的引擎,JetBoatPilot有靈活應變的工作流程來滿足需求。 

「因為我正在傾聽產品使用者的聲音——我是設計師也是實際製作的人——我可以很快改變設計。然後因為 Fuse 1,我沒有必須扔進垃圾桶的工具。我們有能力快速進行調整。」歐文斯說。

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