產品開發公司Glassboard如何利用3D列印作為解決方案

Glassboard 有一個明確的使命宣言:服務於世界上最雄心勃勃的公司,打造人們喜歡使用的產品。他們的團隊想做的不僅僅是創建CAD檔和幻燈片;他們已著手成為一個全面的產品開發人員,幫助企業製造、協商定價並建立供應鏈以將產品推向市場。

Glassboard Design 在接觸過各行各業後,發現 3D列印是構建尖端產品的寶貴工具,運營副總裁 Grant Chapman 說:「Glassboard 是一家萬事通的產品開發公司,但我們試圖在公司了裡擁有足夠的專業知識以解決任何問題。我們不是在單一個垂直市場。我們不僅在自行車、不僅在醫療保健領域、不僅在消費電子領域。我們什麼都做一點。Formlabs 有一個工具可以跟隨我們完成所有這些垂直領域,以及廣泛的材料讓我們能夠做我們想做的事情。

在這篇文章中,我們將了解Glassboard 團隊如何使用 Form 2 和 Form 3BL 打破客戶理想和Glassboard解決方案之間的阻礙,創造出尖端產品。

 

每個專案的SLA材料

透明生醫樹脂用於製造透明模具,可以檢查氣泡或其他缺陷。

Glassboard 坦率地說明了他們使用 Formlabs 3D列印的原因:任何東西都有可使用的材料。

Glassboard 的團隊製造各式各樣的產品,每個項目都需要不同的工作流程或技術來創建完美的原型:從塑膠射出成型到熱成型和矽膠成型。該團隊需要一台能夠跟上並提供解決方案的3D列印機。根據Chapman的說法,「材料庫越多元,我的生活就越順利,這是一個線性函數。」

近期的一個專案正體現了這種困境,Glassboard最近與女性經期護理公司 Sunny合作,Sunny正試圖將一種新的月經杯推向市場,並希望找到一種創新的方式讓產品脫穎而出。

Glassboard 知道這種用於人體的彈性消費產品需要大量的原型和測試。Chapman 求助於他最可靠的隊友之一- 的兩台 Formlabs  SLA 3D 列印機,並開始使用彈性50A樹脂彈性80A樹脂進行列印來模擬月經杯。

「對於Sunny產品,我們真正發揮了Formlabs擁有的各種樹脂,從最柔韌、最有彈性和最黏稠的樹脂,一直到高強度材料,之間的各種樹脂幾乎都使用在了該產品上。」- Grant Chapman

對於其他專案,該團隊需要一種可以通過衝擊測試的材料,這與敏感醫療設備的需求相反。因此他們轉向高韌性2000樹脂,透過劇烈的摔落和強度測試列印和擠壓物件。Chapman 說:「我們也在開發一種通過高韌性2000樹脂的衝擊測試認證安全產品,可承受多次跌落。然後,該產品中的所有其他塑料都是聚碳酸酯(PC)真空吸附成型物件,他們也都是用Form 3BL印製成的。」

如果沒有多元的樹脂庫,Chapman 認為這些專案中的許多項目都不會面世,或者說不會像他們所做的那樣出色,他補充:「安全產品的原型存在就是因為 3BL可以做得到,並以原型形式通過實際認證測試,更不用說生產用的塑料聚合物了。」

Glassboard Design 最喜歡解決產品開發問題的三種樹脂是:

  1. 高韌性2000樹脂:團隊告訴我們,「一切都與功能性有關。它非常接近真正的塑膠,您可以實際用它製作功能性物件的原型,例如卡扣和活動鉸鏈。」
  2. 快速樹脂:根據高級產品開發工程師 Ben Ettinger 的說法,快速樹脂是因為「它仍然非常準確,速度快得令人難以置信,而且看起來還不錯」。
  3. 最後是Chapman個人的最愛之一,高強度10K樹脂:「當你們發布 高強度10K時,我以為我在做夢,因為技術數據看起來優秀到不可能是真的。我立即訂購了一公升進行測試,結果是……它是最好的。」

3D列印塑膠射出成型模具是Glassboard開發過程的重要組成部分。

Formlabs多元樹脂庫對產品開發的好處是顯而易見的:Form 2 和 Form 3BL 是多功能設備,能夠跟上Chapman和Ettinger的想像力以及他們客戶的需求。Chapman說:「我們所有的其他工具都更加專注於某一項專業,它們只做好一件事。然而,Formlabs對一切都有相對應的合適材料,你們接下來還會想到什麼瘋狂的樹脂?因為不管它是什麼,它都會很棒。這將是一個我們尚未觸及的行業或垂直領域,或者它是一種我們還不能做為原型的材料,它將讓我們能夠做出非常酷的東西。」

 

為產品開發而生的Form 3BL

Glassboard配置了Form 2和Form 3BL列印機。

由於他們在真空吸附成型方面在早期就取得了成功,該團隊一直在將其應用擴展到其他項目中。Chapman 解釋說:「對於不同的產品,我們已經做了很多真空吸附成型。從在適合列印大型真空成型零件的Form 3BL上用快速樹脂開始列印一些真空成型塊。以前,這些模具會在Form 2上分多個部分列印並組裝在一起,這個過程需要額外的列印時間。過去,設計師們常常只考慮真空成型來製作包裝、浴缸或安全帽外殼。但是我們開始了解到,如果您願意做一些棘手的工具設計或通風口設計,您可以使用真空成型來製造更複雜的零件。它還為您提供了一種方法,可以讓您在原型製作中進入生產熱塑性塑料,而無需進行塑膠射出成型。我認為我們現在才剛剛開始解鎖這項技術,我會關注明年我們能夠開發出的東西。”

「對於真空成型零件來說,這確實是一個 24 小時的過程,列印過夜,早上固化,形成熱塑性片材,並在當天結束時進行修整。你手中有實際物件來測試。對我來說,這就是快速原型設計的定義。」Grant Chapman

一個出乎意料的Form 3BL使用案例是使用更大的成型平台一次列印許多小零件。該團隊最初希望將其主要用於零件和大型模具的大規模原型製作,但正如Chapman向我們解釋的那樣,由於低應力立體光刻技術(LFS)提供的高精度品質技術,他們開始在部分情況下依靠 Form 3BL 來取代 Form 2。Chapman 解釋說:「對於我們也在做一些由兩部分組成的聚氨酯成型件的客戶來說,他們隔天就需要一堆這種小型柔性物件的原型。最後,我們沒有使用相同的模具,比起清理乾淨再重新進行,我們在一夜之間在Form 3BL上列印了30個模具,第二天我們能夠將它們全部組裝好,然後出貨。這需要在Form 2上列印三到四次,而在Form 3BL上只需要過夜列印一次。」

Chapman 補充道:「到目前為止,我們對3BL印象深刻,在過去五個月裡,我們看到的軟體的變化,從對樹脂的設定從測試版到發布,都是日以繼夜的持續的。所以我對這條產品線非常滿意。」

 

成功的企業內部熱成型

Glassboard 與我們分享了另外兩個3D列印大幅改進他們設計過程的專案:一個測試圓盤和一個安全帽。他們創造了中空的模具,零件內部有橫梁,以增加強度並避免模具在真空成型下破裂。成型表面包括用於真空工藝的直徑為1.5毫米的小氣孔。測試圓盤是一個簡單的幾何形狀,壁厚為0.5毫米至0.8毫米,拔模角至少為2度。頭盔的壁厚為4毫米,具有更具挑戰性的設計特徵,尤其是一些浮雕區域。模具設計成多個部分,以便能夠將其與熱成型產品分開。

這些工具使用Formlabs快速樹脂在Form 3L上以200微米的層厚度列印了一晚。由於安全帽尺寸較大,團隊選擇使用列印速度最快的Formlabs快速樹脂進行列印,以提高迭代速度。移除所有支撐後,他們需要大約20分鐘的打磨來完成零件。它不需要任何拋光或使用脫模劑。對於較小的零件,他們通常使用灰色樹脂打印以減少翹曲,特別是長薄部分。

該團隊製作了15個測試圓盤和兩個安全帽。他們在真空成型機中成型板材時沒有遇到任何問題:板材上沒有觀察到熔化或變形,也沒有發現凸塊破裂或燒焦。他們沒有測試模具是否失效,但相信如果遵守 8-10 分鐘的冷卻時間,它們可以承受更多的循環。透過選擇具有更高熱性能的3D列印材料(例如高強度10K樹脂),冷卻時間可以減少到兩到三分鐘。

之前該團隊一直外包加工,直到使用Formlabs列印機在內部進行 3D列印,他們將成本降低了10倍,並將交貨時間從幾週縮短到幾天。

 

外包加工

內部 3D 列印加工

所需設備

熱成型 PC 片材

Thermoformer PC 板 Form 3L,Draft Resin

模具生產時間

兩到四個星期

一天

 

可靠性是關鍵

為Sunny製作塗抹器和月經杯的各個部分。

無論挑戰為何,Glassboard的團隊都不會找藉口,他們需要一個能夠跟得上的工具。可靠性對於Sunny專案的成功和快速周轉至關重要。需要列印數十個原型意味著失敗的列印可能會使項目倒退。

Chapman告訴我們,「可靠性是非常重要的。問題並不是說如果列印機壞了需要修復它需要兩個小時,而是如果列印機在夜間工作時壞了,而你指望隔天發貨趕上客戶的最後期限的物件,現在泡湯了。這就是可靠性絕對關鍵的地方。不是指停機時間,而是您向客戶許下的承諾。如果列印機出現故障或出現問題,您就錯過了最後期限,這就是它很重要的原因。」

最終,該團隊為Sunny在塗抹器和月經杯之間製作了100多個原型。由於產品與人體接觸,並且是在如此敏感的區域,團隊知道他們無法透過幾個列印件完善設計。產品必須看起來良好,合身,並且適用於不同人體。這就是為什麼Chapman說快速迭代如此重要的原因:「我們幾乎所有內部開發產品的目標是如何盡可能快速和簡單地製作原型,然後將其融入到如何才能在我們與製造商聯繫開始生產之前,盡量以接近量產品的狀態進行測試,您如何在原型製作階段進行盡可能多的測試?」

 

了解更多關於3D列印產品設計

Chapman總結了他對使用3D列印的想法,他說:「我希望我幾年前就可以學習這種工具,因為它現在是首選。」鑑於其多功能性和可靠性,Glassboard預計Form 2和Form 3BL將被納入未來的每個專案中。

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