Formlabs MSB 如何實現每週超過2000件零件的批量生產

對於 3D 列印這樣快節奏且競爭激烈的行業，有時必須眼見為憑。為了提供具體的證據，Formlabs 製造和服務中心 (MSB) 列印了數十萬個樣品物件，其中甚至包括3D列印機的終端使用組件。透過以該數量印刷，Formlabs已經證明自己的自動化生產系統的生產能力。現在，我們正在透過使用新的 Formlabs 自動化生產解決方案，離提高生產量更進一步。

Formlabs MSB 已經證明，使用 3D 列印進行大規模生產不僅是可行的，而且借助自動化生產解決方案，它可以得到簡化並具有成本效益。Form Auto 列印機擴展設備、群機管理（Fleet Control）功能軟體和高容量樹脂系統（High Volume Resin System）協助工作，可在不增加人力成本或空間的情況下擴大生產規模。「借助 Formlabs MSB 批量生產零件，這是付諸行動的最佳方式，並以我們期望製造商能夠做到的方式使用我們的機器，」Formlabs Ohio MSB 經理 Chris Pauwels 說。

樣件和終端使用生產組件

Formlabs MSB 是位於俄亥俄州托利多的一家生產工廠，擁有 140 台 Form 3 系列雷射光固化 (SLA) 列印機和 30 多台 Fuse 系列選擇性雷射燒結 (SLS) 列印機。「我們列印客戶要求的樣品部件，作為他們購買新列印機評估的一部分，但我們也列印用於生產 Formlabs 設備的部件，如 Form Wash L、Form Cure L、Form 3L 和 Fuse 系列，」 Pauwels 說。

Formlabs 工程師倚賴自家的 SLA 和 SLS 列印機來製作原型和生產下一代機器。有些物件最初是作為大流行時期供應鏈關閉期間的權宜之計而採用 3D 列印的，而其他物件則因為 3D 列印在某些情況下比塑膠射出成型成本更低。能夠利用如此廣泛的 SLA 和 SLS 列印機系列的力量，Formlabs 能夠生產大量的終端使用部件，並使我們的機器更快地推向市場。

對於 Formlabs 的每種材料（超過 20 種），都有一個標準的列印樣件，無論是否已經擁有 Formlabs 列印機，任何人都可以索取。樣件表明了每種材料的預期用途，從我們的手術導板樹脂中的醫用鑽孔導板到我們的類PP樹脂中列印的功能性齒輪。

遇到的挑戰：高容量、多次操作點

擁有 140 台 SLA 列印機和 40 多種 SLA 材料，管理列印設施需要細緻的監督和持續的監控。該設施維持嚴格的時間表，優化列印和後處理窗口，確保它們盡可能與員工的工作日保持一致。Formlabs 卓越運營團隊成員 Andrew Crane 致力於優化該計劃和列印農場流程。「我們有四個團隊，一個有兩組不同列印序列的 Form 3+ 列印機、Form 3L 列印機、Fuse 1+ 30W 列印機，還有一個過程測試團隊……我們的列印序列偶爾會一次達到 500 次列印，」Crane 說。

在自動化生產解決方案出現之前，列印機通常每天需要多次操作點——透過加載成型平台並確保安裝正確的樹脂匣和成型槽來啟動列印機，以及在列印完成時移除成型平台以將物件轉移到 Form Wash。雖然每項任務耗時不到一分鐘，但對於擁有 140 台 SLA 列印機的生產設施來說，一天中的大部分時間都花在了這些勞動密集型但複雜度低的任務上。

完成五台打印機的工作

借助 Form Auto 自動化生產系統，這些簡短但重複的任務將大大減少。Form Auto 利用成型平台 V2 的快速剝離技術移除物件，然後重新安裝入平台並為列印機準備好新工作，從而消除過去需要員工完成的兩個操作。「這就像讓一台列印機完成五台列印機的工作，」Pauwels 說。成型平台 V2 和 Form Auto 消除了從成型平台上取下零件，並分批清洗零件的工作。

「現在，當我們早上來的時候，只有來自多個作業的一大桶零件要交給 Form Wash L 清洗。我們在某些作業上的效率更高，因為列印機可以在工作時間之外完成並重新啟動列印。」－Chris Pauwels，Formlabs Ohio MSB 經理

Formlabs MSB 員工可以更自由地執行高度複雜的任務，而他們花在零件拆卸、列印機前置準備和單批次清洗上的時間要少得多。當零件在一夜之間完成，或者沒有員工在場時，新的列印件可以自動開始。在配備 Form Auto 的 Formlabs MSB，列印工作無需在關燈或週末時停止。

▲Formlabs MSB 員工可以在早上到達時，對來自多個自動化生產機群的大批量零件進行後處理，這些零件在一夜之間完成。

群機管理如何實現全面卓越運營

群機管理（Fleet Control）是 Dashboard 中的一套功能，可優化在多列印機生產環境中的檔案序列、列印分配和規劃方式。在 Formlabs MSB，有 140 台 SLA 列印機和 40 種樹脂，因此必須迅速抓住任何組織和優化操作的機會。

「群機管理顯著減少了對列印操作的管理投入。我們可以毫不費力地將自定義作業放入列印隊列中，我們的技術人員可以在將正確的作業放到正確的列印機上少費心，」Crane 說。

在 Formlabs MSB 的 140 台 SLA 列印機組中，有較小的列印機組由材料類型決定。這些小組是靈活的並且可以改變，例如當推出新材料並且需求轉移到新樣品創建時。群機管理使用戶能夠將列印檔案發送到列印機組，而不是選擇特定的單元，還可以管理群組內的序列。它還顯示了整個生產單元如何運作的概覽，使技術人員能夠在出現問題之前發現任何異樣。

「群機管理使我們列印農場的生產管理變得異常簡單。將其顯示在幾個觸控螢幕上可以讓我們的技術人員快速識別和處理問題，」Crane 說。

將群機管理的組織和監督能力與 Form Auto 的生產能力相結合，大大提高了 Formlabs MSB 的生產力。「群機管理與 Form Auto 相結合意味著零件產量的顯著增加，但也許更重要的是，與 Form Auto 和傳統方法相比，它已被證明可以提高我們在相同零件上的產量，因為對零件的物理接觸更少，」Crane說。

大批量列印需要新的樹脂解決方案

憑藉多年列印樣件的經驗，Formlabs MSB 的團隊將填充樹脂變成了一門科學——他們確切地知道每個物件可以用一個樹脂匣製造多少批次，以及何時需要更換一個新的。這些切換任務可以快速輕鬆地完成，但就像零件移除一樣，當它們在 140 台列印機上成倍增加時，它們會佔用員工很大一部分時間。「列印機操作員工作的一個主要部分是更換樹脂匣。當您每天列印 440 個零件時，您需要經常更換它們，」Pauwels 說。

除了勞動時間之外，空樹脂匣的數量開始增加到這個列印量，增加了存儲需求並需要處理策略。

Formlabs 開發了高容量樹脂系統，通過自動泵送系統無縫輸送 5 公升樹脂，使配備 Form Auto 的列印機能夠在零人工操作的情況下完成多個列印批次。「由於高容量樹脂系統的樹脂容量是原來的五倍，因此我們與樹脂容器的操作次數減少了五倍。結果樹脂匣填充次數減少了五倍，溢出的機會也減少了五倍，」Pauwels 說。

自動化生產解決方案使量產成為可能

多年來，3D 列印一直用於客製產品，並且隨著 3D 列印快速模具的日益普及，越來越多地用作大規模生產過程中的一個步驟。直到現在，還沒有一個技術平台能夠將 3D 列印的客製能力與大規模生產的高生產量相結合。自動化生產解決方案系統彌合了這些鴻溝，透過降低勞動成本使客製化變得更加實惠，並透過消除操作人員一天的時間限制使大規模生產更加高效。

迄今為止，Formlabs MSB 已經生產了數十萬個零件，展示了 Form 3 系列列印機的生產能力和 Formlabs 材料的一致性。隨著 Formlabs 客戶對 3D 列印機和零件的需求增長，Formlabs 內部的需求也在增長。自動化生產解決方案滿足了高效規模化生產的需求，沒有比我們自己的設施更好的地方來證明其能力了。

「自動化生產解決方案在不增加勞動力的情況下為MSB提高了生產量，將每個零件的勞動力減少了 50% 以上。」－Andrew Crane，卓越運營團隊

能夠以這種規模持續列印有助於簡化 Formlabs 的運營和供應鏈，但它也創造了一個持續的反饋循環—透過使用我們自己的產品進行生產，我們能夠學習、開發和迭代它們，從而優化我們的企業模式和它所基於的技術。

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