Hoe integreert u 3D-printen in een groot bedrijf?

Als 3D-printen steeds meer wordt gebruikt als een hulpmiddel dat verder gaat dan rapid prototyping, zullen bedrijven graag willen leren hoe ze het effectief kunnen gebruiken. Een bedrijf wil of kan misschien niet meteen instappen in volwaardige additive manufacturing (AM) van eindonderdelen.

De geboorte van AM bij Caterpillar

De geschiedenis van 3D-printen bij Caterpillar weerspiegelt in zekere zin DelVecchio's eigen geschiedenis met het bedrijf. "In 1991 kregen we onze eerste stereolithografiemachine", legt DelVecchio uit. “Het was in ons rapid prototyping-lab. We hebben dit rapid prototyping-lab gecreëerd dat al jaren bestaat. De meeste van onze ingenieurs hebben ons rapid prototyping-lab gezien en gebruikt. Het was geen technologie die veel mensen op een andere manier konden krijgen. Dus we pasten ons aan, we deden visualisaties, we maakten een paar mooie modellen. Het was overal om me heen, en dat is het nog steeds meer dan 25 jaar.

In de loop van de tijd probeerde Caterpillar het gebruik van AM in het hele bedrijf echter breder uit te breiden, vooral naarmate de technologie volwassener werd. "Er is niets mis met snelle prototyping en visualisatie, maar we besloten dat het eigenlijk van cruciaal belang was om een ​​additief te gebruiken om vanuit een innovatieperspectief naar het volgende niveau te gaan", vertelde DelVecchio het publiek bij AMUG.

De vraag voor haar was echter:"Hoe doe je dat in hemelsnaam als je al deze werknemers hebt - ongeveer 100.000 werknemers overal?"

Nomadische printers, AM-conferenties en ontwerpwedstrijden

Omdat Caterpillar wereldwijd zo'n grote voetafdruk heeft, legde DelVecchio uit dat het antwoord was om klein te beginnen - een strategie die het bedrijf heeft leren implementeren toen het begon met de productie van gigantische, dure machines die bedoeld zijn om betrouwbaar stand te houden na uren van intensief werk in de veld. Dit betekent het lanceren van testpilotprogramma's en het werken met early adopters aan producten voordat ze wijdverbreid worden geïmplementeerd.

Dit resulteerde in het 'Nomadic Printer Program', zoals DelVecchio het noemde. Een vooruitstrevende executive bij Caterpillar gaf het team van DelVecchio de opdracht om AM-systemen aan te schaffen zonder zich zorgen te maken over het rendement op de investering, wat leidde tot de aankoop van zes industriële machines, waaronder uPrints, Fortus 250s, een Objet-printer en een HD Max.

De printers werden geleverd aan productiefaciliteiten van Caterpillar in de Verenigde Staten, waar lokale ingenieurs toestemming kregen om op elke gewenste manier met de technologie te experimenteren. Hoewel DelVecchio zei dat er enkele successen waren met het programma, hadden ze ook ingenieurs die belden en haar vroegen:"Hé, Stacey, wat wil je dat we met je printer printen?"

Om Caterpillar-medewerkers en -ingenieurs meer formeel te informeren over de technologie, organiseerde het bedrijf een AM-top, bestaande uit sessies en presentaties die waren ontworpen om teams serieuzer te laten nadenken over de technologie. DelVecchio zei dat dit dit jaar zal evolueren naar een meer gerichte benadering van AM met de introductie van "Design for Additive"-workshops, waarin Caterpillar-teamleden die de noodzaak van de technologie al begrijpen, zullen beginnen met het daadwerkelijk ontwerpen voor AM om specifieke problemen oplossen.

Om zijn medewerkers nog meer bij deze mentaliteit te betrekken, organiseerde Caterpillar een ontwerpwedstrijd, waarbij ingenieurs werden gevraagd verder te gaan dan 3D-geprinte mallen en armaturen en zich in plaats daarvan te concentreren op eindonderdelen die met AM zouden worden verbeterd. Het winnende ontwerp was een kogelterugslagklep die meerdere componenten van een assemblage combineerde tot een enkel, metalen 3D-geprint onderdeel. Dit initiatief wordt dit jaar uitgebreid naar vier of vijf verschillende competities.

De AM-fabriek

Sinds de oprichting 25 jaar geleden is het rapid prototyping-lab ook geëvolueerd. Vorig jaar knipte Caterpillar officieel het lint door van zijn Additive Manufacturing Factory. De locatie bevindt zich in het Global Research &Development Center van Caterpillar in Mossville, Illinois. Deze installatie geeft de AM-innovatiegroep toegang tot en inspiratie van de R&D-groep, maar stelt de AM-fabriek ook bloot aan het publiek en leidinggevenden die regelmatig de faciliteit bezoeken.

De fabriek beschikt over 10 industriële 3D-printers, waaronder een Carbon M1 3D-printer, en een MicroFoundry. Gedurende de eerste zes maanden heeft Caterpillars 3D-printtechnologie stond gratis open voor werknemers, totdat de nieuwigheid van gratis 3D-printservices een onnodige toename van de vraag veroorzaakte. Dit leidde tot een model met alleen materiaal.

"We zijn toen naar een model met alleen materiaal gegaan, waarvan ik persoonlijk denk dat het goed is als je vroeg op reis bent", zei DelVecchio. "Het zorgt ervoor dat mensen een beetje huid in het spel hebben. De materiële kosten zijn slechts centen, maar het zijn niet de volledig belaste kosten.” De faciliteit rekent nu 'volledig belaste kosten' aan, die rekening houden met de arbeid na het proces, de huur die de fabriek betaalt en de kosten van de machine.

De toekomst van AM bij Caterpillar

Tot nu toe begint AM al een impact te hebben bij Caterpillar en DelVecchio verwacht dat die impact zal toenemen. Via haar dochteronderneming Solar Turbines produceert Caterpillar het eerste eindonderdeel, een brandstofwervelkolom met een unieke geometrie. Surface tools en prototypes zijn ook 3D geprint door het bedrijf. Met zijn M1 kon Caterpillar een elastomeer doorvoertule voor zijn aftermarket-activiteiten 3D-printen, wat volgens DelVecchio niet alleen essentieel is voor het bedrijf als geheel, maar ook een belangrijke rol zal spelen in zijn AM-strategie in de toekomst.

In één project heeft Caterpillar 3D 36 verschillende rupsbanden geprint voordat de productie werd beëindigd, waardoor $ 160.000 aan tijd en arbeid werd bespaard.

"[De aftermarket-activiteiten die we hebben] is een integraal onderdeel van ons bedrijfsmodel", zei DelVecchio. "We ondersteunen apparatuur 25 jaar nadat deze uit productie is gegaan, en sommige van onze onderdelen zijn al heel lang in productie. Het is niet ongebruikelijk dat we iets ondersteunen dat 50 jaar geleden is ontworpen.”

Om deze en andere aspecten van het bedrijf effectief aan te pakken, overweegt het bedrijf een deel van zijn inventaris te digitaliseren met 3D-scanning en uiteindelijk een virtuele inventaris te creëren. Op dat vlak is er echter nog werk aan de winkel.

Caterpillar is ook op zoek naar partnerschappen om zijn entree in de AM-ruimte te bevorderen. Dit omvat de recente samenwerking met FIT AG, waarbij de twee bedrijven zullen samenwerken in de loop van een driejarig contract om aluminium en titanium onderdelen in 3D te printen. Naast FIT AG zoekt Caterpillar leveranciers, universiteiten en andere organisaties die de AM-innovatie vooruit kunnen helpen.

DelVecchio is van mening dat de investering van Caterpillar in AM het bedrijf flexibeler zal maken, waardoor innovatie op zelfs de grootste machines mogelijk wordt. Voordat het bedrijf echter de sprong maakte om delen te beëindigen, heeft het een lange weg afgelegd om daar te komen. Een les voor andere grote bedrijven die een bredere implementatie van de technologie overwegen, is misschien om groot te denken, klein te beginnen en snel te handelen.

Credits:Meer over 3D-printen bij CATERPILLAR.