Toyota Industries Leidt 3D-print Innovatie: Van Prototyping naar Massaproductie

Bij Toyota Industries Corp.'s R&D Administration Center in Japan kiezen ingenieurs bewust de meest geschikte productiemethode voor elke applicatie, in plaats van nieuwe machines te adopteeren gewoon omdat ze bestaan. Deze praktijk weerspiegelt de cultuur van gezonde interne concurrentie en het overtuiging dat frontline-medewerkers de apparatuur moeten selecteren die ze gebruiken.

Toyota Industries begon als weefmachine-fabrikant, maar hanteert vandaag diverse R&D-projecten en produceert kritieke componenten zoals compressoren, motors, DC-DC-converters, on-board-batterijen en laadomvormers voor hun automobiele lijn.

We spraken met Group Manager Hiroyuki Oiwa, die de additive manufacturing (AM) strategie leidt sinds 2019, over hoe het bedrijf zijn 3D-print-benadering heeft geëvolueerd.

Oiwa legt uit dat de Toyota-groep geen monolithische entiteit is; elke dochteronderneming opereert onafhankelijk en, wanneer overlappende onderdelen nodig zijn, bepaalt interne concurrentie het finale ontwerp dat geadopteerd wordt voor Toyota-voertuigen.

In automotive produceert Toyota Industries motors, compressoren voor airconditioning, DC-DC-converters, on-board-batterijen en laadomvormers die voertuigspanning omzetten naar 100V, wat huishoudelijke stopcontacten voor mobiel gebruik mogelijk maakt. Het bedrijf levert ook industriële voertuigen zoals heftrucks en textielmachines.

Toen Oiwa in 2019 bij het R&D Administration Center aantrad, was de enigste 3D-printtechnologie in gebruik een inkjet-printer voor grootschalige, kleurenprototypes. Hoewel de outputkwaliteit hoog was, was inkjet ongeschikt voor eindgebruiksonderdelen, wat een shift naar meer veelzijdige AM-oplossingen initieerde.

Oiwa en de manufacturing lead onderzochten afdelingshoofden die onafhankelijk fused deposition modeling (FDM) printers gebruikten, vormend de "3D Printer Liaison Group" om bedrijfsbrede adoptie te coördineren verder dan prototyping.

Globaal onderzoek naar massaproductie-3D-printers identificeerde stereolithografie (SLA) en selectieve lasersintering (SLS) als de meest veelbelovende technologieën.

Toyota kocht een Formlabs Form 3 en een tweede SLA-printer, zodat teams beide konden testen en de beste fit konden selecteren.

Verschillende afdelingen kozen printers en materialen voor specifieke jobs, lessen deelend. De collectieve preferentie vestigde zich op de Form 3.

Oiwa schrijft de keuze toe aan materiaalversatiliteit: terwijl de andere printer's industriële resin kort na lancering werd gestaakt, ondersteunde de Form 3 een breed scala aan resins, wat diverse applicatiebehoeftes bevredigde.

Toen de Form 4, een next-generation SLA-printer met recordsnelheid, de markt betrad, adopteerde Toyota het in partnerschap met Harada Vehicle Design, adresserend frontline-verzoeken.

Dezelfde filosofie gidsde de adoptie van de Fuse Series SLS-printers. Hoewel initieel terughoudend vanwege poederresidue en oppervlaktefinish zorgen, werd Oiwa overtuigd na een presentatie door Shinya Takei van Owl Craft, die succesvolle eindgebruiksonderdelen en de Fuse Blast geautomatiseerde na-verwerkingsoplossing demonstreerde.

Eenmaal de Fuse Series in productie ging, vermenigvuldigden verzoeken over afdelingen, inclusief milieu, PR en design-teams.

Een uitgelicht case is een motor-evaluatiecomponent met ingewikkelde spoelwinding-geometrie. SLA kon de vorm fabriceren, maar SLS leverde de vereiste mechanische sterkte en elimineerde supportstructuren, wat hogere precisie mogelijk maakte.

De afwezigheid van supportmateriaal en de fijne detail die SLS bereikt, verdiende herhaalde orders en hoge lof van gebruikers.

Ter viering van Toyota's eeuwfeest werd een lichtgewicht, hittebestendig armatuur geïnspireerd door een automatische weefmachine-spoel geprint voor de nieuwe hoofdkantoor-lobby met PA12 nylon poeder.

De precisie en detail geleverd door de Fuse Series, gecombineerd met de populariteit van PA12, produceerde ook een eerste-generatie heftruck-hefboomset die ingenieurs indrukte met haar verfijning.

Huidig verzoekmix: ruwweg 30% jigs en 60% prototypes, waarvan 40% functionele evaluatie dient en 20% fit-en-vorm testen.

Oiwa's uiteindelijke ambitie is om additive manufacturing te schalen tot massaproductievolumes.

De 3D-printruimte heeft een hoog plafond, luchtzuiverers en toegewijde poederverwijderingsapparatuur, zoals de Fuse Sift, om een veilige en efficiënte workflow te waarborgen.

Middellange plannen omvatten het verwerven van groot-formaat poederbed-fusiemachines zoals de Jet Fusion, maar de strategie is om eerst kleinere Fuse Series units te meesteren voordat men schaalt.

Hoewel AM aanzienlijk gevorderd is, erkent Oiwa dat massaproductie de laatste hord blijft voor wijdverspreide adoptie op Japanse manufacturing-sites. Niettemin is hij toegewijd aan jaarlijkse vooruitgang.

Oiwa fungeert ook als instructeur voor het Japanse AM-team bij de 2026 WorldSkills Competition in Shanghai, wat zijn leiderschap in het veld onderstreept.

Toyota's cultuur van interne concurrentie en het principe van het geven van autonomie aan frontline-medewerkers om apparatuur te kiezen heeft de AM-rollout van het bedrijf versneld, geïllustreerd door de succesvolle implementatie van Formlabs-printers bij het R&D Administration Center.

Verken Formlabs 3D-printers om meer te leren, of contacteer sales.