Dynamische freestoolpaden stimuleren maatwerk-groei bij softgel-contractfabrikanten

NC-shop boost maatwerkdeelverkoop met dynamische freestoolpaden

Bij de productie van over-the-counter en receptsoftgel-producten moet de dosering die elke gelcap vult precies zijn. Het volgt dan ook dat het systeem voor het doseren van de formulering dezelfde exacte precisie vereist. Zo is de eis bij toonaangevende contractfabrikanten van voedings- en farmaceutische softgel-producten. Om hun doserpompen en productieapparatuur nauwkeurig en betrouwbaar te houden, roepen ze Progressive Tool & Manufacturing Inc. (Greensboro, NC) aan.

„Contractfabrikanten gebruiken maatwerkmachines die de geneesstof op heel specifieke snelheden pompen,” zei Ryan Thompson, ontwerpingenieur bij Progressive Tool. „Natuurlijk zijn nauwkeurigheid en consistentie belangrijk. We maken en herstellen al meer dan een decennium onderdelen voor medische doserpompen.”

Opgericht door broers Daniel en Richard Thompson, produceert Progressive Tool al sinds 1984 specialistische machineonderdelen en leermiddelen in centraal Noord-Carolina. Vooral maatwerkdelen – in gemiddeld vijf tot tien stuks per run – in plaats van seriesproductie. Klanten varieren van de medische sector tot defensie-aannemers en luchtvaartbedrijven die prototypen testen. „Ongeveer een of twee keer per jaar maken we drie of vierhonderd stuks voor een klant,” zei Ryan. „Maar we zijn voornamelijk een shop die de dingen maakt die dingen maken, meten of monteren.”

Werknemers zijn geschoolde werktuigmakers

Progressive Tool verschilt van algemene machineshops. Een onderscheidend kenmerk, volgens oprichter Richard „Dick” Thompson (Ryan's vader), is dat alle werknemers geschoolde werktuigmakers zijn. „Zelfs als ze leerlingen zijn,” zei Dick, „zijn ze werktuigmaker-leerlingen. Iedereen kan een deel van tekening tot productie brengen.”

Volgens Dick doen werktuigmakers alles – van materiaal opstellen en delen vierkant zetten tot CNC-machines draaien, programma's maken, eigen opstellingen doen en eigen vastzetten maken. „We hebben geen puur machinebedienders of deellaaders,” voegde hij toe.

Het bedrijf ondersteunt zijn leerlingopleiding in werktuig- en vormmaking, iets wat het al 30 jaar doet. Alle shop-werknemers hebben of een vierjarige leerlingopleiding voltooid of zitten er momenteel in.

Om specialistische delen te maken, gebruikt het bedrijf vier-as CNC-frezeermachines, multias CNC-draaibanken, en CNC-sinker en draad-EDM's in combinatie met een krachtige CAD/CAM-software die werktuigmakers in staat stelt machineprogramma's te genereren die extreem strakke toleranties halen.

„We gebruiken Mastercam [ontwikkeld door CNC Software Inc., Tolland, CT] om al onze CNC-machines te besturen,” zei Dick. Hij noemt het „een essentiële schakel,” en merkte op dat zijn werktuigmakers geen programmering aan de machine doen. „We doen alles via de software.”

Het bedrijf heeft een reputatie als een van de hoogste kwaliteitsshops in de regio voor maatwerk. Die reputatie is verdiend, zei Dick, door niet in te boeten op nauwkeurigheid. De meerderheid van de jobs betreft delen met zeer strakke toleranties. Hij citeerde een medische job als voorbeeld: „We slijpen de schuifkleppen plat en parallel tot 0,0002″ [0,005 mm] over een deel van gehard roestvrij staal 0,500″ × 2″ × 10″ [12,7 × 50,8 × 254 mm] om een 6 µin [0,1524 µm] afwerking te bereiken.”

„We starten meestal met een vol model. We nemen het in Mastercam, maken toolpaden, en gebruiken de oorspronkelijke ontwerpgeometrie uit het model om onze toolpaden te draaien,” zei Dick. Hoewel sommige klanten draadmodellen en ontwerpdata uit 2D-tekeningen gebruiken, kiest Progressive Tool voor vol modellen.

Upgrade naar Dynamic Milling

Progressive Tool gebruikt Mastercam al ongeveer 20 jaar. Op het moment dat het bedrijf een draaibank met sub-spindel, C- en Y-as, en live tooling aanschofte, upgrade-de het naar Mastercam 2017. Met die upgrade kwamen nieuwe toolpath-mogelijkheden die de werktuigmakers verbaasden.

Dynamic milling (of Dynamic Motion-technologie) gebruikt proprietarie algoritmes in de software om veranderingen in het materiaal automatisch te detecteren tijdens het snijden. Het gereedschap blijbt betrokken bij het materiaal, minimaliseert lucht-sneden en stelt de machines in staat om op volle capaciteit te draaien. Thompson herinnerde zich hoe voorzichtig zijn mannen waren. „Onze werktuigmakers hadden demonstraties van Dynamic milling gezien en waren sceptisch,” zei Dick. Maar toen ze terugkwamen van training geleverd door Barefoot CNC (Morganton, NC), een Mastercam-dealer, keken ze niet meer om.

Dick merkte op dat Dynamic milling niet elk deel en elke job past. Maar met de juiste toepassing en snijgereedschappen, „werkt het niet alleen, het is verbazingwekkend.” Een deel in 304 roestvrij dat vroeger ongeveer een uur nam voor ruw- en afwerken, duurt nu 18 minuten. „Het is drie tot vier keer sneller dan onze oude manier.”

Een andere job – plastic snijden – draait op 200 ipm (5 m/min), spindle 6000 rpm. En bij aluminium en staal kan de shop snelheden halen van 50 ipm (1,2 m/min), afhankelijk van snijdiepte. „Typisch proberen ze tussen volle diameter diepte tot 1,5 keer de diameter. Als het een ¾″ [19,05 mm] frees is, gaan we comfortabel van ¾″ tot 1¼″ diep,” merkte Ryan op.

Onlangs duwen werktuigmakers de machines op. „Iedereen probeert te zien hoeveel sneller we kunnen,” zei Ryan.

Zelfs bij verhoogde snelheden, beschreef hij de nieuwe mogelijkheid om een deel met hetzelfde gereedschap ruw en af te werken als „het verschil tussen nacht en dag.” In plaats van dieptesneden met eindfrezen, waar alleen de bodem 0,050″ tot 0,0100″ [1,27 tot 0,254 mm] afging, zei hij: „We nemen nu volle dieptesneden en incrementele stap-overs ongelooflijke snelheden. Naast hogere snelheden verlengen we de tool life. En dat bespaart ons een pak geld.”

Meer jobs aannehmen

De software, samen met nieuwe productieapparatuur, baant de weg voor het bedrijf om meer jobs aan te nemen en het bedrijf uit te breiden. „Zelfs als we 10 en 20 delen maken, is de tijdsbesparing substantieel,” zei Ryan. Ryan merkte op dat, door de haalbare voedingen en snelheden, Progressive Tool oudere apparatuur moet upgraden. „Machines uit de jaren '80 kunnen niet meer bijhouden.”

De jongere Thompson noemde andere ontwikkelingen na de 2017-software-upgrade. De draaibank met sub-spindel en multiaxis actieve live tooling opende veel nieuwe zakelijke mogelijkheden.

„Met de mill-turn hebben we delen met een dozijn opstellingen die we nu in één opstelling kunnen doen. We besparen niet alleen tijd, maar we kunnen nu meer – en andere – jobs aannehmen!”

De software-upgrade voorzag Progressive Tool van Mastercam's Verify solid model snijverificatie/machinesimulatie-functie. Dick noemde het „een enorme tijdbesparing” op elke toolpath die het bedrijf draait. „Ik kan me een paar projecten herinneren waar, terwijl we met Verify bezig waren, we konden zeggen: ‚Wacht! We kunnen het niet zo doen. We moeten omheen slippen en van de achterkant aanslaan, en kunnen efficiënt nieuwe toolpaden hercreëren.'”

Vandaag, ondersteund door vertrouwen in de combinatie van nieuwe apparatuur en nieuwe software, neemt Progressive Tool projecten aan met complexe geometrieën en strakke toleranties, en breidt zijn langjarige specialiteit – maatwerkdelen – uit.

De tijdsbesparing van Dynamic milling alleen, zei Ryan, heeft Progressive Tool in een betere positie gebracht om meer jobs te winnen. „Of het nu medisch, defensie, auto of nucleair is, onze klanten vertrouwen op ons om accuraat en eerlijk te quoteren. De software helpt ons daar zelfs bij.”

Volgens beide Thompsons hielp de upgrade naar Mastercam 2017 de levertijden, productietijden te verminderen en tool life te verlengen, wat Progressive Tool hielp de zakelijke doelen te halen terwijl de reputatie in maatwerk behouden bleef.