Snelle Gereedschapsbouw: Automotiveproductie Transformeren met Geavanceerde Productie

Recente ontwikkelingen in de productie hebben veel verschillende industrieën geholpen, maar weinig hebben zoveel innovatie ervaren als de automobielsector. Fabrikanten van auto's, fietsen, vrachtwagens en zoveel andere vervoersmiddelen zijn er de eersten die de nieuwste technologische ontwikkelingen in additieve en subtractieve productie benutten. In diezelfde lijn heeft snelle gereedschapsbouw (rapid tooling) een opmerkelijke impact gehad op de automobielindustrie, de grenzen verschuivend van wat mogelijk is in productiesnelheid en kostenefficiëntie.

Snelle gereedschapsbouw is al een tijdje een belangrijk onderdeel van voertuigproductie, maar het krijgt nu meer momentum door de toegenomen prevalentie van technologische vooruitgang in de afgelopen jaren. Hoewel veel bedrijven gereedschapsbouw helemaal afschaffen (vaak door additieve productieprocessen die bepaalde gereedschappen overbodig maken), versterken andere segmenten hun inspanningen voor de creatie van unieke, geoptimaliseerde productiekettens. Bovendien heeft het toegenomen aantal machinezaken en geschoolde machinisten het makkelijker gemaakt dan ooit om gereedschappen, gieten en allerhande hulpmiddelen te produceren.

Hier zijn slechts enkele manieren waarop snelle gereedschapsbouw de automobielindustrie verandert:

Kostenefficiëntie

Wat de bottom line betreft, biedt de mix van methoden die snelle gereedschapsbouw omvat, kostenbesparingsmogelijkheden op schaal als geen ander. Dit is met name cruciaal voor automobielfabrikanten aangezien ze een behoorlijk aantal eenheden produceren, afhankelijk van hun productieniveaus. Hoewel snelle gereedschapsbouw niet geschikt is voor massaproductie, zijn er andere processen in hun productieketen die geen dergelijke hoge aantallen vereisen.

Daarom, als het bedrijf niet op massaproductieniveaus doelt, kunnen ze veel onderdelen nodig hebben die snelle prototypemethoden vereisen. Zo'n proces is met name nuttig voor accessoires of aanpasbare onderdelen voor bestaande auto's, waar de benodigde hoeveelheden klein zijn maar sterk kunnen varieren. Het is ook hier nuttig vanwege de mogelijkheid om ontwerpen tegen lage kosten aan te passen en te heritereren.

Als resultaat van deze kostenefficiëntie biedt snelle gereedschapsbouw economie van schaal op veel verschillende niveaus, met name die welke komen met lage-volume productieseries. Over het algemeen is het hoofddomein waar kosten worden verminderd de productiecyclus tijden. De productiesnelheid is een cruciale factor hier, aangezien bij automobielproductie het afkappen van een paar dagen van elk proces in de lange termijn duizenden dollars aan besparingen kan opleveren.

Snellere gereedschapsbouw stelt fabrikanten in staat om meerdere prototypes in een zeer korte periode tegen een economischere prijs te krijgen. Dit maakt een groter gevoel van vrijheid mogelijk bij ontwerpaanpassingen en het testen van nieuwe ideeën. Het kan een enorme vrucht zijn voor heriteratie en wijziging, omdat traditionele gieten en gereedschappen zo veel langer duren dat ze herontwerpen ingewikkeld maken. Integenstelling, snelle gereedschapsbouw maakt dit hele proces goedkoper, wat processen en middelen vrijmaakt.

Snelle gereedschapsbouw stelt automobielfabrikanten ook in staat om goedkoper te prototypen en te ontwerpen op meer arbeidsefficiënte manieren. Ten eerste vereist snelle gereedschapsbouw een reeks geautomatiseerde methoden met zeer weinig arbeidsinvoer. Bovendien maakt het minder iteraties van het ontwerp mogelijk, wat werktijd bespaart en processen en middelen stroomlijnt voor maximale efficiëntie.

Tijdefficiëntie

Een van de gebieden waar zowel kosten- als tijdsbesparing samenkomen is dat van testen. Met snellere test- en doorlooptijden kunnen snelle gereedschapsbouw en prototyping grote kansen bieden voor fabrikanten van specifieke componenten. Naast snellere ontwerpprocessen is er ook de mogelijkheid om eenvoudig wijzigingen aan te brengen en ontwerpen te verbeteren. Snelle gereedschapsbouw maakt het mogelijk om het ontwerp van een gietvorm te wijzigen en te verbeteren totdat het product de exacte gewenste eigenschappen en functies heeft die de fabrikant wil. Gevolglijk kunnen ontwerpfouten geïdentificeerd en adres worden voordat productie begint, wat extra tijd en kosten later bespaart.

In het geval van Mirror Controls International (MCi) bleek deze snelheid zeer voordelig. Ze ontwikkelden een nieuw type actuatorachterplaat dat een radicaal nieuw productieproces nodig had. Ze eindigden met een composiet SLA-materiaal, de Somos PerFORM, voor de nieuwe actuatorachterplaat-prototype en vervingen MCi's traditionele aluminium injectiegietvorm. De 3D-geprinte SLA-gereedschapsbouw verlaagde de kosten met 60%, terwijl het prototyperingsproces met drie hele weken werd verkort.

Een kritiek onderdeel van productontwikkeling is het maken van prototypes die getest kunnen worden voordat men overgaat tot volledige productie. Evelyne Salters, MCi productontwerper, stelt: "Voor een project als onze nieuwe actuatorachterplaat, wat prototyping vereist om het nieuwe ontwerp te onderzoeken, is het gebruik van aluminium om gereedschapsbouw voor het onderdeel te maken een vrij dure en trage procedure. We zochten een nieuwe aanpak die lagere investering bood, maar ons ook toestond om een materiaal te gebruiken dat vergelijkbaar was met of hetzelfde als het materiaal dat in de eindproductie wordt gebruikt. Het doel was de ontwikkeling van de achterplaat kosteneffectief, snel, flexibel en realistischer te maken."

Duurzame, Functionele Gereedschapsbouw

De nauwkeurigheid en consistentie van snelle gereedschapsbouw heeft fabrikanten in staat gesteld om nauwkeurige en duurzame functionele onderdelen te produceren. Hoewel dit misschien niet het geval is voor het eindproduct zelf, spelen deze gereedschappen een grote rol in de productie van het eindproduct. Zulke prototypes kunnen dingen zijn zoals gereedschappen gebruikt om passingen of klaringen in montage met andere onderdelen te verifiëren. Of alternatief items voor het evalueren van functionele tests. Volvo gebruikt bijvoorbeeld uitgebreid snelle gereedschapsbouw voor een breed scala aan doeleinden.

Het voordeel dat snelle gereedschapsbouw biedt is de mogelijkheid om onderdelen te produceren uit materialen met vergelijkbare eigenschappen als het eindproductmateriaal, terwijl men dichter bij de dimensionele nauwkeurigheid komt dan conceptmodellen toelaten. De productiehoeveelheid is meestal klein, maar relatief grotere hoeveelheden kunnen geproduceerd worden met harde gereedschapsbouw.

Rubberen gietvormen is een geweldige manier om functionele prototypes te produceren met kampertemperatuur gevulcaniseerde rubber. Een andere methode die hoogwaardige prototypes kan produceren, maar met nog grotere complexiteit, is investeringsgieten (investment casting). Deze methoden zijn met name goed voor de typen kunststoffen die nuttig zijn in de automobielindustrie.

Digitalisering

Net als bij CNC en 3D-printen brengen bepaalde vormen van snelle gereedschapsbouw grote voordelen door hun digitale aard. Echter, aangezien snelle gereedschapsbouw vaak een combinatie is van meerdere disparaten methoden, presenteert het additionele voordelen vergeleken met het gebruik van slechts één methode. Bijvoorbeeld, het kan gemakkelijk zijn om taken op te splitsen tussen verschillende takken van de faciliteiten van een autobedrijf. Op deze manier kan een bedrijf een gereedschap ontwerpen op één locatie, het digitale model direct versturen, het testen op een andere locatie en het overal beschikbaar hebben zodra het goedgekeurd is. Dit is met name nuttig voor 3D-geprinte gietvormen aangezien ze in-house geproduceerd kunnen worden of eenvoudig als STL-bestanden naar andere faciliteiten gestuurd kunnen worden.

Conclusie

Snelle gereedschapsbouw heeft een belangrijke plaats in de automobielindustrie, met name bij componentenontwikkelaars zoals die van spiegels, dashboards, stuurapparatuur en andere veelvoorkomende voertuigkenmerken. Naarmate de technologie vordert, kijkt het uit naar verbetering in gebieden waar het tekortkomt, zoals het vergroten van het aantal materialen dat gebruikt kan worden. Dergelijke verbeteringen zullen het relevanter maken voor de autobranche en helpen het te vestigen langs meer gebieden van de productieketen in de nabije toekomst. Heeft u vragen? Neem dan contact met ons op voor hulp!