एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जिसने अपना करियर विनिर्माण की दुनिया में बिताया है, मैंने और के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करता है; यह इसे पहले से कहीं अधिक तेज़, सस्ता, कम जोखिम वाला और अधिक कुशल बनाता है। के आसपास की बातचीत को विकसित होते देखा है। वर्षों से, दोनों को एक-दूसरे के खिलाफ खड़ा किया गया था: "नया बनाम पुराना," "लचीलापन बनाम मात्रा," "विघटनकारी बनाम राजा।"
बाजार को देखने का यह एक मौलिक रूप से गलत तरीका है।
3डी प्रिंटिंग (योजक निर्माण) के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करता है; यह इसे पहले से कहीं अधिक तेज़, सस्ता, कम जोखिम वाला और अधिक कुशल बनाता है। का प्रतिस्थापन नहीं है। यह मेरे जीवनकाल में उभरी सबसे शक्तिशाली पूरक तकनीक है। यह राजा को प्रतिस्थापित नहीं करता है; यह राजा को तेज़, होशियार और अधिक चुस्त बनाता है।
मेरे ग्राहकों और मेरी अपनी परियोजनाओं में, मैं अब उन्हें "या तो/या" विकल्प के रूप में नहीं देखता। मैं उन्हें "कब और कैसे" साझेदारी के रूप में देखता हूं। इंजेक्शन मोल्डिंग बड़े पैमाने पर उत्पादन का निर्विवाद चैंपियन है, जो अविश्वसनीय गति, दोहराव और पैमाने पर प्रति भाग सबसे कम संभव लागत प्रदान करता है। इसकी उच्च सेटअप लागत और लंबे समय तक लगने वाला समय इसकी जानी-मानी प्रवेश बाधाएं हैं। इसके विपरीत, योजक निर्माण पहले भाग की गति, जटिलता और कम मात्रा वाली अर्थशास्त्र का चैंपियन है, जिसमें परिशोधन करने के लिए कोई टूलिंग लागत नहीं है।
असली जादू तब होता है जब आप उनकी तुलना करना बंद कर देते हैं और उन्हें एकीकृत करना शुरू कर देते हैं। (चयनात्मक लेजर सिंटरिंग, या का उपयोग प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया के भीतर करना ही आधुनिक निर्माताओं के जीतने का तरीका है। इसी तरह मैंने कंपनियों को विकास लागत में कटौती करते, रिकॉर्ड समय में बाजार में प्रवेश करते और अधिक कुशल, स्वचालित उत्पादन लाइनें बनाते देखा है।यह पोस्ट उस शक्तिशाली तालमेल में मेरी गहरी डुबकी है। मैं सरल "प्रोटोटाइप के लिए 3डी प्रिंटिंग का उपयोग करें" पंक्ति से आगे बढ़ रहा हूं। मैं आपको चार उन्नत, उच्च-प्रभाव वाले तरीके दिखाने जा रहा हूं जिनसे ये दो तकनीकें एक टीम के रूप में काम करती हैं।
1. गेम-चेंजर: रैपिड टूलिंग (3डी प्रिंटेड मोल्ड)
उद्योग में हम इसे
रैपिड टूलिंग कहते हैं।अंतिम निर्णय: तुलना करना बंद करें, एकीकृत करना शुरू करें
फिर मैं इस मुद्रित मोल्ड में उत्पादन-ग्रेड प्लास्टिक—जैसे एबीएस, पीपी, या नायलॉन—डाल सकता हूँ ताकि वास्तविक, कार्यात्मक भाग बनाए जा सकें।
यह इतना शक्तिशाली क्यों है
भारी लागत में कमी:
एक 3डी प्रिंटेड मोल्ड की लागत $100 से $1,000 तक हो सकती है। एक साधारण मशीनीकृत एल्यूमीनियम मोल्ड $2,000 से शुरू होता है, और एक जटिल स्टील उत्पादन मोल्ड आसानी से $100,000+ तक पहुँच सकता है। एक मामले के अध्ययन में, एक कंपनी ने 3डी प्रिंटेड मोल्ड का उपयोग करके 6,000 भागों के रन पर टूलिंग लागत पर 97% की बचत की।अविश्वसनीय गति:
मैं सुबह एक मोल्ड डिज़ाइन कर सकता हूँ, दोपहर तक उसे 3डी प्रिंट करवा सकता हूँ, और शाम तक भागों को इंजेक्ट कर सकता हूँ। इसकी तुलना पारंपरिक मोल्ड के लिए 4-8 सप्ताह के लीड टाइम से करें। यह उत्पाद विकास समय-सीमा को महीनों से दिनों तक कम कर देता है।वास्तविक डिज़ाइन सत्यापन:
यह सबसे महत्वपूर्ण बिंदु है। प्रोटोटाइप एक बात हैं, लेकिन वे आपको विनिर्माण प्रक्रिया का उपयोग मोल्डिंग डिज़ाइन को मान्य करने की अनुमति देता है। मैं इसके लिए परीक्षण कर सकता हूँ:प्रवाह:
पिघला हुआ प्लास्टिक कैविटी को कैसे भरता है?वारपिंग:
क्या भाग अप्रत्याशित तरीकों से ठंडा और विकृत होता है?गेट स्थान:
क्या मेरा गेट सही जगह पर है, या क्या यह एक धब्बा छोड़ता है या प्रवाह संबंधी समस्याएँ पैदा करता है?इजेक्टर पिन चिह्न:
क्या इजेक्टर पिन स्थान भाग को साफ-सुथरा डिमोल्ड करने के लिए सही हैं?3डी मॉडल में दोष ढूंढना आसान है। $50,000 के स्टील मोल्ड में दोष ढूंढना एक आपदा है। रैपिड टूलिंग मुझे जल्दी और सस्ते में विफल होने की अनुमति देता है,
मोल्ड डिज़ाइन पर ही 2-3 बार एक ही सप्ताह में दोहराते हुए जब तक कि यह सही न हो जाए। केवल तभी मैं महंगे स्टील को काटने के लिए प्रतिबद्ध होता हूँ।कार्रवाई में केस स्टडी: एएमआरसी और वारपिंग
हार मानने के बजाय, उन्होंने दोहराया। उन्होंने एक अलग
3डी प्रिंटिंग तकनीक (चयनात्मक लेजर सिंटरिंग, या एसएलएस) और एक अलग सामग्री (नायलॉन 11) की ओर रुख किया, जो अधिक मजबूत और कम भंगुर थी। जबकि इस नए मोल्ड ने अभी भी कुछ चपटेपन की समस्याएँ दिखाईं, इसके बेहतर यांत्रिक गुणों ने इसे इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया केवल तभी नहीं रुकती जब भाग को बाहर निकाला जाता है। भाग को अक्सर ठंडा करने, जांचने, इकट्ठा करने या उस पर द्वितीयक संचालन करने की आवश्यकता होती है। इसे लगातार और जल्दी से करने के लिए, हम जिग्स और फिक्स्चर का उपयोग करते हैं।यह रैपिड टूलिंग की शक्ति है: उन्होंने
पारंपरिक विनिर्माण के साथ असंभव है।अंतिम निर्णय: तुलना करना बंद करें, एकीकृत करना शुरू करें
तकनीक
| मोल्ड के लिए मुख्य सामग्री | मैं इसका उपयोग क्यों करता हूँ | एसएलए (स्टीरियोलिथोग्राफी) |
| उच्च-तापमान रेजिन (जैसे, फॉर्मलैब्स हाई टेम्प रेजिन, रिजिड 10के रेजिन) | अद्वितीय विवरण। | जब मुझे अपने ढाले गए भाग शायद ही कभी एक पूर्ण ब्लॉक होता है। इसमें जटिल वक्र, अंडरकट और रिब होते हैं। एक फिक्स्चर को मशीन करना जो इस जटिल आकार को पूरी तरह से क्रैडल करता है, मुश्किल है। 3डी प्रिंटिंग के साथ, यह तुच्छ है। मैं बस मूल भाग के एमजेएफ (मल्टी जेट फ्यूजन) |
| ग्लास-फिल्ड नायलॉन (जैसे पीए 12 जीबी) | कठोरता और गति। | जब मुझे एक अधिक टिकाऊ मोल्ड की आवश्यकता होती है जो कई सौ शॉट्स तक चल सके, तो एमजेएफ एक शानदार विकल्प है। भाग मजबूत, थर्मल रूप से स्थिर होते हैं, और अच्छे आइसोट्रोपिक गुण (सभी दिशाओं में मजबूत) होते हैं। सतह एसएलए की तुलना में थोड़ी खुरदरी होती है लेकिन एफडीएम से कहीं बेहतर होती है।एसएलएस (चयनात्मक लेजर सिंटरिंग) |
| नायलॉन 11, नायलॉन 12 (पीए11, पीए12) | स्थायित्व और बढ़ाव। | जैसा कि एएमआरसी केस स्टडी ने दिखाया, एसएलएस-मुद्रित नायलॉन मजबूत है और इसमें उच्च बढ़ाव है, जिसका अर्थ है कि यह क्लैंपिंग दबाव के तहत थोड़ा विकृत हो सकता है बिना दरार पड़े। यह सरल-ज्यामिति मोल्ड के लिए एक मजबूत वर्कहॉर्स है जहाँ स्थायित्व महत्वपूर्ण है।2. अंतर को भरना: ब्रिज टूलिंग और कम मात्रा में उत्पादन |
"ब्रिज टूलिंग" या "ब्रिज विनिर्माण" कहा जाता है।इस परिदृश्य की कल्पना करें: आपका उत्पाद डिज़ाइन अंतिम रूप दे दिया गया है। आपने मोल्ड को परिपूर्ण करने के लिए रैपिड टूलिंग का उपयोग किया है। अब, आपने अपना $80,000 का कठोर स्टील उत्पादन मोल्ड ऑर्डर किया है, लेकिन लीड टाइम 12 सप्ताह है। क्या आप...
ए) बिना किसी उत्पाद के तीन महीने प्रतीक्षा करें, जिससे प्रतिस्पर्धियों को पकड़ने की अनुमति मिले?
बी) अपना उत्पाद लॉन्च करें और अभी बेचना शुरू करें?
उत्तर बी है। और मैं इसे ब्रिज टूलिंग के साथ करता हूँ।
एक "ब्रिज" टूल एक अधिक मजबूत 3डी प्रिंटेड मोल्ड (या एक जल्दी से मशीनीकृत एल्यूमीनियम मोल्ड) है जिसे पहले
वास्तविक उत्पादन भागों का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह प्रोटोटाइपिंग और बड़े पैमाने पर उत्पादन के बीच के अंतर को "ब्रिज" करता है।यह 10-50 भागों के लिए नहीं है। यह अंतिम, अंतिम-उपयोग सामग्री में 500, 1,000, या यहां तक कि 5,000+ भागों का उत्पादन करने के लिए है। एक उच्च-गुणवत्ता वाला एमजेएफ या एसएलए मोल्ड निश्चित रूप से इन मात्राओं को संभाल सकता है।
ब्रिज का रणनीतिक मूल्य
सबसे पहले बाजार में प्रवेश करें:
मैं अपने उत्पाद को स्टोर शेल्फ पर या ग्राहकों को शिपिंग करते हुए रख सकता हूँ, जबकि मेरा प्रतिस्पर्धी अभी भी अपने टूलिंग के बनने का इंतजार कर रहा है। कई उद्योगों में, वह पहला-मूवर लाभ सब कुछ है।प्रारंभिक राजस्व उत्पन्न करें:
मैं आज अपने उत्पाद से नकदी प्रवाह उत्पन्न करना शुरू कर सकता हूँ। वह राजस्व उस महंगे बड़े पैमाने पर उत्पादन टूलिंग के लिए भुगतान करने में मदद कर सकता है जो अभी भी निर्मित किया जा रहा है।वास्तविक दुनिया में बाजार परीक्षण:
यह किसी उत्पाद का परीक्षण करने का एक शानदार, कम जोखिम वाला तरीका है। क्या होगा यदि मेरा 500,000 इकाइयों का प्रारंभिक बिक्री पूर्वानुमान गलत है? $80,000 के मोल्ड और 100,000 इकाइयों की इन्वेंट्री पर बैठने के बजाय, मैं एक ब्रिज टूल के साथ 5,000 भागों का बैच चला सकता हूँ। यह मुझे बड़े पैमाने पर पूंजीगत व्यय करने से पहले वास्तविक बाजार की मांग का आकलन करने देता है।उत्पाद संस्करण सक्षम करें:
ब्रिज टूलिंग मुझे एक सॉफ्टवेयर कंपनी की तरह काम करने की अनुमति देता है। मैं एक ब्रिज टूल के साथ "विजेट v1.0" लॉन्च कर सकता हूँ। जब वह बिक रहा है, तो मैं ग्राहक प्रतिक्रिया एकत्र कर सकता हूँ, कुछ डिज़ाइन में बदलाव कर सकता हूँ, और कुछ हफ़्ते बाद ही "विजेट v1.1" के लिए एक नया ब्रिज टूल प्रिंट कर सकता हूँ। हार्डवेयर के लिए यह चुस्त, पुनरावृत्तिक दृष्टिकोण पारंपरिक विनिर्माण के साथ असंभव है।अंतिम निर्णय: तुलना करना बंद करें, एकीकृत करना शुरू करें
दोनों 3डी प्रिंटिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग का उपयोग करके, वे अपनी आपूर्ति को स्थिर रख सकते थे, लागत का प्रबंधन कर सकते थे, और लचीले रह सकते थे, किसी भी समय मांग के लिए सही प्रक्रिया का उपयोग कर सकते थे।3. अनसंग हीरो: 3डी प्रिंटेड जिग्स और फिक्स्चर
इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया केवल तभी नहीं रुकती जब भाग को बाहर निकाला जाता है। भाग को अक्सर ठंडा करने, जांचने, इकट्ठा करने या उस पर द्वितीयक संचालन करने की आवश्यकता होती है। इसे लगातार और जल्दी से करने के लिए, हम जिग्स और फिक्स्चर का उपयोग करते हैं।जिग्स:
एक टूल का मार्गदर्शन करें (जैसे, एक ड्रिल गाइड, एक ट्रिमिंग गाइड)।फिक्स्चर:
एक विशिष्ट, दोहराने योग्य स्थान पर एक भाग रखें (जैसे, एक कूलिंग फिक्स्चर, एक असेंबली नेस्ट, एक क्यूसी निरीक्षण फिक्स्चर)।पारंपरिक रूप से, इन टूल्स को एल्यूमीनियम या एसीटल (डेल्रिन) से सावधानीपूर्वक मशीन किया जाता था। यह धीमा, महंगा था, और एक कुशल मैकेनिक की आवश्यकता थी, जो उन्हें उच्च-मूल्य वाले काम (जैसे मोल्ड बनाना) से दूर ले जाता था।
आज, मैं उन्हें 3डी प्रिंट करता हूँ। उन सभी को।
मैं हर जिग और फिक्स्चर को 3डी प्रिंट क्यों करता हूँ
गति और लागत:
एक मैकेनिक एक जटिल असेंबली फिक्स्चर बनाने में एक पूरा दिन और $200 सामग्री में खर्च कर सकता है। मैं उसी फिक्स्चर को रात भर लगभग $30 सामग्री में प्रिंट कर सकता हूँ। आरओआई पागल है। जॉन क्रेन, एक विनिर्माण कंपनी, ने 3डी प्रिंटेड वर्क-होल्डिंग डिवाइस का उपयोग करके मशीन सेटअप समय पर 80% की बचत की।एर्गोनॉमिक्स और वजन:
मशीनीकृत एल्यूमीनियम फिक्स्चर भारी होते हैं। एक 8 घंटे की शिफ्ट में, एक ऑपरेटर जो उस फिक्स्चर को सैकड़ों बार उठाता है, थकान का अनुभव करेगा। मैं सीएनसी मशीनिंग-ग्रेड एबीएस या कार्बन-फाइबर-भरे नायलॉन जैसी सामग्री का उपयोग करके उसी फिक्स्चर को 3डी प्रिंट कर सकता हूँ, जिससे यह 70-90% हल्का हो जाता है। यह ऑपरेटर एर्गोनॉमिक्स में सुधार करता है और थकान को कम करता है।पूर्ण अनुरूपता:
एक ढाला हुआ भाग शायद ही कभी एक पूर्ण ब्लॉक होता है। इसमें जटिल वक्र, अंडरकट और रिब होते हैं। एक फिक्स्चर को मशीन करना जो इस जटिल आकार को पूरी तरह से क्रैडल करता है, मुश्किल है। 3डी प्रिंटिंग के साथ, यह तुच्छ है। मैं बस मूल भाग के 3डी मॉडल को लेता हूँ, इसे अपने सीएडी सॉफ़्टवेयर में एक ब्लॉक से घटाता हूँ, और मेरे पास एक सही, कस्टम-फिट नेस्ट है।ऑन-द-फ्लाई पुनरावृत्ति:
ऑडी के एक इंजीनियर ने नोट किया कि 3डी प्रिंटिंग उन्हें टूल्स को जल्दी से बनाने और असेंबली लाइन पर सहयोगियों से विशिष्ट अनुरोधों का जवाब देने की अनुमति देता है। यदि एक ऑपरेटर कहता है, "यह फिक्स्चर बेहतर होगा यदि यह हैंडल अलग तरह से कोण वाला हो," तो मैं कंप्यूटर पर वह बदलाव कर सकता हूँ और उनके हाथों में अगली सुबह एक नया, बेहतर टूल रख सकता हूँ। इस तरह आप एक वास्तव में कुशल और खुशहाल उत्पादन लाइन बनाते हैं।पोलारिस और मेडट्रॉनिक जैसी कंपनियों ने इस रणनीति को लागू करने से भारी बचत और दक्षता लाभ की सूचना दी है। यह एक मोल्ड को प्रिंट करने जितना "सेक्सी" नहीं है, लेकिन लागत, गति और उत्पादकता पर दिन-प्रतिदिन का प्रभाव बहुत बड़ा है।
4. स्वचालन सक्षमकर्ता: 3डी प्रिंटेड एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग (ईओएटी)
एक आधुनिक, स्वचालित
प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग सेल में, एक रोबोट आर्म अंदर झूलता है, मोल्ड से भाग (या भाग) को पकड़ता है, और उन्हें अगले स्टेशन (जैसे ट्रिमिंग स्टेशन, क्यूसी कैमरा, या कन्वेयर बेल्ट) पर ले जाता है। उस रोबोट के "हाथ" को एंड-ऑफ-आर्म टूल (ईओएटी) कहा जाता है।अंतिम निर्णय: तुलना करना बंद करें, एकीकृत करना शुरू करें
ग्रिपर (वायवीय या यांत्रिक)
वैक्यूम कप
भाग का पता लगाने के लिए सेंसर
धावक को काटने के लिए निपर ब्लेड
जिग्स की तरह, ये पारंपरिक रूप से एल्यूमीनियम से कस्टम-मशीनीकृत थे। इससे एक बड़ा अड़चन पैदा हो गया। हर बार एक उत्पाद डिज़ाइन बदला जाता था, या एक नई परियोजना शुरू होती थी, तो आपको एक नया, महंगा ईओएटी मशीन होने का हफ़्तों इंतजार करना पड़ता था।
3डी प्रिंटिंग मोल्डिंग स्वचालन में कैसे क्रांति लाती है
लाइटवेटिंग कुंजी है:
एक रोबोट आर्म में अधिकतम पेलोड होता है। ईओएटी जितना भारी होगा, भाग के लिए उतना ही कम "पेलोड" बचा है जिसे वह ले जा रहा है, और रोबोट को जड़ता का प्रबंधन करने के लिए उतना ही धीमा चलना चाहिए। हल्के बहुलक से ईओएटी को 3डी प्रिंट करके, मैं इसके वजन को काफी कम कर सकता हूँ। यह रोबोट को तेजी से चलने की अनुमति देता है, जो सीधे विनिर्माण प्रक्रिया के चक्र समय का उपयोग एकीकरण और जटिल ज्यामिति:
यहीं पर यह वास्तव में सुरुचिपूर्ण हो जाता है। एक पारंपरिक ईओएटी में मुख्य बॉडी होती है, साथ ही सभी वैक्यूम कप और वायवीय ग्रिपर्स के लिए अलग-अलग ब्रैकेट, ट्यूब और होसेस होते हैं। 3डी प्रिंटिंग (विशेष रूप से एसएलएस या एमजेएफ) के साथ, मैं उन सभी एयर चैनलों को ईओएटी के सीधे बॉडी में डिज़ाइन कर सकता हूँ। जो कभी 20 अलग-अलग भाग थे, वह 1 एकल, 3डी प्रिंटेड घटक बन गया। यह हल्का है, इसमें कम विफलता बिंदु हैं, और इकट्ठा करना अविश्वसनीय रूप से तेज़ है।कस्टम, अनुरूप ग्रिपर:
फिक्स्चर की तरह, मैं ग्रिपर डिज़ाइन कर सकता हूँ जो मेरे भाग के जटिल आकार के लिए पूरी तरह से ढाले गए हैं। यह एक अधिक सुरक्षित, नाजुक पकड़ प्रदान करता है, जो स्पष्ट ऑप्टिकल भागों या उच्च-कॉस्मेटिक सतहों के लिए महत्वपूर्ण है जिन्हें खरोंचा नहीं जा सकता है।स्वचालन के लिए रैपिड प्रोटोटाइपिंग:
एक नया स्वचालित सेल डिज़ाइन करते समय, मैं एक ही दिन में तीन अलग-अलग ईओएटी डिज़ाइन को 3डी प्रिंट कर सकता हूँ और उन्हें रोबोट पर टेस्ट कर सकता हूँ। मैं जल्दी से पता लगा सकता हूँ कि कौन सा सबसे विश्वसनीय पकड़ और सबसे तेज़ चक्र समय प्रदान करता है। यह स्वचालन प्रक्रिया को जोखिम मुक्त करता है और पारंपरिक विनिर्माण के साथ असंभव है।अंतिम निर्णय: तुलना करना बंद करें, एकीकृत करना शुरू करें
