无需百万级投入Formlabs SLS设备实现工业级打印质量和批量生产

2023年05月17日 14:41:12 来源：中文科技资讯

　　SAVEWO救世是香港的一家专注于应用科技的创新公司，集产品研发、设计及生产于一身，成立初衷是协助香港和全球进行抗疫，走出COVID-19的阴霾。SAVEWO也在寻找其他的创新型项目，运用自己在工业设计和生产上的实力，更好的推动产品发展。

　　在本次的案例中，SAVEWO帮助机器人研发公司 RICE Robotics 扫清量产化道路的障碍，使用Fuse 1+ 30W 3D打印机实现了RICE Robotics的项目落地。

　　RICE ROBOTICS 量产遇到阻碍

　　RICE Robotics是专注于室内机器人的研发公司，旗下的三款产品主要负责送餐、消毒和巡查等功能。公司产品已覆盖日本等其他亚太地区，但是公司在产品的量产阶段，遇到了不少的问题。

　　香港因为地缘关系背靠中国大陆，RICE Robotics很自然的开始在中国大陆寻找生产供应商进行量产。但在实际量产的过程中，RICE Robotics的生产供应商往往无法配合为机器人进行修改，导致RICE的机器人在实际量产过程、疫情期间两地间沟通上的问题比较突出，未能迅速得以改良及有效地量产。

　　也因为这样的原因，SAVEWO发现自己在香港进行工业设计和研发生产上的能力或许能帮助这一类的小企业解决量产上的痛点。

　　“我们希望在香港制造、研发和改良，更希望能在香港量产这台机器人设备。”

　　—— 丁总

　　SAVEWO 行政总裁

　　在实际的研发和改良过程中，SAVEWO也遇到了不一样的难题。因为产品需要快速交付到客户手中，所以对交期有很严格的要求：从改良原型到量产只给到SAVEWO六个月的时间。如果SAVEWO的工程师为机器人身上的每一块零件，都采用传统的开模制造及验证，将会耗费大量的时间和金钱成本，反复地对模具进行修改也可能会导致机器人无法顺利交付。

　　在这样的情况下，SAVEWO开始寻求3D打印方面的解决方案，希望通过能应用在终端产品的3D打印技术，对机器人中较小型、较复杂的零件进行3D打印;而把耗时的传统开模流程，留给较大型的、外观零件。由此，SAVEWO创建了传统制造和3D打印结合的混合式生产及开发管理系统。

　　“SAVEWO的工程师以PERT(Program Evaluation and Review)的项目管理评估为指导，把产品中的确定与不确定因素分类进行。对Rice 2中确定率较高的部件，立即执行;不确定的部分，则用3D打印一边生产一边测试可行性。”

　　—— 朱先生

　　SAVEWO 研发部 - 技术主管

　　Fuse系列产品完善研发和生产流程

　　1 时间、成本控制

　　与传统的生产方法(如注塑、钣金屈接等)相比，采用Fuse 系列产品为代表的快速成型技术可以跳过繁琐的模具生产环节，一个晚上就可以对产品的设计进行验证。不仅生产时间和模具设计的时间可以大大缩短、快速推进产品设计进度;也因为不需要满足起订量的需求，产品设计的成本大大减少。

　　传统的工业制造方式需要花费很长时间来生产模具，并且需要大量订制才能制造出客制化的零件。但是有了Fuse 1+，SAVEWO 可以直接进行打印，拿到实物后再对设计图进行必要更改，再进行打印。这样可以大大加快整个研发过程的速度，实物原型也可以放置到机器人上进行测试。

　　2 简化研发、生产流程

　　运用3D打印进行原型开发、原型验证能有效缩短时间和成本，这对于熟悉3D打印的人来说已经是共识。于此同时，Fuse系列所代表的选择性激光烧结(SLS)快速成型技术可以跳过繁琐的模具生产环节，实现传统方法无法实现的设计。例如，在使用注塑方法时，需要考虑零件是否会有倒扣的问题，如果同时还牵扯到复杂的三维结构，模具的制造成本就会大增。

　　但使用Fuse 进行设计时，设计师则可以完全忽略模具如何实现的限制，特别是SLS的技术特性，设计师和工程师甚至不需要考虑支撑的摆放位置，就可以轻松打印出具有复杂三维结构，甚至是活动的结构部件。

　　3 精确地公差控制，达到生产需求

　　采用Fuse 进行原型制造还可以非常精确的进行公差控制。因为不用考虑铸造时的压力、时间、温度等会对材料产生影响的参数。工程师可以直接在3D模型中调整精度和公差，原本需要用多个零件组合的部分，现在可以通过SLS 3D打印技术打印成一个整体。

　　“快速成型技术，特别是SLS快速成型技术的好处是与传统制造相比，工程师可以更专注于产品设计本身。一些传统制作方法无法低成本实现的零件设计，现在借助SLS 3D打印都可以轻松、准确的实现”

　　—— 钟先生

　　SAVEWO 研发部-高级机械工程师

　　4 打印材料进一步优化

　　SAVEWO的工程师采用的是Formlabs尼龙粉末家族中的“全能型材料”尼龙12 粉末(Nylon 12 Powder)。这款粉末材料在强度和细节上均达到了平衡，非常适合打印具备高度稳定性的复杂组件和耐用部件，即适合进行研发过程中的原型制造，也适合作为终端零部件进行使用。

　　“尼龙(材料)本身具有足够的硬度、韧性和良好的机械性能，我们大部分的3D打印件都具有螺纹，在使用尼龙材料直接打印零件时，多次旋紧或松开螺丝都不会有问题。”

　　—— 陈先生

　　SAVEWO 研发部-電子工程師及研发主管

　　5 Fuse更适合办公环境使用

　　在寸土寸金的香港，想要在办公室内放置一台工业级的生产设备其实是非常困难，也不具备经济效应的事情。

　　Fuse1+ 30W 3D打印机因为其紧凑的工业设计，很好的能够在保证工业级生产效率的同时，占用最少的空间，发挥应有的平效。同时，后处理设备Fuse Sift 因其出色的操作流程设计和粉尘管理，使得办公环境的粉尘安全性和空气质量都得以保证。

　　Fuse 系列产品无论是机器的占地面积、优异的生产工作流程还是操作环境管理，都非常适合香港或者其他的小型办公室使用。

　　运用Fuse投入生产也使得SAVEWO得以完成半年推向市场这个看似不可能的目标。

　　从研发到生产，仅需增加Fuse的数量

　　2022年8月SAVEWO购入了第一套Fuse设备作为研发用途，在对Fuse系列产品进行研发验证上的使用之后，SAVEWO意识到了Fuse 的打印能力和材料特性能够解决 RICE Robotics 之前在量产过程中遇到的问题。随即，他们决定增加Fuse的数量，正式利用Fuse的SLS 3D打印技术投入小批量部件的生产环节。

　　SAVEWO的生产车间采用三台Fuse 1+ 和一台Fuse Sift的搭配模式，三台Fuse 1+，即保证了生产效率，又保证了生产的灵活性。同时，Fuse Sift一台机器即可完成三台打印机的后处理工作，以及储存和混合新旧粉, 重用部份材料, 亦有助减低生产成本。

　　从2022年7月的立项到同年的12月1日，项目已经成品落地，并且已经成功投入生产线。“作为项目的开发者来说，我觉得非常荣幸能参与到这个项目的发展。在香港实现生产制造这个之前看似不可能的事情，现在在我们这里已经变成可能。” SAVEWO研发部高级工程师黄先生说。

　　“2022年8月SAVEWO购入了第一套Fuse设备作为研发用途，在对Fuse系列产品进行研发验证上的使用之后，SAVEWO意识到了Fuse 的打印能力和材料特性能够解决 RICE Robotics 之前在量产过程中遇到的问题。”

　　—— 黄先生

　　SAVEWO 研发部-高级工业设计师

　　周产50台机器人，生产力进一步提升

　　SAVEWO生产的室内送餐机器人Rice 2，其骨架和外壳的连接件，都是以 Fuse 1+ 30W的打印件制作。经过SAVEWO的工程师验证，Formlabs的尼龙3D打印件能够支撑机器人在行走过程中的路面震动。除了外壳连接件外，消毒形态中的雾化器模组(整个PCB、叶扇、接合扣)、出气口，以及中央处理器系统的固定、避震系统固定，都是以SLS打印件作为量产零件。