3D 인쇄 부품으로 더 나은 품질 관리

잘 설계된 지그 및 고정 장치는 효율적이고 린(lean) 제조 공정을 가능하게 하지만 이를 생산하는 데 필요한 엔지니어링 투자는 자원이 제한된 작업으로 제한될 수 있습니다. 여기에서는 Markforged가 Mark Two 프린터를 사용하여 3D 인쇄 부품으로 더 나은 제조 도구를 개발함으로써 품질 관리 프로세스를 개선하는 방법을 보여줍니다.

모든 Markforged 프린터 뒤에는 품질 관리 팀이 정밀 엔지니어링 사양에 대한 일관성과 준수를 위해 모든 하위 시스템을 엄격하게 검사했다는 확신이 있습니다. 그러나 모든 프린터의 모든 시스템에 대한 품질 테스트에는 비용이 따릅니다. 각 검사 단계는 프린터의 총 제조 시간을 추가하고 프린터 처리 시간이 길어지면 수요의 예측할 수 없는 변화에 신속하게 대응할 수 있는 능력이 줄어듭니다. 빠르게 성장하는 소규모 회사로서 제조 민첩성은 확장하는 고객 기반의 요구 사항을 충족하는 데 가장 중요합니다. 결과적으로 Markforged는 실제 검사 프로세스에 투자한 시간과 이를 개발하는 데 필요한 엔지니어링 시간의 관점에서 제조에서 하위 시스템을 검증하는 방법에 대해 현명해야 합니다. 이러한 이유로 Mark Two 프린터는 엔지니어링 및 제조 시간을 효율적으로 사용하기 위해 프로세스 개선 사항을 신속하게 프로토타입, 테스트 및 배포할 수 있는 기능을 제공하므로 제조 지그 및 고정 장치를 3D로 인쇄하는 경우가 많습니다.

우리 프린터를 통해 달성할 수 있는 빠른 반복 작업의 한 가지 특별한 예는 우리가 제조에 사용하는 나일론 압출기 예압 보정 지그입니다. 압출기는 FFF(Fused Filament Fabrication) 3D 프린팅의 기본 빌딩 블록 중 하나입니다. 압출기 작동 방식에 대한 빠르고 높은 수준의 설명은 RepRap Squad 블로그에서 잘 작성된 가이드를 참조하세요.

여러 프린터에서 일관된 인쇄 품질을 보장하기 위해 모든 나일론 압출기는 위 이미지에 언급된 '핀치 시스템'이 엔지니어링 허용 오차 사양 내에서 나일론 필라멘트에 힘을 가하는지 확인합니다. 이 힘은 압출기에 의해 가해지는 힘을 수정하기 위해 예압 또는 초기 압축 수준을 조정할 수 있는 한 쌍의 스프링에 의해 압출기 내에서 생성됩니다. 처음에 이 압출기를 보정하는 과정은 기계 계측을 전문으로 하는 당사의 기계 엔지니어 중 한 명인 Phillip이 설계한 지그를 사용하여 프린터 조립이 거의 끝날 무렵에 수행되었으며 워터젯 절단을 통해 집에서 기계로 가공한 조각으로 조립되었습니다. 상당히 긴 2주 소요. 지그는 매우 정확한 결과를 산출했지만 실제로 구성 부품을 받아 조립하는 데 오랜 시간이 걸렸지만 부품이 들어왔을 때 설계를 수정해야 한다는 사실을 알게 되었고 결국에는 부품을 다시 작업하는 데 더 많은 시간을 할애해야 했습니다. 집에 있는 자신의 CNC 밀. 제조 관점에서 우리는 또한 시간이 지남에 따라 공급업체로부터 받은 거의 모든 압출기에 조정이 필요하다는 사실을 발견했습니다. 현장 이후 조립된 프린터에서 Extruder를 제거하는 것보다 설치된 Extruder에 측정 지그를 정확히 찾는 것이 더 어려웠고, 이로 인해 프린터 제조 시간이 추가되었으며, 당사에서 받은 대로 Extruder의 배치를 신속하게 측정할 수 있는 고정 장치를 개발하기로 결정했습니다. 조정 나사에 쉽게 접근할 수 있었습니다.

우리는 새로운 고정 장치를 개발할 때 몇 가지 설계 요구 사항을 염두에 두었습니다. 첫 번째는 빠른 ex situ — 오프 프린터 — 작업자가 한 번에 압출기 배치를 보정하는 데 사용할 수 있는 검증 장치. 두 번째는 압출기가 리셉터클 브래킷에 한 방향으로만 맞도록 포카 요크 디자인을 통합하여 작업자가 실수로 압출기를 잘못 보정하는 것을 방지하는 것이었습니다. 마지막으로 설치 공간은 12"x12" 설치 공간 범위 내에서 이상적으로는 상당히 컴팩트해야 했습니다. 우리 제조 시설에서 사용할 수 있고 벤치 공간을 너무 많이 차지할 수 없기 때문입니다.

다른 기계 엔지니어인 Bennett(리빙 힌지 및 굴곡 요소에 대한 포스트에서 기억할 수 있음)은 여기에서 볼 수 있는 최종 교정 지그를 제작했습니다. 전체 시스템은 Omega 포스 게이지(정확한 DFG35 시리즈 중 하나)를 기반으로 합니다. 나일론 압출기는 아래 이미지의 지그 왼쪽에 있는 소켓에 삽입되어 있으며 시스템에 힘을 추가하는 플로팅 스프링 구동 아이들러 휠이 게이지의 측정 프로브를 향하고 있습니다. 힘 게이지 어셈블리는 플로팅 아이들러 휠의 이동 축을 따라 자유롭게 미끄러질 수 있도록 하는 선형 레일에 부착됩니다. 마지막으로, 플로팅 헤드가 있는 나비 나사가 용융된 황동 인서트를 통해 나사로 연결되어 회전하면 게이지에 토크를 가하지 않고 스프링 아이들러 어셈블리에 힘 게이지를 누르게 됩니다.

Bennett는 3D 프린팅과 Markforged 프린터를 사용한 산업용 부품 제조에 고유한 많은 기능을 이 지그에 추가했습니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 그는 우리가 '파이버 스트라이핑'이라고 부르는 섬유 배치 기술을 사용하여 20-40개의 인쇄 레이어마다 몇 개의 섬유 레이어를 추가하여 비용과 재료를 유지하면서 매우 강한 부품을 생산했습니다. 효율적인. 또한 압출기 리셉터클은 여러 기계 설정과 함께 값비싼 CNC 가공이 필요한 형상을 사용하여 단일 부품으로 빠르고 저렴하게 생산되었습니다.

이제 최종 제품이 당사 제조 시설에 보관되어 제조 기술자의 시간을 보다 효율적으로 사용하기 위해 품질 관리 프로세스를 재조정하여 더 많은 Mark Two 프린터를 고객에게 제공할 수 있게 되었습니다.