Innovation der Produktionslinie durch Konstruktionsoptimierung
Name des Kunden: Tonerproduktionsanlage, Ricoh UK Products Limited
Zusammenfassung: Als in der Tonerabfüllanlage von RPL neue Werkzeuge benötigt wurden, schufen die einzigartigen Möglichkeiten der Konstruktionsoptimierung und des 3D-Drucks eine Lösung, die drei Vorrichtungen zu einer einzigen zusammenfasste, was zu erheblichen Kosten- und Gewichtseinsparungen führte.
Das Problem: RPL ist das europäische Zentrum für die Herstellung von Tonerflaschen, die Drucker und Multifunktionsprodukte von Ricoh beliefern. Der Standort stellt drei blasgeformte Tonerflaschen-Varianten her und es wurde eine Lösung benötigt, um drei Vorrichtungen in ein Design zu integrieren, um Zeit und Geld zu sparen. Konventionelle Werkzeuge wurden untersucht, bevor sich die additive Fertigung als ideale Option präsentierte.
Die Lösung: 25.000 gefüllte Tonerflaschen werden von der Fabrik von Ricoh UK Products Ltd. jeden Tag. Die Tonerflaschen, die weltweit verteilt werden sind entscheidend für die Maschinenfunktion bei den Kunden von Ricoh.
RPL verwendet Vorrichtungen oder Flaschenpucks, um um die Tonerflaschen für die Dichtheitsprüfung in einem automatisierten Prozess. Interne Werkzeuge sind extrem kostenintensiv und unterliegen einem der Ricohs Leitprinzipien: “super low cost manufacturing”. Um eine deutliche Kostenreduzierung zu erreichen, ohne die Fertigungsstandards von Ricoh zu opfern, erfordert technologische Innovation und Kreativität, um Geschäftsprozesse zu ändern oder neu zu gestalten. Geschäftsprozesse.
Als in der Abfüllanlage neue Werkzeuge benötigt wurden, suchte das Unternehmen nach Möglichkeiten, unnötiges Material zu entfernen und die Zeit für den Produktwechsel, das Gewicht und vor allem die Kosten zu reduzieren. Ursprünglich hatte jedes Tonerflaschenprodukt sein eigenes maßgeschneidertes Flaschenpuck-Design, das aus einer Gesamtzahl von 20 Vorrichtungen für jedes Produkt bestand. Das bedeutete, dass bei einem Wechsel der Linie für ein anderes Produkt die Pucks entfernt und gelagert werden mussten. Ricoh 3D sah eine Möglichkeit, das Design mithilfe des 3D-Drucks zu optimieren, um diese Umrüstzeit zu verkürzen, das Gewicht der Pucks zu reduzieren und somit die Lebensdauer der Förderanlage zu verlängern.
Zunächst war das Team in der Lage, drei blasgeformte Vorrichtungen mit austauschbaren Größeneinsätzen mittels FDM-Druck in eine einzige zu integrieren, so dass eine Reihe von Tonerflaschen an einer Station auf Dichtigkeit getestet werden konnte.
Der überarbeitete 3D-gedruckte Flaschenpuck brachte mehrere Vorteile mit sich, darunter eine deutliche Gewichtsreduzierung aufgrund der spärlichen Wabenstruktur im Inneren, die durch Fused Deposition Modeling (FDM) erzeugt wurde. Allerdings wurde diese erste Iteration rein in CAD ohne FEA-Analyse entworfen, sodass die Lösung typischerweise überkonstruiert blieb und eine einheitliche und symmetrische Form aufwies.
Das Team wusste, dass sich diese Verbesserung Design-Optimierung noch weiter vorangetrieben werden kann, die komplexe Software nutzt, um generative Designs erstellt, die die Parameter für Festigkeit und Leistung erfüllen oder Leistung.
Der CNC-gefräste und sogar 3D-gedruckte Puck war letztlich auf die geometrische Konstruktion und das, was sich der einzelne der einzelnen Designer. Angesichts der anspruchsvollen Produktionsumgebung war es FEA-Analyse die Leistung zu garantieren und einen robusten Sicherheitsfaktor Sicherheitsfaktor einzubauen. Die bekannten Last- und Gewichtsfaktoren wurden für die FEA die FEA-Analyse verwendet, um so wenig Material und Kosten wie möglich durch und gleichzeitig einen Sicherheitsfaktor von X4 einzubauen.
Insgesamt konnte das Gewicht jedes Pucks um 94 % reduziert werden, von 3,2 kg bei der CNC-Bearbeitung auf 380 g beim ersten 3D-gedruckten Modell und schließlich auf 203 g bei der Optimierung – was eine Kosteneinsparung von 56 % bedeutet.
CNC-gefräster Flaschenpuck 
3D gedruckter Flaschenpuck 
Optimierter Bottle Puck
Phil Greatrex, Senior Moulding Ingenieur, sagte: “Die Integration von drei Vorrichtungen in eine reduziert die Produkt Produktwechselzeit um 20 Minuten, was einem zusätzlichen Umsatz von £24.000 pro Monat entspricht. Das entspricht einem zusätzlichen Umsatz von £24.000 pro Monat, ganz zu schweigen von der geringeren Gefahr der manuellen Handhabung die alten schweren Vorrichtungen vom Band ins Lager zu heben. Wir müssen jetzt nur noch Wir müssen jetzt nur noch leichte Einsätze beim Werkzeugwechsel bewegen, das ist ein großer Gewinn für uns, der schwer zu beziffern ist. quantifizieren.”
Die Gewichtsreduzierung bedeutet auch, dass mehr Flaschen auf einmal verarbeitet werden können, da die Belastung des Förderbandsystems System und die Energieeinsparung der Anlage. Diese Faktoren führten letztlich zu einer erhöhten Produktionsausbeute von 80 % auf 99,3 % in einem ähnlichen Zeitrahmen. Darüber hinaus war die Design Konstruktionsoptimierung ein Schlüsselwerkzeug für eine umweltfreundlichere Fertigung, indem nur nur das minimal erforderliche Material verwendet wird.
Insgesamt war dies ein gutes Beispiel für die Produktionslinie und wie insbesondere die Konstruktionsoptimierung dazu beitragen kann, ein maximale Teileleistung und Effizienz zu erreichen.