Innovation des lignes de production par l’optimisation de la conception
Nom du client : Installation de production de toner, Ricoh UK Products Limited
Résumé : Lorsqu’un nouvel outillage était nécessaire dans l’usine d’embouteillage de toner de RPL, les capacités uniques de l’optimisation de la conception et de l’impression 3D ont permis de créer une solution qui a condensé trois gabarits en un seul, ce qui a permis de réaliser des économies substantielles en termes de coût et de poids.
Le problème : RPL est le centre européen de fabrication de bouteilles de toner qui fournit les imprimantes et les produits multifonctions Ricoh. Le site fabrique trois variantes de bouteilles de toner moulées par soufflage et il fallait trouver une solution pour intégrer trois gabarits dans une seule conception, afin de gagner du temps et de l’argent. L’outillage conventionnel a été exploré avant que la fabrication additive ne se présente comme l’option idéale.
La solution : 25 000 bouteilles de toner remplies sont distribuées chaque jour par l’usine de Ricoh UK Products Ltd. l’usine de Ricoh UK Products Ltd chaque jour. Les bouteilles de toner, distribuées dans le monde entier, sont essentielles au fonctionnement des machines des clients de Ricoh.
RPL utilise des gabarits, ou des rondelles de bouteilles, pour pour positionner les bouteilles de toner dans le convoyeur pour les tests d’étanchéité dans un processus automatisé. automatisé. L’outillage interne est extrêmement sensible aux coûts et est soumis à l’un des principes directeurs de Ricoh : le respect de l’environnement. principes directeurs de Ricoh : “fabrication à très faible coût”. Pour parvenir à une réduction significative des coûts, sans sacrifier les normes de fabrication de Ricoh, nécessite une innovation technologique et de la créativité pour changer ou réorganiser les processus d’entreprise.
Lorsque l’usine d’embouteillage a dû se doter d’un nouvel outillage, l’entreprise a cherché des moyens de supprimer les matériaux inutiles et de réduire le temps de changement de produit, le poids et, surtout, le coût. À l’origine, chaque bouteille de toner avait sa propre conception de rondelle de bouteille sur mesure, composée d’un nombre total de 20 gabarits pour chaque produit. Cela signifiait que lorsque la ligne était changée pour un autre produit, les pucks devaient être retirés et stockés. Ricoh 3D a vu l’opportunité d’utiliser l’impression 3D pour optimiser la conception afin de réduire ce temps de changement, de réduire le poids des rondelles et donc de prolonger la durée de vie du convoyeur.
Tout d’abord, l’équipe a pu intégrer trois gabarits moulés par soufflage en un seul, avec des inserts de taille interchangeable grâce à l’impression FDM, ce qui a permis de tester l’étanchéité de toute une série de bouteilles de toner sur une seule station.
La nouvelle rondelle de bouteille imprimée en 3D présente de nombreux avantages, notamment une réduction significative du poids grâce à la structure interne en nid d’abeille éparse créée par la modélisation par dépôt en fusion (FDM). Cependant, cette première itération a été conçue uniquement en CAO, sans aucune analyse par éléments finis, de sorte que la solution est restée typiquement sur-ingénierie, avec une forme uniforme et symétrique.
L’équipe savait que cette amélioration pouvait être encore plus poussée grâce à l’optimisation de la conception, qui utilise un logiciel complexe pour créer des conceptions génératives qui respectent ou dépassent les paramètres de résistance et de performance.
Le palet usiné par CNC, et même imprimé en 3D. était finalement limité à l’ingénierie géométrique et à ce qui pouvait être conçu par le concepteur individuel. Compte tenu de l’environnement de production exigeant, il était de garantir les performances à l’aide de l’analyse FEA et d’intégrer un facteur de sécurité robuste. de sécurité robuste. Les facteurs de charge et de poids connus ont été appliqués pour l’analyse FEA afin de générer le moins de matériaux et de coûts possible grâce à l’optimisation de la conception, tout en intégrant un facteur de sécurité X4. l’optimisation de la conception, tout en intégrant un facteur de sécurité X4.
Au total, le poids de chaque palet a été réduit de 94 %, passant de 3,2 kg avec l’usinage CNC, à 380 g avec le modèle initial imprimé en 3D et enfin à 203 g une fois optimisé, ce qui représente une économie de 56 %.
Rondelle de bouteille usinée par CNC 
Palet de bouteille imprimé en 3D 
Porte-bouteille optimisé
Phil Greatrex, ingénieur principal en moulage a déclaré : “L’incorporation de trois gabarits en un seul réduit le temps de changement de produit de 20 minutes. produit de 20 minutes, ce qui équivaut à un volume de ventes supplémentaire de 24 000 £ chaque mois, sans parler de la réduction des risques de manutention liés à l’utilisation de la machine. mois en volume de ventes, sans parler de la réduction du risque de manutention manuelle pour de soulever les anciens gabarits lourds de la bande pour les stocker. Nous n’avons plus qu’à déplacer Nous n’avons plus qu’à déplacer les plaquettes légères lors du changement d’outil, c’est pour nous une grande victoire qui est difficile à quantifier. difficile à quantifier.”
La réduction du poids signifie également que davantage bouteilles peuvent être traitées en même temps, en raison de la réduction de la pression sur le système de système de convoyage et de l’économie d’énergie de l’équipement. Ces facteurs ont finalement conduit à une augmentation rendement de production de 80 % à 99,3 % dans un laps de temps similaire. En outre, l’optimisation de la conception En outre, l’optimisation de la conception a été un outil clé pour une fabrication plus écologique, en n’utilisant que le minimum de matériaux requis. en n’utilisant que le minimum de matériaux requis.
Dans l’ensemble, il s’agit d’un bel exemple d’innovation en matière de de production et comment l’optimisation de la conception, en particulier, peut aider à atteindre performance et l’efficacité maximales des pièces.