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Ford: reinventare l'efficienza della produzione grazie alla stampa 3D

Automotive/aviazioneSupporti alla produzione

A partire dalla sua fondazione, nel 1914, Ford guida l'innovazione della produzione nel settore automobilistico. Dall'utilizzo pionieristico della catena di montaggio 115 fa, noto anche come fordismo, all'uso odierno della fabbricazione additiva, Ford pensa costantemente al futuro per accelerare la produzione di veicoli tramite l'aumento della produttività, l'ergonomia e il controllo qualità.

Mentre molte aziende iniziano a esplorare le possibilità della fabbricazione additiva, Ford è ancora una volta un passo avanti nel fare uscire rapidamente i veicoli dalla catena di montaggio.

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L'impianto pilota di Ford a Colonia, in Germania è pioniere nella creazione del progetto di ogni nuovo veicolo prima che entri nella produzione di massa. L'impianto è dotato di una linea di produzione completa in scala ridotta che sviluppa veicoli fino a diversi anni prima di andare in produzione. Lars Bognar, ingegnere ricercatore del team di ricerca e progettazione avanzata di Ford ad Aquisgrana, lavora alla creazione di un flusso di lavoro ottimizzato per creare maschere, strumenti e staffaggi per il processo di fabbricazione di Ford.

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Strumenti personalizzati stampati in 3D utilizzati presso lo stabilimento pilota

Adozione della stampa 3D

I dipendenti di Ford utilizzano molti strumenti personalizzati durante la produzione dei loro veicoli. Spesso questi strumenti sono progettati per un'attività e un modello specifici. La creazione esterna di questi strumenti richiede molto tempo ed è molto costosa. Per ottenere gli strumenti più rapidamente, il team di Ford ha deciso di rivolgersi alla stampa 3D come soluzione possibile.

È stato fondato un team dedicato di fabbricazione additiva che ha iniziato un progetto di successo tramite la tecnologia SLS. Il team ha ottenuto dei buoni risultati, ma le stampe richiedevano una post-lavorazione specifica. Ecco perché Ford ha iniziato a utilizzare la tecnologia FFF di Ultimaker. Questa forniva una soluzione persino più rapida e conveniente, con meno problemi. In questo modo, non solo gli ingegneri ma anche la forza lavoro locale è in grado di utilizzare una stampante 3D per creare gli strumenti di cui hanno bisogno.

Ford ha scelto Ultimaker per l'ottimo rapporto tra qualità e costo e per la sua affidabilità. 

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Ford ha iniziato con la Ultimaker 3 prima di aggiungere la Ultimaker S5
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L'interfaccia semplice di Ultimaker Cura consente a chiunque di creare strumenti in modo autonomo

Creazione di strumenti, maschere e attrezzature prima della produzione

Molti impianti di fabbricazione implementano la stampa 3D per ottimizzare il processo di fabbricazione corrente. Tuttavia, avendo un'officina 3D dedicata nell'impianto pilota, Ford è in grado di produrre tutti i progetti giusti prima che un nuovo veicolo passi alla produzione di massa. Ciò fornisce agli ingegneri Ford più tempo per iterare i progetti di tutti gli strumenti personalizzati. Ford desidera creare strumenti che non solo velocizzano il tempo di fabbricazione dei veicoli ma spesso hanno anche dei vantaggi ergonomici per la forza lavoro. Ecco perché per Ford è importante essere in grado di creare il progetto giusto per l'applicazione.

Il sistema di filamenti aperto ci consente di utilizzare materiali industriali grazie ai quali siamo in grado di realizzare strumenti e attrezzature persino più resistenti per la nostra produzione di volumi elevati 

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Gli strumenti vengono creati nello stabilimento pilota prima di passare alla produzione di massa
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Un solo modello di veicolo utilizza oltre 50 strumenti personalizzati stampati in 3D

Fabbricazione locale

Utilizzando le stampanti 3D Ultimaker, la forza lavoro locale è in grado di stampare in 3D anche gli strumenti di cui ha bisogno. Ford sta collocando le stampanti 3D Ultimaker nelle fabbriche di tutta Europa, ad esempio Spagna, Italia e Romania. Il team addetto alla progettazione in Germania fornirà i progetti in modo elettronico, così gli strumenti possono essere utilizzati il giorno successivo grazie alla stampa 3D.

Ma l'azienda sta facendo un altro passo avanti. Utilizzando la soluzione di software generativo di Trinckle Paramate, i lavoratori di questi stabilimenti possono generare maschere senza altre esperienze in progettazione 3D. Il team di Colonia creerà dei componenti che possono essere utilizzati come attrezzi, maniglie e portamagneti. L'ingegnere caricherà il progetto dell'auto, aggiungerà le maniglie, uno spazio aperto dove è necessario aggiungere una parte all'auto e il software genererà la maschera. Questo progetto può essere inviato direttamente a Ultimaker Cura e stampato localmente con le stampanti Ultimaker S5 sul posto.

Oggi solo gli ingegneri di processo dotati di competenze specifiche sono in grado di progettare attrezzi complessi. In futuro, anche un lavoratore senza formazione potrà utilizzare questo software per creare degli strumenti personalizzati. 

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Il software di Trinckle consente ai lavoratori di generare strumenti che possono essere inviati direttamente alla stampante 3D Ultimaker

Vantaggi della stampa 3D

Finora, il progetto pilota è stato molto vantaggioso per Ford. Ford risparmia una notevole quantità di denaro per ogni strumento personalizzato rispetto alla fabbricazione tradizionale o all'outsourcing. Solo la Ford Focus viene prodotta utilizzando oltre 50 strumenti, maschere e staffaggi progettati appositamente. Ford è anche alla ricerca di parti di ricambio per i macchinari di produzione dalla linea di produzione. Stampando queste parti, aumenta drasticamente il tempo di attività dei macchinari e la linea di produzione non rischia di rimanere ferma per periodi di tempo lunghi.

Ma la stampa 3D non è solo vantaggiosa dal punto di vista finanziario. Molti di questi strumenti hanno grandi vantaggi ergonomici per la forza lavoro di Ford. Dopo l'uso prolungato, gli strumenti metallici tradizionali possono iniziare a risultare estremamente pesanti e influire negativamente sulla salute dei lavoratori nel tempo. La gamma di materiali di Ultimaker spesso è sufficientemente resistente da sostituire gli strumenti metallici, caratteristica che semplifica notevolmente la vita del personale addetto al montaggio.

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Diverse maschere e staffaggi stampati in 3D sviluppati dall'impianto pilota Ford

Piani futuri

Ford sta espandendo rapidamente le sue capacità di stampa 3D. Ottimizzando il flusso di lavoro per creare strumenti, maschere e staffaggi, i team apprendono di più sulle possibilità della stampa 3D. Lars non cerca solo di creare strumenti e staffaggi, ma anche di esplorare la possibilità di creare parti di ricambio e parti finali utilizzando la stampa 3D. "Desideriamo fare il passo successivo, desideriamo anche stampare in 3D le parti di ricambio. Vogliamo progettare per la fabbricazione additiva ed essere in grado di stampare parti di produzione per la produzione dei veicoli".

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