Carl Zeiss Optical Components: stampa 3D di parti di precisione per la produzione in serie

ZEISS: stampa 3D di parti di precisione per la produzione in serie

Parti finaliProdotti industriali

Per Carl Zeiss Optical Components, società controllata di Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, la precisione è importante, talvolta fino al centesimo di millimetro. L'azienda produce microscopi, macchine multisensoriali e sensori ottici per fini di misurazione e garanzia di qualità industriali.

Le organizzazioni di tutto il mondo utilizzano le macchine ZEISS per verificare di produrre risultati letteralmente perfetti ogni volta. Ciò significa che "affidabilità" e "ripetibilità" sono i termini da mettere in pratica in Wangen, azienda con sede in Germania.

"Le macchine che produciamo sono molto precise. Pertanto, l'assemblaggio di queste macchine richiede un notevole know-how", ci spiega Johannes Grimm, Manager Operational Excellence di ZEISS.

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Allineamento e stabilità: il segreto del successo

Ogni macchina prodotta da ZEISS è creata per allineare la luce agli assi di misurazione ottica. Tale allineamento viene creato con staffe e viti di regolazione. Tuttavia, ogni macchina richiede un allineamento diverso, il che significava che il team di ZEISS doveva completare il lavoro manualmente.

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Un dipendente ZEISS lavora con un microscopio industriale

"Non si tratta di un processo molto stabile e questo per noi è un problema. Eravamo alla ricerca di una soluzione migliore e l'abbiamo trovata con la stampa 3D", racconta Johannes.

Misurando gli angoli in una macchina specifica, il team di ZEISS è in grado di progettare e stampare in 3D un piano adattatore che assicura che la luce viaggi esattamente nella direzione giusta, dritta verso il sensore di un dispositivo ed è fondamentale per ottenere misurazioni accurate. Attualmente ZEISS stampa in 3D un piano adattatore unico per ogni microscopio in produzione in serie.

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Piano adattatore per un microscopio ZEISS stampato su una stampante 3D Ultimaker

Proving its worth

ZEISS’ digital microscope is an entry device for measuring distances or flat components, such as circles. For 3D printing, it provided evidence that the technology could play a practical part in ZEISS’ workflow.

The company began by designing and printing a part for serial production – the aforementioned adapter plate. Later, it dove into jigs and fixtures. The potential for client-focused projects is also a potentially rich source for 3D printing, with printed prototypes leading to customized products for specific applications for specific customers.

"Pensiamo che soluzioni individuali per soddisfare le esigenze dei clienti, (o meglio questa maggiore tendenza all'individualizzazione, renda più importante avere un ciclo chiuso e una maggiore rapidità nello sviluppo delle iterazioni" racconta Johannes.

Parti personalizzate: presente e futuro

ZEISS, tuttavia, continua a creare parti personalizzate , soltanto che non lo fa in senso tradizionale. I piani adattatori sono parti standardizzate in prodotti standardizzati, ma ogni parte è "personalizzata" nel senso che i piani sono impostati ad angolazioni diverse; pertanto, non sono personalizzati per i clienti, bensì per i prodotti.

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Maschere e attrezzature stampate in 3D per le macchine ZEISS

Questo, secondo Johannes è un vantaggio. Rende stabile il processo di produzione. Inoltre, segna l'inizio di una tendenza per parti di uso finale personalizzate. Il numero di esigenze differenti del cliente è in crescita e, di conseguenza, la necessità di stampanti 3D per gestire una moltitudine di materiali, dalla plastica ai materiali compositi ai metalli.  

Dalle parti di ricambio alle nuove soluzioni

Oltre a essere un'alternativa più economica e affidabile rispetto alle viti di regolazione e alle staffe, i piani adattatori stampati in 3D sono anche facili da utilizzare per il cliente. I ricambi possono essere stampati essenzialmente su richiesta e inviati alla sede del cliente, dove possono essere installati semplicemente in una macchina.

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A ZEISS employee uses Ultimaker Cura to prepare an adapter plate for 3D printing

"[Il cliente] deve solo serrare qualche vite per sostituire una parte molto importante che deve essere allineata alla perfezione per una buona misurazione", spiega Johannes. "Di solito dovevamo produrre più parti, assemblarle e quindi regolarle. Tutte queste cose non sono necessarie con la fabbricazione additiva e la stampa 3D. Ciò consente di risparmiare una notevole quantità di tempo e, cosa molto importante, di denaro".

Meno assemblaggio, più profitti 

Anche la semplicità di utilizzo e la flessibilità di hardware e software sono importanti per ZEISS. E così il prezzo. Il sistema di filamenti aperto di Ultimaker, la sua Material Alliance, il software di slicing open-source, Ultimaker Cura e il prezzo rispetto alla concorrenza sono stati tutti fattori che hanno convinto ZEISS a scegliere Ultimaker.

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An employee uses an Ultimaker 3D printer on the ZEISS assembly line

In line with lean production principles, an Ultimaker printer was installed in the assembly room at ZEISS. Those on the assembly line are able to create jigs and fixtures for themselves, further reinforcing the idea that hardware and software must be intuitive and easy to use. 

For ZEISS, 3D printing has decreased lead times from months to days, offering its team members extra time. Extra time means extra iterations, means extra assurance that final products will be perfect. There’s also the cost – what once was a €300 process now costs approximately €20 per 3D printed part.

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An Ultimaker 3D printer creating an adapter plate for a ZEISS industrial microscope

In definitiva, tuttavia, la decisione della scelta di Ultimaker è stata abbastanza semplice: le macchine fanno leva su due parole magiche di ZEISS, parole intorno alle quali devono orbitare prodotti, processi e flussi di lavoro se l'azienda vuole restare al vertice.

"I risultati erano affidabili e ripetibili", continua Johannes. "E questo è importante per un processo di produzione stabile".

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