SLS 3D列印技術簡化了伊頓公司的單件流製造流程

邁向真正先進的製造

使用 Formlabs Fuse 系列列印機僅一年後，伊頓位於紐約州奧利安的製造工廠就大幅降低了營運成本，替換了 90% 的先前加工的 Delrin 夾具，並提高了工廠車間的反應速度和效率。

從製造業角度來看，「單件流」需要許多很多運動部件。在奧利安工廠，每天有15,000個金屬氧化物壓敏電阻（MOV）在單件流中穿梭，由一系列複雜的機器設備引導，原材料經過壓縮、噴漆、研磨至平行、焊接、測試和組裝，最終成為用於電線桿和電站的浪湧保護器。

由於工廠內機器、機器人和運動部件眾多，Olean 團隊需要源源不絕地採購新的生產耗材和製造輔助工具，包括夾具、工裝、末端執行器 (EOAT)、自動化輔助設備、替換零件等等。這些零件至關重要，但傳統上交貨週期長、加工成本過高，或體積龐大、難以使用。

我們採訪了 Olean 的高級製造工程師 TJ Zurell 和伊頓增材製造卓越中心 (AMCoE)，了解製造商如何利用 SLS 3D 列印降低成本、提高效率、鼓勵創新思維和參與，以及保護其供應鏈。

工業4.0的中心輻射架構

伊頓在全球35個國家擁有超過209個生產基地和近93,000名員工，不斷開發新的方法、製程和產品，以應對當今複雜且不斷變化的全球市場。作為全球領先的動力管理公司，伊頓為電力、工業和運輸市場設計、製造和分銷能源。不過，隨著全球經濟格局的變化，製造商們在尋求新的方法來保持競爭力、提高效率和簡化供應鏈。

伊頓公司認識到，要在當今的商業環境中取得成功，需要建立一個以增材製造為核心的先進製造戰略。該公司在全球範圍內建立了增材製造卓越中心 (AMCoE)，以探索和實施最新的增材製造技術，並支持其各個業務部門採用這些新技術。

「我們的策略是建立一個中心輻射架構，」伊頓增材製造卓越中心的負責人說。「中心（我們的 AMCoE）開發最佳實踐和工作流程，然後輻射到各個業務部門。這使我們能夠規模化地推動創新和效率。」

易於整合：Formlabs 在 AMCoE 的應用

在評估增材製造技術時，伊頓的 AMCoE 團隊尋求一個易於整合到現有製造流程中的解決方案。該團隊評估了多種增材製造技術，包括遮罩式立體光刻（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）和其他技術。最終，他們選擇了 Formlabs Fuse 系列 SLS 列印機，因為其能夠以具有競爭力的價格提供一致的部件質量、易於使用和良好的客戶支援。

「Formlabs 提供的不僅僅是一台列印機，」Zurell 說。「他們提供了一個完整的生態系統，包括材料、軟體、後處理設備和應用支援。這使我們能夠快速部署該技術並實現價值。」

服務等級協定 (SLA) 和 Form 4 的重大變革

除了 SLS 技術外，伊頓還在探索 Formlabs 的遮罩式立體光刻（SLA）技術和最新的 Form 4 列印機。Form 4 採用了低應力光固化成型技術，可以實現更高的精度和更快的列印速度。

「Form 4 的推出對我們來說是一個重大變革，」Zurell 說。「該機器提供了我們需要的性能和可靠性，同時保持易於使用和維護。」

個案研究：SLA 承保範圍

在伊頓的一個特定應用中，該公司使用 Form 4 列印機來製造一個複雜的塑膠夾具。該夾具需要精確的尺寸和表面光潔度，以確保與其他零件的正確配合。傳統上，這樣的夾具需要通過多個加工步驟來製造，成本高且交貨週期長。

通過使用 Form 4 和遮罩式立體光刻技術，伊頓能夠在一次列印中生成完整的夾具，省去了所有的加工步驟。列印出來的夾具符合所有的尺寸要求，無需任何後期加工。這節省了大量的成本和時間，同時提高了可重複性和一致性。

伊頓工廠車間的保險絲

在伊頓奧利安工廠的具體應用中，公司使用 Formlabs Fuse 系列列印機來製造用於製造浪湧保護器的生產夾具和工具。浪湧保護器是安裝在電力線上的裝置，用於保護電力系統免受雷擊和其他過電壓事件的損害。

浪湧保護器的製造涉及多個步驟，包括壓縮、噴漆、研磨、焊接、測試和組裝。在每個步驟中，都需要特定的夾具或工具來固定零件或引導機器。過去，這些夾具和工具是由金屬或其他硬質材料製成的，製造成本高，交貨週期長。

通過使用 Fuse 系列列印機和尼龍粉末材料，伊頓能夠快速製造這些夾具和工具，成本低廉。而且，如果夾具或工具磨損或損壞，可以輕鬆地重新設計和重新列印，而無需等待新的加工零件。

SLS在製造業的優勢：工廠彈性

選擇性激光燒結（SLS）技術為製造商提供了許多優勢，特別是在工廠彈性方面。與注塑成型或數控加工等傳統製造方法不同，SLS 不需要特定的工具或模具。這意味著製造商可以快速更改設計或生產小批量零件，而無需大量的前期成本。

此外，SLS 材料，如尼龍和 TPU，具有優異的機械性能，可以滿足許多工業應用的要求。尼龍是耐磨的，TPU 是柔韌的，兩者都可以承受工廠環境中的嚴苛條件。

在奧利安工廠，這種靈活性轉化為能夠快速應對生產需求的變化。當工廠需要新的夾具或工具時，設計可以在幾天內完成，而零件可以在 Fuse 系列列印機上立即製造。這消除了漫長的交貨週期，並使工廠能夠更有效地響應市場變化。

案例研究：奧利安公司的SLS生產耗材

讓我們詳細了解奧利安工廠如何利用 SLS 3D 列印技術來優化其浪湧保護器製造流程中的多個步驟。

第一步：壓力機脫困期間的彈簧柱塞

在生產過程的第一步，MOV 被放置在高壓機中進行壓縮，以將氧化鋅盤堆疊在一起。為了防止零件卡在機器內，需要使用彈簧柱塞來幫助零件分離。

傳統上，這些彈簧柱塞是金屬製造的，但現在它們都在 Fuse 系列列印機上使用尼龍列印。列印的彈簧柱塞具有相同的功能性能，但列印成本更低。

步驟 2：玻璃環刮刀

在將 MOV 送入噴漆區域之前，需要清除零件表面上的任何殘留物或碎屑。為此，工廠使用玻璃環刮刀 - 一種在零件頂部滑動以輕輕刮去碎屑的工具。過去，這些刮刀是由玻璃或陶瓷製成的。現在，工廠使用 SLS 列印的尼龍刮刀，其耐磨性相同，但製造成本更低。

步驟 3：（分配等級）研磨 V 型塊支架

在研磨步驟中，零件需要支撐和定位。V 型塊支架提供了精確的支撐，確保零件在研磨過程中的方向正確。這些支架現在採用 SLS 3D 列印技術製造。

步驟 3（工位課程）：使用 SLS 翻轉臂進行研磨

在研磨步驟中，MOV 需要在兩側進行研磨以達到所需的厚度。為此，工廠使用翻轉臂 - 一種機械臂，將零件從一側翻轉到另一側。這些臂現在都在 Fuse 系列上使用尼龍列印，並配有黃色 TPU 覆蓋物，以便於更換和識別零件尺寸。

在研磨步驟中，精度是一切。支撐零件的表面需要保持方形，以便將 MOV 帶過研磨機時保持正確的位置。如果不是方形，稍後會出現公差問題，影響最終浪湧保護器的性能。

「我們確保在這些側面上保持小於 0.08 毫米的平行度公差。SLS 零件在確保方形度和平行度方面做得非常出色，」Zurell 說。

在使用 SLS 之前，該團隊使用的是機加工和過度模塑聚氨酯零件的組合。單個聚氨酯成型墊成本為 45 美元。在 Fuse 系列上列印，這些組件僅成本 4 美元。

步驟 4：（分配類別）轉運站

轉運站是在零件被轉移到下一個工作站之前臨時存儲零件的位置。這些轉運站由 SLS 列印的零件組成，設計用於安全地保存和轉移 MOV。

步驟 4：（站點等級）轉運站

在站點級別，轉運站被整合到整個生產線中，以優化工作流程並提高效率。

第五步：配備人工智慧攝影機的金屬化工作站概覽

在測試階段之前，每個 MOV 需要通過光學檢查以確保質量。一個配備人工智慧攝影機的金屬化工作站提供了自動化的光學檢查，可以快速識別任何缺陷或問題。該工作站包含由 SLS 列印的零件。

步驟 6：使用彩色編碼測試杯進行電氣測試

在電氣測試階段，MOV 被放入測試杯中以測試其電氣性能。彩色編碼的測試杯幫助工人快速識別不同類型的測試或零件類別。這些杯子都是使用 Fuse 系列列印的尼龍製造的，具有不同的顏色以便識別。因為它們是列印的，所以可以輕鬆地重新設計杯子以適應新的零件尺寸或測試類型，而無需購買新的工具。

步驟 7：組裝

在最終組裝步驟中，各個零件被組合在一起形成最終的浪湧保護器產品。用於組裝的各種工具和支架也都是使用 Fuse 系列列印的尼龍製造的。

結論：邁向真正先進的製造

通過採用 Formlabs Fuse 系列 SLS 列印機，伊頓奧利安工廠實現了顯著的成本節省、效率提升和製造靈活性。SLS 3D 列印技術使製造商能夠快速迭代設計、降低工具成本並提高生產效率，這是實現真正先進製造的關鍵。

在競爭激烈的製造業中，能夠快速適應市場變化和客戶需求變得越來越重要。通過整合先進的增材製造技術，伊頓展示了如何在保持成本競爭力的同時提高質量和效率。

對於在面臨類似生產挑戰的製造商而言，SLS 3D 列印技術提供了一個有價值的解決方案，可以幫助降低成本、提高靈活性並推動創新。

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