Anwendungs-Spotlight Farason Corporation: Kleiner Verpackungsbehälter

Seit über 30 Jahren entwirft und beliefert die Farason Corporation kundenspezifische Automatisierungs- und Robotersysteme an Hersteller und lieferte über 900 Anlagen nach Nordamerika, Asien, Südamerika und Europa. Farason ergänzte seine Produktion mit Markforged 3D-Druckern, um die Design- und Produktionsmöglichkeiten zu erweitern, um sein Versprechen gegenüber Kunden einzuhalten, einzigartige Lösungen bereitzustellen, die exakt auf die individuellen Herausforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Die Farason Corporation entwarf maßgeschneiderte, 3D-gedruckte kleine Verpackungsbehälter, die zum Auffangen und Transportieren von Produkten verwendet werden.

Farason sah sich mit einer Herausforderung konfrontiert, als ein bekanntes amerikanisches Snack-Unternehmen eine individuelle Lösung für das Auffangen und Transportieren von Käsebällchen in Kleinverpackungen benötigte, nachdem alle herkömmlichen Lösungen bereits in Betracht gezogen und verworfen worden waren. Kern des Problems sind die Produkte selbst: „Die Beschaffenheit der Beutel mit statischen, ungleichmäßigen Kanten und geringer Masse“, so Christian Weder, Design Support-Ingenieur.   „Es ist schwierig, all diese Teile in eine Schachtel zu bekommen."

Das Team der Farason Corporation hatte eine ungewöhnliche Idee, die den Verpackungsprozess umkehrt. Das Team nennt es liebevoll das „Stein-Projekt“, weil ein Roboter einen hohen Behälter anhebt und den Inhalt mit einer Bewegung auskippt, die aussieht, als würde jemand einen Bierkrug ausgießen. Doch kaum war die Idee geboren, traten die ersten Schwierigkeiten dieser Neuheit auf. Wie der Ingenieur Richard Cook beschrieb, „konnten die Konstrukteure niemanden von der Idee überzeugen“. Der Ansatz war so ungewöhnlich, dass ihn einige Mitglieder des Teams schnell als verrückt abtaten. „Sie sagten: warum macht ihr es nicht einfach so oder so“, erinnert sich Cook.

„Weil es der Kunde genau so nicht wollte, weil er dies bereits ausprobiert hatte und wusste, dass es nicht funktionierte. Ich sah mir die Idee an und war von dem revolutionären Ansatz begeistert. Ich dachte mir, dass ich die Idee wahrscheinlich umsetzen konnte.“ Um zu beweisen, dass dies die beste Idee für den Kunden war, musste die Forschungs- und Entwicklungsabteilung ein vollständiges Konzept der Idee erstellen, um nachzuweisen, dass dieser Ansatz den Zuschlag erhalten könnte.

Noch bevor sie die Konzepte in Angriff nahmen, mussten sie jedoch eine zweite Schwierigkeit bewältigen. Die vorgeschlagene Idee würde eine Reihe von Spezialbehältern erfordern, um die kleinen Produkte aufzufangen. Es war ein ungewöhnliches Design mit sehr spezifischen Anforderungen gefragt. Es gab noch keinen Behälter, um zu testen, wie der Roboter das Objekt handhaben würde und ob das Problem mit den sehr leichten Päckchen gelöst werden könnte.

Die einzige Möglichkeit, dies mit Sicherheit herauszufinden, lag in der Erstellung eines Prototyps im eigenen Unternehmen. Laut Farason sind kundenspezifische Behälter und Transportlösungen in der Regel teuer und liegen weit über dem knapp bemessenen Budget des Herstellers von 500 Dollar für die Herstellung pro Behälter. Die Idee konnte im Prinzip funktionieren, aber an den zu hohen Kosten scheitern.

Das Team der Farason Corporation fand schnell den besten Weg, um beide Probleme gleichzeitig zu lösen: Sie entwarfen die Behälter, die im 3D-Druck mit ihrem Markforged X7 unter Verwendung des industriellen 3D-Druckmaterials Markforged Onyx hergestellt werden sollten. Dasselbe Material und derselbe Ansatz sollten auch für die dem Kunden gelieferten Produkte verwendet werden.

Laut Christian Weder „werden Gewichts- und Kosteneinsparungen für unser Design- und Entwicklungsteam immer mehr zum Thema. Ich denke, dass der 3D-Druck gerade wegen der Art und Weise, wie wir entwerfen, so gut zu Farason passt. Wir neigen dazu, viele wirklich komplizierte, maschinell bearbeitete Teile zu verwenden, und genau diese Teile lassen sich durch den 3D-Druck sehr gut ersetzen, weil wir dadurch eine Menge Kosten durch Rüstzeit, Bearbeitungszeit und so weiter spart.“

Die langfristige Entscheidung für die Additive Fertigung ermöglichte es dem Team, anstelle eines herkömmlichen PC-Gussteils, welches das gesamte Budget pro Behälter überstieg, ein erschwingliches PVC-Rohrteil für die Wände des Behälters zu beschaffen. Eine Reihe von 3D-gedruckten Teilen hält die Behälterelemente zusammen und enthält alle wichtigen Funktionen für die Verbindung mit anderen Maschinen. Dazu gehören die Positionen für die Magnete im Sockel, die den Transportmechanismus fixieren und festhalten, sowie die Montageposition für den „Griff“, an den der Roboter greift, um die Teile anzuheben, zu schwenken und auszugeben. Eine durch diese Teile hindurchgeführte Zugstange aus Aluminium, die über die gesamte Länge von oben nach unten verläuft, verbindet die gedruckten Komponenten des Behälters.

Nachdem die Farason Corporation die Machbarkeit des Konzepts nachweisen konnte, erhielt das Team den Zuschlag und produzierte über 80 Kleinverpackungsbehälter. Der Ansatz, das Design für die Additive Fertigung zu entwickeln und drucken zu können, stellt sicher, dass das Unternehmen die eingesetzten Produkte weiter optimieren kann.

Vorteile von Markforged

• Stellen Sie belastbare, produktionsreife Teile aus Onyx her.
• Erstellen Sie voll funktionelle Konzepte kostengünstig intern während Ausschreibungsverfahren.
• Reduzieren Sie die Anforderungen an die interne Werkzeugfertigung und die Ausgaben für externe Fertigungsdienstleistungen für die Angebotsabgabe und Konzeption.