Farason Corporation Zoom sur les applications : Conteneur pour petits emballages

Depuis plus de trente ans, Farason Corporation conçoit et fournit des systèmes d'automatisation et de robotique sur mesure aux fabricants, expédiant plus de 900 machines en Amérique du Nord, en Asie, en Amérique du Sud et en Europe. L'équipe de Farason a ajouté les imprimantes 3D Markforged pour stimuler les possibilités de conception et de production, conformément à l'engagement de Farason de fournir des solutions uniques étroitement adaptées aux défis spécifiques auxquels ses clients sont confrontés. Farason Corporation a conçu des conteneurs de petits paquets imprimés en 3D sur mesure, utilisés pour collecter et transporter des produits.

Farason a dû relever un défi lorsqu'une importante société américaine de snacks a eu besoin d'une solution personnalisée pour la collecte et le transport de petits emballages pour ses produits de type "cheeseball", alors que toutes les solutions conventionnelles avaient déjà été envisagées et rejetées. Les produits eux-mêmes sont au cœur du défi : "La nature des sacs, avec des bords statiques et non uniformes, et une faible masse", a déclaré Christian Weder, Ingénieur support conception.   "Faire entrer toutes ces pièces dans une boîte représente un véritable défi."

L'équipe de Farason Corporation a eu une idée inhabituelle, qui inverse le procédé d'emballage. L'équipe l'appelle affectueusement le projet "stein", car il s'agit d'un robot qui soulève un grand conteneur et pousse les articles avec un mouvement qui ressemble à celui d'une personne versant une chope de bière (« stein » en anglais). Mais une fois l'idée en main, c'est au niveau de la nouveauté de leur solution qu'ils ont rencontré la première difficulté. Comme l’a décrit l'ingénieur Richard Cook, "les concepteurs n'ont réussi à convaincre personne." Cette approche inhabituelle a conduit certains membres de l'équipe à la qualifier rapidement de farfelue. Ils m'ont dit : "Pourquoi ne fais-tu pas X ?"", se souvient Richard.

"Mais X est ce que le client ne voulait pas que nous fassions, parce qu'il avait déjà essayé et qu'il savait que cela ne fonctionnait pas. J'ai examiné l'idée et je me suis dit : "Wow, c'est assez novateur. Je pense que je pourrais probablement faire en sorte que cela fonctionne." Pour prouver qu'il s'agit de la meilleure idée à présenter au client, l'équipe de recherche et de développement doit concevoir l'idée de manière approfondie afin de démontrer que cette approche pourrait permettre de remporter le contrat.

Mais avant de s'attaquer aux concepts, ils ont dû faire face à une deuxième difficulté. L'idée proposée nécessitait un ensemble de conteneurs personnalisés permettant de collecter les petits produits, des conceptions inhabituelles avec des exigences très spécifiques. Aucun conteneur existant n'aurait permis de tester la manière dont le robot manipulerait l'objet et de déterminer si le problème des emballages très légers serait résolu.

Le seul moyen d'en avoir le cœur net serait de créer des prototypes de ces modèles originaux en interne. Selon Farason, les conteneurs et les solutions de transport sur mesure ont tendance à coûter cher, bien plus que le budget de fabrication serré de 500 dollars par conteneur prévu dans le cahier des charges du fabricant. L'idée pourrait fonctionner en principe, mais échouer lorsqu'elle est évaluée en termes de coûts.

L'équipe de Farason Corporation a rapidement trouvé le meilleur moyen de résoudre ces deux difficultés en même temps : ils allaient concevoir les conteneurs pour qu'ils soient fabriqués via l'impression 3D sur leur Markforged X7 en utilisant le matériau d'impression 3D industriel Markforged Onyx. Le même matériau et la même approche constitueront également le matériau de production cible pour l'expédition de la solution au client.

Selon Christian Weder, "les économies de poids et de coûts, évidemment, sont de plus en plus pris en considération par notre équipe d’ingénieurs de conception. Je pense que l'impression 3D s'intègre parfaitement à Farason, simplement en raison de la façon dont nous concevons. Nous avons tendance à utiliser beaucoup de pièces usinées très compliquées, et c'est exactement la pièce que l'impression 3D remplace très bien parce qu'elle permet d'économiser beaucoup de coûts liés au temps de configuration et au temps d'usinage, entre autres."

S'engager dans la fabrication additive a permis à l'équipe de s'approvisionner en pièce de tube PVC abordable pour les parois du conteneur au lieu d'une pièce PC moulée conventionnelle qui dépassait l'ensemble du budget par conteneur. Une série de pièces imprimées en 3D ferment l'ensemble du conteneur et renferment toutes les fonctionnalités critiques pour l'interface avec d'autres machines. Il s'agit notamment de la position des aimants dans la base pour localiser et maintenir le mécanisme de transport, ainsi que de la position de montage du composant "poignée" auquel le robot s'accroche pour soulever, balancer et distribuer les articles. Un lien en aluminium inséré dans ces pièces relie les composants imprimés de la colonne du conteneur, sur toute la longueur, du haut vers le bas.

Après avoir testé le concept, l'équipe de Farason Corporation a remporté l'appel d'offres et a produit plus de 80 conteneurs pour petits colis. Leur approche de la conception via la fabrication additive et l'"imprimabilité", garantit qu'ils peuvent maintenir et même poursuivre l’optimisation déployée sur le terrain.

Avantages de Markforged

• Produire des pièces solides et prêtes à la production dans le matériau Onyx.
• Produire des concepts entièrement fonctionnels à un prix abordable en interne au cours des procédés d'appel d'offres.
• Réduire la demande de l'atelier de mécanique interne ou prévoir un budget pour des services de fabrication externes pour l'appel d'offres et la conception.