Applicazione in primo piano: Contenitore per piccole confezioni

Da oltre trent'anni, Farason Corporation progetta e fornisce sistemi di automazione e robotica su misura per le aziende produttrici, consegnando oltre 900 macchine in Nord America, Asia, Sud America ed Europa. Il team di Farason ha integrato le stampanti 3D Markforged per aumentare le opportunità di progettazione e produzione, in linea con l'impegno di Farason di fornire soluzioni esclusive e personalizzate per le sfide specifiche dei clienti. Farason Coporation ha progettato contenitori personalizzati per piccole confezioni stampati in 3D utilizzati per raccogliere e trasportare i prodotti.

Farason ha affrontato una sfida quando un'importante azienda americana di snack aveva bisogno di una soluzione personalizzata per la raccolta e il trasporto di piccole confezioni per le sue palline di formaggio, quando tutte le soluzioni convenzionali erano già state prese in considerazione e scartate. Al centro della sfida ci sono i prodotti stessi: "la natura dei sacchetti, con bordi statici e non uniformi, e la massa ridotta", ha dichiarato Christian Weder, ingegnere di supporto alla progettazione.   "È difficile far entrare tutti questi pezzi in una scatola".

Il team di Farason Corporation ha avuto un'idea insolita, che inverte il processo di imballaggio e che il team chiama affettuosamente progetto "stein", perché prevede che un robot sollevi un contenitore alto e spinga fuori gli articoli con un movimento che assomiglia a quello di chi versa uno stein di birra. Ma nonostante l'idea, la novità della soluzione ha subito incontrato le prime difficoltà. Come ha descritto l'ingegnere Richard Cook, "i progettisti non riuscivano a convincere nessuno". Si trattava di un approccio insolito che ha portato alcuni membri del team a considerarla subito folle. "Mi hanno detto: 'Perché non fai X'", ricorda Richard.

"Beh, X è ciò che il cliente non voleva che facessimo, perché l'aveva già provato e sapeva che non funzionava. Ho esaminato l'idea e ho pensato: "Caspita, è un'idea originale. Penso che probabilmente potrei farla funzionare". Per dimostrare che si trattava dell'idea migliore da proporre al cliente, il team di ricerca e sviluppo avrebbe dovuto elaborare completamente l'idea per dimostrare che questo approccio avrebbe consentito di aggiudicarsi il contratto.

Ma prima di affrontare il concepting, hanno dovuto affrontare una seconda difficoltà. L'idea proposta richiedeva una serie di contenitori personalizzati per raccogliere i piccoli prodotti, progetti insoliti con requisiti molto specifici. Nessun contenitore esistente sarebbe stato sufficiente per verificare come il robot avrebbe gestito l'oggetto e se il problema delle confezioni molto leggere sarebbe stato risolto.

L'unico modo per saperlo con certezza sarebbe quello di creare un prototipo di questi progetti originali internamente. Secondo Farason, i contenitori e le soluzioni di trasporto personalizzate tendono a essere costosi, molto più del ristretto budget di 500 dollari per la fabbricazione del contenitore previsto dai requisiti del produttore. L'idea potrebbe funzionare in linea di principio e fallire quando si valutano i costi.

Il team di Farason Corporation ha individuato rapidamente il modo migliore per risolvere entrambe le difficoltà allo stesso tempo: progettare i contenitori da fabbricare tramite la stampa 3D con la propria Markforged X7, utilizzando il materiale per la stampa 3D industriale Markforged Onyx. Lo stesso materiale e lo stesso approccio saranno anche il materiale di produzione target per la consegna della soluzione al cliente.

Secondo Christian Weder, "Il risparmio di peso e il costo, ovviamente, sono sempre più importanti per il nostro team di progettazione. Penso che la stampa 3D si adatti molto bene a Farason proprio per il modo in cui progettiamo. Tendiamo a utilizzare molte parti lavorate a macchina veramente complicate, ed è proprio questa la parte che la stampa 3D sostituisce egregiamente, perché permette di risparmiare sui costi dei tempi di allestimento, di lavorazione e tutto il resto".

L'impegno nella produzione additiva ha permesso al team di procurarsi un pezzo di tubo flessibile in PVC economico per le pareti del contenitore, invece di una parte fusa in policarbonato convenzionale che superava l'intero budget per contenitore. Una serie di parti stampate in 3D bloccano l'assemblaggio del contenitore e ospitano tutte le feature critiche per l'interfacciamento con altre macchine. Questo include le posizioni dei magneti nella base per individuare e mantenere il meccanismo di trasporto, nonché la posizione di montaggio del componente "maniglia" a cui il robot si aggrappa per sollevare, oscillare ed erogare gli articoli. Un tirante in alluminio inserito attraverso queste parti collega i componenti stampati della colonna contenitore, percorrendo l'intera lunghezza dall'alto verso il basso.

Dopo aver dimostrato il concept, il team di Farason Corporation ha vinto la gara d'appalto e ha prodotto oltre 80 contenitori per piccole confezioni. Il loro approccio alla progettazione per la produzione additiva e alla "stampabilità" garantisce la possibilità di mantenere e persino continuare a ottimizzare i prodotti utilizzati sul campo.

Vantaggi di Markforged

• Produzione di parti robuste e pronte per la produzione in materiale Onyx.
• Elaborazione di concept completamente funzionali a costi contenuti in-house durante le procedure di gara.
• Riduzione dei fabbisogni dell'officina meccanica interna o del budget per i servizi di fabbricazione esterni per le gare d'appalto e il concepting.