Dixie Iron Works/MSI

Dixie Iron Works è stata fondata nel 1933 ed è fornitore di valvole di alimentazione, raccordi, pompe per manutenzione pozzi e altre apparecchiature per il controllo del flusso per il settore petrolifero e del gas. La missione dell'azienda è fornire le apparecchiature per il controllo del flusso più sicure e di alta qualità disponibili sul mercato. Dixie Iron Works è conosciuta anche con il nome della sua linea di prodotti principali, MSI.

Negli ultimi due decenni, l'enorme crescita del settore petrolifero e del gas ha attirato nuovi concorrenti. Di conseguenza, i prodotti Dixie sono stati mercificati. La forte concorrenza ha fatto scendere i prezzi a tal punto che i concorrenti hanno spostato la produzione all'estero per approfittare della manodopera a basso costo. Dixie ha mantenuto il suo impegno per la produzione negli Stati Uniti nei suoi due stabilimenti in Texas. 

L'attuale proprietario Gerard Danos ha una formazione ingegneristica. È fermamente convinto che l'innovazione sia il futuro di Dixie Iron Works. Si fida dei suoi ingegneri e li esorta a sviluppare soluzioni creative per le sfide che l'azienda deve affrontare. Ha anche diversificato la sua forza lavoro con giovani ingegneri già formati nella produzione additiva che introducono nuove idee. Questi approcci danno vita a un modo unico di gestire un'azienda di produzione.

Danos si era reso conto della necessità di innovare per mantenere la rilevanza dell'azienda, in particolare sviluppando nuovi design di prodotti che potessero ottenere prezzi elevati. Egli riteneva che l'adozione della produzione additiva potesse essere una soluzione, consentendo un'iterazione veloce dei progetti e la produzione completa delle componenti senza interrompere i fitti programmi di produzione CNC dell'azienda. A tal fine, ha investito in una Markforged X7, una stampante di livello industriale in grado di produrre parti in composito rinforzate con fibra di carbonio continua. Ha inoltre incoraggiato i suoi ingegneri a esplorare le possibilità offerte dall'Onyx, una resistente termoplastica sviluppata da Markforged, e dalle parti in metallo.

Un'opportunità per convalidare l'approccio "learn-by-doing" di Danos si è presentata quando un fornitore ha tentato di addebitare a Dixie una somma considerevole per le modifiche ingegneristiche apportate a un supporto per O-ring in nylon da 4,50 dollari. Il team di ingegneri Dixie ha migliorato il design dell'anello di supporto, lo ha prodotto sulla loro X7 e lo ha testato. Sono rimasti piacevolmente sorpresi dalle prestazioni delle componenti stampate in 3D alle pressioni operative richieste. Questo successo li ha spinti a produrre internamente le componenti a un costo di soli 47 centesimi l'una.

Dixie produce ora 400 O-ring a settimana utilizzando una flotta di dieci stampanti Onyx One. Questa esperienza ha convinto Danos e il suo team di ingegneri che la produzione additiva potrebbe svolgere un ruolo chiave nella realizzazione di componenti di produzione. 

Mentre ampliavano la loro base di conoscenze sulla produzione additiva, gli ingegneri Dixie si sono scontrati con i limiti delle prestazioni delle componenti stampate in 3D. Si sono chiesti fino a che punto potessero spingersi con il metallo, arrivando a produrre componenti di produzione utilizzando questa tecnologia all'avanguardia.

Investire in una stampante Markforged Metal X è stata una decisione facile per Danos. La Metal X, che offre la possibilità di produrre componenti di livello industriale, rappresentava la soluzione ideale per le esigenze di produzione in espansione di Dixie Iron Works. È più economica delle stampanti per fusione laser a letto di polvere (L-PBF) per metalli. Inoltre, la polvere metallica utilizzata è legata da un polimero, il che elimina la necessità di dispositivi di protezione individuale per proteggersi dall'esposizione a polveri libere potenzialmente pericolose.

Per di più, la Metal X utilizza lo stesso software Eiger delle stampanti Onyx One e X7 di Dixie, il che significa che il team di ingegneri non ha dovuto imparare un nuovo software di gestione delle stampe. Questa compatibilità ha semplificato l'integrazione della Metal X nei processi esistenti.

Danos non era preparato a quello che è successo dopo. I macchinisti dell'officina hanno visto la qualità delle parti metalliche stampate in 3D e hanno chiesto di poter programmare un periodo di tempo per la stampa di parti metalliche di produzione in bassi volumi, ovvero quelle che richiedono un tempo di configurazione molto complesso su una macchina CNC per produrre un numero ridotto di pezzi. 

L'eliminazione delle attrezzature e dei tempi di preparazione per queste componenti ha generato risparmi significativi. Il team di Dixie ha scoperto di poter lavorare in modo economicamente vantaggioso su componenti di produzione in bassi volumi su richiesta, senza mettere a dura prova le capacità di produzione CNC dell'azienda. La riprogettazione delle componenti per sfruttare appieno la produzione additiva ha generato ulteriori risparmi. 

Una componente che Dixie Iron Works sta utilizzando sulla Metal X è un fermo per valvola di ritegno a dardo. "Per via delle sue caratteristiche di flusso uniche, la lavorazione a macchina dall'acciaio inossidabile massiccio richiedeva molto tempo e denaro", ricorda Danos. "Abbiamo anche fatto la fusione, ma abbiamo dovuto produrre molto di più di quanto ci servisse per rendere questo approccio economicamente vantaggioso". Ora il team stampa questa componente, secondo le necessità, sulla Metal X.

La produzione ha un costo molto inferiore e Dixie Iron Works non ha più bisogno di immobilizzare denaro in magazzino per una componente in bassi volumi.

In un altro caso, il team ha riprogettato una componente piccola e complessa, precedentemente progettata per la lavorazione CNC, in modo da renderla più adatta al processo Metal X. Hanno consolidato un assemblaggio in una singola componente che utilizza il 75% di materiale in meno e può essere prodotta con una sola stampante. Inoltre, sono passati dall'acciaio al carbonio, che tendeva a corrodersi e a causare problemi di prestazioni, all'acciaio inossidabile 17-4PH. "Siamo riusciti a ridurre i costi di produzione da 20-30 dollari, compresa la manodopera, a 5 dollari di materiale", sottolinea Danos.

Il team di Dixie Iron Works utilizza la Metal X anche per produrre sistemi di presa resistenti all'usura per l'automazione industriale. "In un caso, abbiamo progettato e stampato pinze lunghe e sottili che dovevano essere realizzate in metallo per avere la durata richiesta", ha spiegato.

Nonostante il costo più elevato dei materiali delle parti in metallo stampate in 3D rispetto agli equivalenti lavorati a CNC, queste diventano meno costose se si considerano la programmazione delle macchine CNC, la configurazione, le attrezzature e i costi di manodopera degli operatori altamente qualificati. Ecco perché la progettazione per la stampa 3D è diventata uno dei principi fondamentali dello sviluppo dei prodotti e del miglioramento continuo alla Dixie Iron Works.

La Metal X ha ampliato notevolmente la capacità di Dixie Iron Works di progettare e produrre componenti in metallo e di raggiungere il livello di innovazione previsto da Danos. Un fattore importante del successo dell'azienda è la volontà di Danos di investire in attrezzature per la produzione additiva, insieme alla fiducia riposta nel suo team di massimizzare il loro potenziale.

Danos sta esplorando il potenziale delle stampanti a binder jetting per metalli, come la PX100 di Markforged. Questa tecnologia rafforzerebbe ulteriormente la capacità di Dixie di produrre parti finite attraverso la produzione additiva, consentendo una produzione in volumi più elevati, pur mantenendo l'efficienza del processo e i risparmi sui costi ottenuti con la Metal X.