Inhouse-Produktion: Der Fuse 1 baut seine eigenen Teile

Der Fuse 1 druckt Endverbrauchsteile direkt.

Ein IR-Sensor-Purge, gefertigt aus Nylon 12 Pulver, wurde auf dem Fuse 1 produziert.

Den Fuse 1 zu bauen war eine Ingenieursleistung. Industrielle Performance in einem erschwinglichen, schlanken Desktop-Selektives-Lasersintern (SLS) Drucker zu liefern, erforderte Jahre akribischen Designs und Engineerings.

Formlabs Ingenieure nutzten den Fuse 1 selbst als Prototyping-Tool. Heute enthält jede an Kunden versandete Einheit multiple Produktionsparts, die auf der Maschine mit Nylon 12 Pulver gedruckt wurden.

Laut Seth Berg, Engineer Program Manager für den Fuse 1, bot die Nutzung des SLS-Druckers zum Prototypen und Produzieren von Endverbrauchsteilen drei Schlüsselvorteile:

• Freiheit, komplexe Geometrien ohne interne Supportstrukturen zu erstellen.
• Verkürzte Lieferketten durch Inhouse-Handling von Prototyping und Produktion.
• Eliminierung von Outsourcing, was erschwingliche Small-Batch-Produktion mit vielseitigem Nylon 12 Material ermöglicht.

SLS Prototyping und Inhouse-Produktion: IR-Sensor-Purge fertigen

Seth Berg diskutiert Druck von Endverbrauchsteilen auf dem Fuse 1.

Wenn Kunden einen neuen Fuse 1 und die Fuse Sift Nachbearbeitungseinheit installieren, realisieren sie vielleicht nicht, dass fünf distinkte Teile auf dem Drucker selbst gedruckt wurden. Unter diesen exemplifiziert der IR-Sensor-Purge eine Komponente, ideal für Small-Batch-Produktion mit Inhouse-SLS-Druck.

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung des Fuse 1 war die präzise Messung und Balancierung der internen Temperatur der Build Chamber. Berg erklärte, dass das Team ein individuelles IR-Sensor-Purge benötigte, um Wärme im Print Bay zu regulieren. Da Temperaturkontrolle so sensitiv war, wurden Dutzende Prototypen erwartet, bevor das optimale Purge-Design gefunden war. Outsourcing oder Spritzguss wären aufgrund der benötigten Iterationen unpraktisch gewesen, also wandte sich das Team ihren Beta-Fuse-1-Einheiten, angetrieben von Nylon 12 Pulver, für sowohl Prototyping als auch Produktion zu. „Wir brauchten eine 3D-Drucktechnologie, die Geometrie nicht constrainierte oder unerwünschte Support-Spitzen an glatten Luftstromoberflächen hinzufügte, also war SLS die einzige viable Option“, sagte Berg.

Mit frühen Produktionseinheiten designte, testete und fertigte das Team letztlich Custom-Teile im Maßstab, was den rechtzeitigen Launch des Fuse 1 ermöglichte. Im Laufe der Zeit wurden weitere Teile – Türgriffe, IR-Griffe, Fuse Sift Griffe – Inhouse auf Beta-Einheiten produziert. Heute enthält jeder versandete Fuse 1 multiple Produktionsparts, die direkt auf einem Fuse 1 gedruckt wurden. „Wir testeten diese Parts rigoros, indem wir fast 50 Drucker am Hauptquartier nonstop betrieben, um tausende Stunden Druckzeit zu generieren“, notierte Berg.

Nach Verfeinerung Dutzender Prototypen finalisierte das Team das IR-Sensor-Purge-Design und transitionierte nahtlos vom Prototyping zur Small-Batch-Produktion auf denselben Druckern. Tausende Teile werden wöchentlich gedruckt, was die Marktreife der Maschine validiert. „Bei Formlabs priorisieren wir Produktzugänglichkeit – sowohl im Preis als auch in der Wartung. Zu sehen, wie der Fuse 1 sowohl als Prototyping-Powerhouse als auch als Vollzeit-Produktionsmaschine fungiert, ist hochgradig befriedigend“, fügte Berg hinzu.

Dank des dichten Bauvolumens des Fuse 1 kann ein einzelner Druckzyklus 12 IR-Sensor-Purges produzieren. Für kleinere Teile wie den IR-Sensor-Handle steigt diese Zahl auf 60 pro Zyklus. Während Inhouse-3D-Druck noch nicht kosteneffizient für Massenproduktion von Millionen Teilen ist, bietet das Betreiben mehrerer Maschinen im Tandem eine exzellente Lösung für kleine und mittlere Batchgrößen. Der IR-Sensor-Handle verbraucht 22 g Pulver, kostet 2 $ pro Teil; der Haupt-IR-Sensor-Purge nutzt 70 g, kostet ca. 7 $ pro Teil.

„Den Fuse 1 Inhouse zu haben, resulted absolut in einem IR-Sensor-Purge, der effektiver funktionierte, weil wir schnell iterieren und zahlreiche Designs testen konnten. Wir bewegten uns dann direkt in die Produktion mit demselben Material“, sagte Berg. Dies eliminierte die Notwendigkeit, Toleranzen zwischen Prototyping und Produktion anzupassen.

Seth Berg

Den Fuse 1 Inhouse zu haben, resulted absolut in einem IR-Sensor-Purge, der effektiver funktionierte, weil wir schnell iterieren und zahlreiche Designs testen konnten. Wir bewegten uns dann direkt in die Produktion mit demselben Material.

Ohne den Fuse 1, merkte Berg an, wäre das Team gezwungen gewesen, SLS-Services auszulagern. „Hätten wir den Fuse 1 nicht Inhouse gehabt, hätten wir SLS-Teile an ein Service Bureau ausgelagert, mehr bezahlt und länger gewartet. Der Fuse 1 druckt industriequalitative Endverbrauchsteile Inhouse zu einem Bruchteil von Preis und Zeit“, sagte er.

Berg ist zuversichtlich, dass diese Teile zuverlässig in ihrer Applikation performen, da jeder versandete Fuse 1 Teile enthält, die auf der Maschine gedruckt wurden. Der IR-Sensor-Purge, IR-Handle, Türgriff und Interlock-Magnetabdeckung wurden alle durch den Fuse 1 ermöglicht.

Nylon 12 Pulver für Endverbrauchsteile

Das erste Material, das Formlabs für den Fuse 1 lancierte, ist Nylon 12 Pulver – ein hochfähiges Material für funktionales Prototyping und Endverbrauchproduktion komplexer Assemblies mit hoher Umweltstabilität.

Während andere 3D-Druckprozesse Endverbrauchsteile produzieren können, bietet SLS distinct Vorteile. SLS-Teile halten tendenziell länger, besonders unter täglichem Handling oder Nutzung. Im Vergleich zu Stereolithografie-Materialien zeigen Nylon 12 Drucke längere Lebensdauer, niedrigen Creep, überlegene Verschleiß-, Chemikalien- und UV-Beständigkeit. „Fast alle Endverbrauchsteile müssen tough und resistent gegen Temperatur und Impact sein. Nylon trifft den Sweet Spot über diese Materialeigenschaften. Wenn Sie an eine Applikation denken, wo ein Teil genutzt wird, ist Nylon fast immer die richtige Wahl“, erklärte Berg.

Ein bemerkenswertes Feature von SLS-Pulverdruck ist die Fähigkeit, Teile ohne interne Supportstrukturen zu produzieren. Andere Prozesse erfordern Supports für interne Vertiefungen und Öffnungen, was Design-Constraints und Post-Production-Zeit hinzufügt. SLS eliminiert dieses Issue, was komplexe Teile mit reduziertem Post-Production-Aufwand ermöglicht.

Schließlich erlaubt Nylon 12 dem Fuse 1, mit bis zu 70 % recyceltem Pulver zu drucken, ein signifikanter Vorteil für sowohl Prototyping als auch Produktion. Bergs Team identifizierte dies als Kerngrund, warum der Fuse 1 eine wettbewerbsfähige Produktionsoption ist: „Alle auf dem Fuse 1 gedruckten und installierten Teile nutzen 70 % wiederverwendetes Pulver. Das ist eines der Geheimnisse, die Inhouse-Fertigung kosteneffizient machen.“ Er fügte hinzu: „Wir nutzten recyceltes Pulver nicht nur für Prototypen. Auf der Produktionslinie wird jedes Teil mit 70 % recyceltem Pulver gedruckt, was Endverbrauchsteile liefert, die sowohl nachhaltig als auch ökonomisch sind.“

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Nylon 12 Pulver

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Der Fuse 1: Jetzt Versandbereit

Formlabs designed additive Workflows, die industrielle 3D-Druckqualität für Unternehmen aller Größen zugänglich machen. Der Fuse 1 und Fuse Sift befähigen Teams, Design zu kontrollieren, produktionsreife Nylon-Teile Inhouse zu drucken, Durchsatz zu erhöhen und industrielles SLS 3D-Druck auf den Benchtop zu bringen – zu einem Einstiegspreis. All diese Elemente – Vielseitigkeit von Nylon 12 und die einzigartigen Vorteile von SLS – halfen Berg und dem Engineering-Team, einen besseren Fuse 1 zu schaffen.

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