หนึ่งในสามของรถยนต์ใหม่ที่ออกจากสายการผลิตในปัจจุบันมีชิ้นส่วนที่ผลิตโดย Brose
ซึ่งเป็นหนึ่งใน ห้าบริษัทซัพพลายเออร์ยานยนต์ที่ดำเนินกิจการโดยครอบครัวที่ใหญ่ที่สุดในโลก
Brose ก่อตั้งขึ้นเมื่อกว่า 100 ปีที่แล้ว ในกรุงเบอร์ลินโดย Max Brose และเติบโตจากธุรกิจค้าชิ้นส่วนอุปกรณ์เสริมสำหรับรถยนต์ จนกลายเป็น ผู้นำตลาดด้านระบบเมคคาทรอนิกส์ ผลิตภัณฑ์หลักของบริษัท ได้แก่ ระบบที่นั่ง ฝาท้าย และประตูรถยนต์ ซึ่งออกแบบและผลิตให้กับบริษัทรถยนต์ชั้นนำ เช่น BMW, Volvo, Ford, Mercedes, Jeep และอีกมากมาย
การเติบโตอย่างมั่นคงของ Brose และความร่วมมือระยะยาวที่ประสบความสำเร็จกับบริษัทรถยนต์ OEM เหล่านี้ ส่วนหนึ่งมาจาก ความมุ่งมั่นในการพัฒนาและนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง โดย เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วนของ Brose ซึ่งช่วยให้บริษัทสามารถปรับตัวและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมยานยนต์ที่เติบโตอย่างรวดเร็ว
เรามีโอกาสเยี่ยมชม Brose North America ซึ่งเป็นสำนักงานใหญ่ใน Auburn Hills, Michigan รวมถึง Brose New Bostonใน New Boston, Michigan ซึ่งเป็นหนึ่งในโรงงานผลิตชิ้นส่วนสำหรับใช้งานจริงที่ใหญ่ที่สุดของ Brose เพื่อศึกษาว่าพวกเขานำ เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ Stereolithography (SLA) และ Selective Laser Sintering (SLS) มาใช้ในกระบวนการผลิตอย่างไร
เมื่อต้นแบบไม่ได้เป็นเพียงแค่ชิ้นงานเดียว
การสร้างต้นแบบ (Prototyping) เป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่เหมาะสมและคุ้นเคยที่สุดสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ โดยที่ Brose ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็น Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA), และ Selective Laser Sintering (SLS) ในการผลิตต้นแบบ อย่างไรก็ตาม ปริมาณการผลิตต้นแบบของ Brose ไม่ได้จำกัดเพียงแค่ชิ้นงานทดสอบไม่กี่ชิ้นเท่านั้น แต่มีปริมาณที่มากกว่าที่คาดไว้
สำหรับ Brose ปริมาณการผลิตต้นแบบโดยทั่วไปอยู่ที่ 500 ถึง 1,000 ชิ้น
“เรานำการพิมพ์ 3 มิติไปใช้ในระดับที่ใหญ่ขึ้น โดยคำว่า ‘ต้นแบบ’ สำหรับเราหมายถึงการพิมพ์ชิ้นส่วนหลายร้อยชิ้น ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับจำนวนการทดสอบที่เราต้องทำ เราไม่เพียงต้องปฏิบัติตามมาตรฐานภายในและภายนอกเท่านั้น แต่ยังต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของภาครัฐด้วย ซึ่งแน่นอนว่าจำเป็นต้องผลิตชิ้นส่วนจำนวนหนึ่ง และโดยปกติแล้วจะอยู่ที่ประมาณ 700-800 ชิ้นสำหรับการสร้างต้นแบบ” Schulz กล่าว
การผสานเทคโนโลยี SLA และ SLS สำหรับต้นแบบปริมาณมาก
เมื่อชิ้นส่วนมี ความซับซ้อน ขนาดใหญ่ขึ้น และต้องการปริมาณมากขึ้น Brose จึงใช้ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ SLS จากซีรีส์ Fuse ทั้งสามเครื่องสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตจริง การพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS ที่มี แท่นพิมพ์แบบรองรับตัวเอง (self-supporting print bed) ช่วยให้สามารถพิมพ์งานได้เต็มพื้นที่ในแต่ละรอบการผลิต และด้วยความแข็งแรงรวมถึงคุณสมบัติทางกลของไนลอนที่ผ่านกระบวนการ Sintering ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ใช้งานจริง
ในโครงการล่าสุด ทีม Additive Technology ของ Brose ได้ใช้ทั้งเทคโนโลยี SLA และ SLS เพื่อสร้างต้นแบบแผ่นรองรับระบบกันสะเทือนของเบาะรถยนต์ (seat suspension mat) โดยพวกเขา พิมพ์ชิ้นส่วนที่โปร่งแสงและยืดหยุ่น ด้วย Durable Resin บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ SLA จากซีรีส์ Form และพิมพ์ ท่อเชื่อมต่อของแผ่นรองรับ ด้วย Nylon 12 GF Powder บนเครื่องพิมพ์ SLS จากซีรีส์ Fuse
สำหรับต้นแบบแผ่นรองรับแต่ละชิ้น ประกอบด้วย 6 ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย SLS และ 3 ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย SLA แต่โดยรวมแล้ว ทีมงานได้ประกอบต้นแบบทั้งหมด 150 ชิ้น เพื่อนำไปทดสอบเป็นส่วนหนึ่งของการประกอบเบาะรถยนต์แบบสมบูรณ์
ด้วยเครื่องมือสร้างต้นแบบที่มีอยู่ในโรงงาน Brose สามารถออกแบบ ทดสอบ และปรับปรุงชิ้นส่วนสำคัญในระบบเบาะรถยนต์ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาการขึ้นรูปเครื่องมือ (tooling) หรือการจ้างผลิตภายนอก
เครื่องมือช่วยการผลิตช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต
เทคโนโลยี การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) ไม่ได้ถูกใช้เพียงแค่สำหรับการสร้างต้นแบบที่ Brose เท่านั้น แต่ยังถูกนำไปใช้ในทุกแผนกภายใต้โครงการ “Plant Goes Additive” ซึ่งเปิดตัวในปี 2022
การผลิตยานยนต์เป็นกระบวนการที่ต้องดำเนินไปอย่างต่อเนื่องและมีการควบคุมอย่างเข้มงวด ทุกขั้นตอนของกระบวนการถูกออกแบบให้มีความกระชับและปรับปรุงให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด ทั้งในด้านความปลอดภัยและคุณภาพของผลิตภัณฑ์
การใช้ 3D Printing ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการเชื่อมโลหะ
ชิ้นส่วนโลหะเป็นองค์ประกอบสำคัญในทุกขั้นตอนของห่วงโซ่อุปทานในอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระบวนการเชื่อม (Welding) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการประกอบ
ที่ Brose North America ซึ่งเป็นที่ตั้งของทีม Additive Technology และศูนย์ปฏิบัติการเครื่องพิมพ์ SLA และ SLS หุ่นยนต์เชื่อมต้องเปลี่ยนไปมาระหว่างสายการผลิตต่างๆ อย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ในโรงงานผลิตปกติ เครื่องเชื่อมจะถูกตั้งค่าให้ทำงานกับสายการผลิตเพียงสายเดียว แต่ที่สำนักงานใหญ่ มีหุ่นยนต์เชื่อม 2 ตัว ที่ต้องรองรับการเชื่อมต้นแบบเบาะรถยนต์จากทุกสายการผลิต
ทุกครั้งที่หุ่นยนต์ต้องเปลี่ยนไปทำงานกับสายการผลิตใหม่ แผนกเชื่อมจำเป็นต้อง ตั้งค่าพารามิเตอร์ใหม่ทั้งหมด โดยปกติแล้ว การตั้งค่าหุ่นยนต์เชื่อมด้วย รางโลหะต้นแบบ (Prototype Metal Rails) เป็นกระบวนการที่ มีต้นทุนสูง และมักไม่มีรางโลหะพร้อมใช้งานเมื่อสถานีเชื่อมพร้อมสำหรับการตั้งค่าอุปกรณ์
การพิมพ์ 3 มิติเป็นโซลูชันที่ รวดเร็วและคุ้มค่ากว่า โดยสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ใช้สำหรับการตั้งค่าการเชื่อมได้อย่างแม่นยำ ช่วยลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการตั้งค่าอุปกรณ์เชื่อม
**”เครื่องพิมพ์ Formlabs 4L รุ่นใหม่ช่วยให้เราสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เราใช้ Form 4L ในการพิมพ์ชิ้นส่วนสำหรับตั้งค่าเซลล์เชื่อมของเราได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง แทนที่จะต้องรอข้ามคืน สิ่งนี้ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมของ Brose สามารถตั้งโปรแกรมหุ่นยนต์ได้ล่วงหน้าก่อนที่ชิ้นส่วนโลหะจากกระบวนการปั๊มขึ้นรูปจะมาถึง
ด้วยวัสดุ Fast Model Resin รุ่นใหม่ เราได้รับรายละเอียดที่คมชัดและความแข็งแรงที่ต้องการ ในเวลาที่รวดเร็วกว่าเดิม“**
–Matthias Schulz, Manager
Seat Prototyping, Brose North America