Postęp technologiczny i zmieniające się wymagania rynkowe sprawiają, że przedsiębiorstwa nie mogą stać w miejscu i muszą się stale rozwijać. Istotne jest m.in. ciągłe ulepszanie stosowanych metod produkcyjnych albo stawianie na całkowicie nowe technologie wytwórcze. Często pojawia się dylemat, którą z dostępnych technik produkcyjnych wybrać. Sukces może zapewnić korzystanie z różnych technologii i elastyczne przełączanie się między nimi, a także zmienianie harmonogramu produkcyjnego zależnie od potrzeb rynkowych.

Połączyć wytwarzanie przyrostowe z formowaniem wtryskowym

Formowanie wtryskowe i wytwarzanie przyrostowe należą do najpopularniejszych obecnie metod przetwórstwa tworzyw sztucznych. W pierwszej z tych technologii formowanie tworzyw odbywa się poprzez wtryskiwanie uplastycznionego tworzywa do formy o ustalonym kształcie, w której ono zastyga. Formowanie wtryskowe pozwala na uzyskanie elementów o skomplikowanej budowie i jest metodą o wysokiej powtarzalności.

Natomiast wytwarzanie przyrostowe (addytywne) ma nazwę związaną z tym, że produkcja odbywa się poprzez nakładanie kolejnych cienkich warstw jedna na drugą. Również ta metoda pozwala uzyskiwać skomplikowane kształty, które często są nieosiągalne w innych technikach wytwarzania.

Bardzo często obie powyższe technologie wytwarzania traktuje się jako konkurencyjne metody przetwarzania tworzyw sztucznych. Produkcję addytywną przedstawia się jako przełomową technologię produkcyjną, która z czasem będzie wypierać inne metody wytwarzania. Natomiast z formowanie wtryskowe jest technologią stosowaną w przemyśle już od prawie 100 lat. Jest więc metodą dobrze znaną i wykorzystywaną do masowej produkcji w różnych branżach.

Specjaliści od przetwórstwa tworzyw sztucznych z KraussMaffei i Additive Minds przekonują, że zdecydowanie możliwe jest elastyczne łączenie obu tych technologii. Takie podejście określają mianem „zaawansowanej produkcji”. 

Osoby zarządzające w przedsiębiorstwach powinny mieć możliwość wyboru między formowaniem wtryskowym a produkcją przyrostową w oparciu o określone kryteria. Kryteria te powinny jednoznacznie wskazywać – w oparciu np. o czynniki technologiczne lub ekonomiczne – która z tych dwóch technologii jest w danym momencie bardziej wskazana.

Możliwe są 4 główne scenariusze wyboru odpowiedniej technologii:

• Użycie wytwarzania przyrostowego do szybkiego prototypowania, a następnie formowania wtryskowego do produkcji masowej.
• Obie technologie są odpowiednie pod względem technicznym, natomiast kryteria ekonomiczne decydują o tym, przy jakiej wielkości produkcji należy przejść z wytwarzania przyrostowego na formowanie wtryskowe.
• Zarówno kryteria ekonomiczne, jak i technologiczne przemawiają za stosowaniem wytwarzania przyrostowego.
• Zarówno kryteria ekonomiczne, jak i technologiczne przemawiają za stosowaniem formowania wtryskowego (np. przy zautomatyzowanej produkcji masowej).

W zależności od wybranego scenariusza, ale również cyklu życia produktu, wskazane może być użycie jednej konkretnej techniki produkcyjnej. Natomiast w niektórych sytuacjach obie technologie mogą się uzupełniać, więc można stosować je zamiennie.

Uwarunkowania ekonomiczne i techniczne

Wybór metody przetwórstwa tworzyw sztucznych dla konkretnego przypadku powinien być poprzedzony odpowiednią analizą wszystkich czynników, jakie mogą wpływać na dany proces. Chodzi bowiem o to, żeby w każdym przypadku metoda wytwórcza była dobrana optymalnie.

Wszystkie kryteria można podzielić według 3 głównych grup – kryteria ekonomiczne, kryteria techniczne i gotowość organizacyjna przedsiębiorstwa.

Pierwszym krokiem powinna być ocena każdego przypadku z ekonomicznego i technicznego punktu widzenia. Kryteria ekonomiczne obejmują m.in. wielkość produkcji, etap w cyklu życia produktu, kustomizację produkcji czy wymagany czas oczekiwania na części. 

Z kolei do kryteriów technicznych zaliczymy takie cechy, jak wielkość wytwarzanego elementu, wymagana jakość uzyskanej powierzchni, dopuszczalna tolerancja, różne normy dotyczące wytwarzanego produktu, a także materiał, z jakiego będzie produkowany element.

Każda pojedyncza cecha może, choć nie musi, predysponować jedną z technologii. Im większa będzie np. wielkość produkcji, tym bardziej opłacalne będzie formowanie wtryskowe. Technologia ta będzie zalecana także przy masowej produkcji, przy produkcji większych detali, konieczności uzyskania lepszej jakości detalu czy spełniania ściśle określonych norm.

W niektórych skrajnych przypadkach przedsiębiorca może nie mieć wyboru. Z ekonomicznego punktu widzenia całkowicie nieopłacalna jest technologia wytwarzania przyrostowego w produkcji wielkoseryjnej (ponad 500 tys. sztuk rocznie). W tym przypadku korzyści kosztowe w zakresie oprzyrządowania i produktywności byłyby dużo większe przy zastosowaniu formowania wtryskowego.
 
Natomiast z technicznego punktu widzenia należy wybrać formowanie wtryskowe do produkcji elementów, których wymiary są większe niż 300×300×400 mm. Z kolei jeśli konkretny przypadek wymaga zindywidualizowanej produkcji masowej, wówczas koszty wytwarzania przyrostowego byłyby sporo niższe w porównaniu z kosztami produkcji przy użyciu formowania wtryskowego.

Gotowość organizacyjna przedsiębiorstwa

Wyboru technologii wytwarzania nie powinno się jednak dokonywać wyłącznie na podstawie technicznych i ekonomicznych kryteriów. Ważnym aspektem, który również każdorazowo musi być brany pod uwagę, jest tzw. gotowość organizacyjna przedsiębiorstwa. Można ją definiować jako stopień przygotowania do użycia każdej z dwóch technologii, a także przełączania się między nimi.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Firmy

igus wyprodukował 2500 przyłbic metodą formowania wtryskowego

Dzięki formowaniu wtryskowemu ponad 2500 przyłbic opuszcza biuro igus Polska, zapewniając bezpieczeństwo pracowników opieki medycznej oraz placówek oświatowych.

Inne

Połączone rozwiązanie do produkcji przyrostowej

Drukarka do metalu AM Cube 3D była prawdziwym hitem na Open House Online w zeszłym roku, dzięki opatentowanej technologii umożliwiającej napawanie laserowe z użyciem obu rodzajów materiału wsadowego – drutu i proszku. Nowoczesny system wytwarzania przyrostowego sprawdził się od tego czasu u klientów z przemysłu. Kolejną nowością jest kompleksowa dokumentacja danych procesowych za pośrednictwem DataLine AM oraz możliwość rejestrowania procesu spawania w czasie rzeczywistym za pomocą cyfrowego systemu VisioLine AM.

Kryterium to jest oceniane na podstawie następujących cech: 

• zaawansowanie technologiczne przedsiębiorstwa i 
• poziom wiedzy na temat technologii formowania wtryskowego i produkcji addytywnej, 
• ryzyko wynikające ze zmiany technologii, 
• otwartość na nowe technologie,
• kultura organizacyjna.

Niska gotowość organizacyjna oznacza, że firma specjalizuje się jedynie w formowaniu wtryskowym albo tylko w wytwarzaniu addytywnym. Ma więc odpowiednie zdolności produkcyjne, know-how i doświadczenie w obsłudze jednej technologii.

Natomiast wysoka gotowość organizacyjna oznacza, że firma specjalizuje się w obu technologiach. Może więc płynnie przechodzić między konwencjonalną a zaawansowaną technologią przetwarzania tworzyw sztucznych. Ma dzięki temu niezbędne doświadczenie we wszystkich materiałach i dogłębną wiedzę na temat procesów obu technologii wytwarzania. Zna także wydajność produkcyjną możliwą w każdym przypadku. Decyzja o zastosowaniu jednej lub drugiej technologii zależy od wymagań stawianych gotowej części i od fazy cyklu życia produktu.

Im bardziej przedsiębiorstwo jest w równym stopniu przygotowane do produkcji części z wykorzystaniem formowania wtryskowego lub wytwarzania addytywnego, tym wyższy jest jego poziom gotowości organizacyjnej. Oznacza to, że przedsiębiorstwo jest bardziej elastyczne w podejmowaniu decyzji, a koszt jednej części dla wytwarzania addytywnego i formowania wtryskowego jest taki sam lub na podobnym poziomie. Zakładając również, że spełnione są także wymagania techniczne, pod uwagę przy podjęciu decyzji będą brane inne czynniki.

Zalety elastycznego wyboru technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych:

• skrócenie czasu wprowadzania produktu na rynek,
• większa elastyczność w zwiększaniu produkcji seryjnej i możliwość zdecentralizowania produkcji,
• przesunięcie z kosztów inwestycyjnych na koszty operacyjne,
• poprawa kosztów produkcyjnych dzięki wysokiej wydajności w danym przypadku zastosowania.

Żeby przedsiębiorstwo mogło uzyskać największe korzyści z zamiennego stosowania obu technologii, powinno się charakteryzować:

• pełnym rozumieniem obu technologii produkcyjnych, 
• ugruntowaną kulturą organizacyjną, tj. chęcią wypróbowania nowych pomysłów i eksperymentowania z materiałami,
• rozumieniem potencjalnego ryzyka, które wiąże się ze zmianą technologii,
• ustalonymi wewnętrznymi standardami i procedurami użycia obu technologii,
• gotowością do uwzględnienia w procesie decyzyjnym bardziej złożonych czynników (tj. takich, które wykraczają poza czysto ekonomiczną i techniczną analizę).

Wytwarzanie przyrostowe i formowanie wtryskowe to dwie technologie przetwarzania tworzyw sztucznych, które mogą się uzupełniać. Formowanie wtryskowe jest uznaną technologią, która umożliwia użytkownikom ekonomiczną produkcję części z tworzyw sztucznych w partiach o wielkości do 10 mln sztuk przy użyciu szerokiej gamy materiałów.

Z kolei wytwarzanie przyrostowe umożliwia przedsiębiorcom ekonomiczną produkcję części w zindywidualizowanej produkcji masowej, o złożonych strukturach geometrycznych, a także w małych partiach (do 200 tys. sztuk) i w ramach całkowicie cyfrowego łańcucha wartości.

Projektanci, menadżerowie produktu i osoby odpowiedzialne za technologię często decydują się jednak na konkretną technologię produkcji tworzyw sztucznych dla danej części lub są już przywiązani do danego procesu. Powodów jest wiele: przyzwyczajenie, brak odpowiedniej wiedzy, brak zasobów lub niechęć do zmian. 

Warto jednak poszerzać zdolności produkcyjne przedsiębiorstwa. Możliwość wyboru między formowaniem wtryskowym a wytwarzaniem przyrostowym w zależności od konkretnego przypadku i cyklu życia produktu to bowiem dodatkowe korzyści dla przedsiębiorstwa. Taką wartością dodaną może być np. niższy koszt produkcji, większa elastyczność i szybsze reagowanie na zmieniający się popyt rynkowy. Możliwość dowolnego wyboru metody wytwarzania pozwala też kompensować wady drugiej technologii zależnie od etapu cyklu życia produktu.

Artykuł powstał na podstawie materiałów firmy KraussMaffei Technologies.