Управление цепочкой поставок автомобилей: 3D-печать в Jasper Engines & Transmissions

В определенные моменты последних трех лет самым сложным товаром, который можно было достать, была не вакцина или тест на COVID-19, а доступный автомобиль. Дефицит компьютерных микросхем и перебои с поставками привели к торможению рынка новых автомобилей, а цены на подержанные машины резко возросли. Водителям приходилось довольствоваться имеющимся автомобилем, даже если это означало посещение местного механика. 

По мере того, как увеличивалось количество заказов на ремонт, 3D-печать помогла компании Jasper Engines & Transmissions, специализирующейся на восстановлении двигателей и трансмиссий, и работающей с тысячами независимых автосервисов по всей стране, решить проблему нехватки времени на ремонт двигателей и трансмиссий и помочь людям вернуться на дорогу. Компания JASPER ежемесячно продает около 7 тыс. трансмиссий и 5,5 тыс. двигателей, и чтобы справиться с этим объемом, она внедрила высокопроизводительную 3D-печать в своем производстве. 

Шейн Петти, инженер по разработке изделий в компании JASPER, использует принтеры Form 3+ и Fuse 1+ 30W, а также FDM-принтеры для создания различных деталей. 

"Мы делаем все - детали, которые идут в конечную продукцию, оснастку, быстрое прототипирование и запасные части для нашего оборудования", - говорит Петти. По мере роста компании инвестиции в 3D-печать также увеличивались, и команда Петти продолжает находить новые способы сокращения затрат и сроков выполнения заказов с помощью принтеров Formlabs.

Что такое восстановительное производство?

Компания JASPER поставляет компоненты трансмиссии, которые восстанавливаются с использованием новых и квалифицированных деталей. Они разбирают сердцевину, затем очищают и проверяют детали. При необходимости они вносят улучшения, устанавливают стандартный набор новых деталей, тестируют готовые изделия и занимаются их дистрибуцией по всей стране, используя собственный парк грузовых автомобилей. Имея 51 филиал в США, компания JASPER сотрудничает с тысячами независимых автосервисов. Их складские запасы насчитывают десятки тысяч наименований и охватывают большинство основных марок автомобилей, так что они готовы к любой работе. Когда установщик размещает заказ, JASPER отгружает продукцию из своих запасов, принимает вышедший из строя компонент и начинает процесс восстановления.

"Мы проверяем или тестируем каждый компонент трансмиссии или двигателя. Компоненты, не соответствующие нашим стандартам, заменяются. После сборки трансмиссии проходят динамометрические испытания, а бензиновые двигатели - испытания в режиме реального времени перед отправкой заказчику. Благодаря процессу восстановления мы можем взять вышедший из строя агрегат и изготовить такой, который соответствует или превосходит свои первоначальные характеристики", - говорит Петти.

Двигатели и трансмиссии, поставляемые компанией JASPER, отвечают самым высоким требованиям: гарантия на них составляет три года или 100 000 миль пробега и является более полной, чем у многих производителей комплектующих. Петти и его команда проводят обширные исследования и редизайны, чтобы убедиться, что их продукция соответствует этим стандартам. 3D-печать помогает им ускорить процесс итераций с помощью прототипов, измерительных приборов, приспособлений, испытательной оснастки и т.д.

Растущая внутренняя поддержка 3D-печати

Детали конечного использования, такие как этот держатель печатной платы (фото 1), могут быть разработаны с учетом индивидуальных особенностей компонентов и напечатаны в малых и средних тиражах, что позволяет компании JASPER сэкономить тысячи долларов на оснастке / Команда Петти может оптимизировать конструкцию таких компонентов для выемки секций (фото 2), сэкономив материал при сохранении прочности.

Для внедрения нового типа двигателя или трансмиссии команда собирает несколько образцов вышедших из строя агрегатов и приступает к разработке новых и усовершенствованных версий компонентов. В течение многих лет команда Петти использовала FDM 3D-принтеры для создания небольших прототипов. Несколько членов команды, которые также использовали FDM принтеры у себя дома, начали изучать другие типы технологий. Они поняли, что SLA 3D-печать может быть использована для производства некоторых деталей, которые обычно отливаются под давлением. 

В частности, в одном из проектов появилась возможность сэкономить тысячи долларов. Требовалось перепроектировать и изготовить небольшой компонент трансмиссии, но изготовление оснастки обошлось бы почти в 7 000 долларов. "Я мог легко оправдать затраты на Form 3+ стоимостью 5 000 долларов, и в первый же день я мог напечатать столько компонентов, что их хватило бы на год. Тогда я сказал: "Хорошо, что еще мы можем сделать с этим". Тогда мы начали находить нишевые вещи, которые можно печатать вместо того, чтобы платить за оснастку", - говорит Петти.

Широкие возможности и снижение затрат при использовании SLA позволили легко обосновать необходимость добавления SLS 3D-принтера Fuse 1+ 30W. В 2021 году команда интегрировала свой Fuse 1, а в 2022 году добавила Fuse 1+ 30W для увеличения производительности.

Вспомогательные средства для производства способствуют внутреннему взаимодействию

Напечатанные с помощью SLS печати приспособления, такие как эта монтажная оснастка (фото 1), помогают компании JASPER быстро и с минимальными затратами настраивать оборудование для оптимизации рабочего процесса в каждом новом проекте / Nylon 12 идеально подходит для изготовления прочных и надежных оснасток и приспособлений для восстановительного производства, а SLS процесс позволяет команде Петти повторно использовать неиспользованный порошок для следующей печати.

Большую роль в успехе Петти в области 3D-печати сыграло повышение уровня осведомленности и поддержки внутри компании JASPER. Выполняя проекты для различных подразделений компании, он смог донести до сотрудников, что лаборатория 3D-печати может работать с деталями конечного использования, инструментами, вспомогательными средствами производства, а также с прототипами. "У нашей команды технического обслуживания была шестерня, которую они не могли нигде заказать повторно; они принесли мне образец, и я смог нарисовать и сделать ее уже на следующий день. Таким образом, нам удалось сохранить работоспособность некоторых видов старого оборудования за счет производства пластмассовых шестерен и других деталей, которые больше не выпускаются производителем", - говорит Петти.

В другом проекте команда Петти смогла передать доказательство возможностей 3D-печати непосредственно его коллегам. Компания перешла на аккумуляторные ручные инструменты, но корпуса аккумуляторов постоянно ломались, иногда по 10-15 раз в неделю. За год им пришлось купить 600 замен, что потребовало значительных затрат. 

Команда Петти быстро переделала корпус аккумулятора, сделав его более прочным, и напечатала его на 3D-принтере серии Fuse. Детали ежедневно оказывались в руках у каждого, а прочность и качество напечатанных на SLS принтере деталей произвели впечатление на команды, которые раньше не знали о 3D-печати. "Мы смогли производить корпуса для аккумуляторов, которые служат дольше и при этом стоят дешевле, чем те, которые мы покупали. Эти корпуса используются во всей нашей компании, поэтому наши сотрудники стали больше знать о том, что мы можем производить с помощью 3D-печати. Это привело к значительному увеличению числа запросов на разработку и печать деталей или оснастки", - говорит Петти.

Напечатанные детали конечного использования сокращают сроки выполнения заказов

Команда Петти использует принтеры Form 3+ и Fuse 1+ 30W для разработки, итерации и проверки новых компонентов в восстановленных двигателях и трансмиссиях.

После успеха корпусов для аккумуляторов даже производственные команды стали запрашивать детали, напечатанные методом SLS. Прочность и долговечность Nylon 12 знакомы людям, работающим в автомобильной промышленности, и напечатанные из него детали собственного производства открыли им глаза на возможности серии Fuse.

"Стеклонаполненный нейлон - очень распространенный материал в автомобильных компонентах. Как только порошок Nylon 12 GF Powder стал доступен, это открыло более широкий спектр деталей, которые можно использовать в производстве", - говорит Петти.

Запросы на печать обрабатываются в соответствии с приоритетом. В первую очередь обрабатываются производственные детали, будь то двигатель или трансмиссия с длительным сроком изготовления или оборудование, вышедшее из строя и угрожающее потоку продукции. "Наша цель - не допустить перебоев в работе производственных линий. Если мы можем изготовить деталь или инструмент, который обеспечит бесперебойную работу линии, это будет нашим главным приоритетом", - говорит Петти.

Эволюция за пределы цепочки поставок

До пандемии пробки в порту или нехватка кремниевых чипов не влияли на решение о покупке нового автомобиля. Затем эти проблемы стали частью общественного дискурса, и автомобильная промышленность оказалась в центре внимания. Как OEM-производители, так и производители запчастей или восстановители стали в срочном порядке пытаться оказать услугу. 

Компания JASPER смогла сохранить производство и вернуть людей на дороги с высококачественными восстановленными трансмиссиями. Компания смогла сохранить своих заказчиков, оказавшись в ситуации, когда никто другой не мог этого сделать, и привлечь новых клиентов, которые оказались в затруднительном положении по вине своих постоянных поставщиков. "Последние несколько лет показали, как важно контролировать все возможные звенья цепи поставок, и 3D-печать стала для нас одним из таких звеньев. Пока наши принтеры работают нормально и у нас есть в наличии порошок, мы можем производить необходимые детали", - говорит Петти.  

Для поддержания такого уровня производительности команда использует 3D-печать на всех этапах работы, включая поддержание работоспособности собственного оборудования. "Будь то экономия десятков тысяч долларов на корпусах аккумуляторов или 3D-печать сменной шестерни для старой машины, для которой мы не могли найти запасных частей, 3D-печать помогает нам поддерживать производство", - говорит Петти.