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OECHSLER e Carbon, un potente team nella stampa 3D di polimeri

Come le aziende stanno raggiungendo tassi di produzione di oltre un milione di parti stampate in 3D all'anno

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Fondata nel 1864, OECHSLER con sede in Germania, vanta oltre un secolo di esperienza nella produzione di parti e prodotti in plastica. Questa pratica di lunga durata ha fornito una solida base per l’attuale offerta dell’azienda, che consiste in una delle catene di produzione di stampa 3D di polimeri più robuste esistenti. 

Ansiosi di scoprire di più su come OECHSLER è arrivata a questo punto e su come si è evoluto il suo viaggio con la stampa 3D, abbiamo parlato con Markus Bischoff, Vice President of Sales, Sporting Goods and Additive Manufacturing di OECHSLER AG. Abbiamo anche avuto l’opportunità di ascoltare Joe Batdorf, Direttore della produzione DLS di Carbon, la società che è stata fondamentale per le attività di AM di OECHSLER.

Una breve introduzione

OECHSLER è stata fondata da Mattias Oechsler ad Ansbach, nella Media Franconia, ed era inizialmente concentrata sulla produzione di bottoni. Nel corso degli anni, è cresciuta da queste radici più umili fino a diventare una delle aziende leader nel settore della tecnologia della plastica, fornendo parti e servizi end-to-end a clienti in molti settori, tra cui automobilistico, sportivo e di consumo, medico e industriale. L’azienda oggi gestisce sei stabilimenti di produzione (in Germania, Cina, Romania, Messico e Vietnam) e impiega circa 3.000 persone in tutto il mondo.

Sebbene la maggior parte della produzione di OECHSLER nel corso dei decenni si sia basata sui processi di stampaggio a iniezione, la produzione additiva è diventata qualcosa di rivoluzionario negli ultimi anni. “In qualità di azienda di lavorazione della plastica, ci occupiamo del tema della stampa 3D sin dalle prime fasi”, spiega Bischoff. “È iniziato più di 15 anni fa, ma per molto tempo si è limitato agli strumenti rapidi e alla prototipazione rapida”.

Nel 2016, tuttavia, OECHSLER ha collaborato con un’azienda che avrebbe cambiato la sua prospettiva sulla stampa 3D e le sue ambizioni intorno alla tecnologia. “Il carbonio è stato introdotto in OECHSLER da un OEM globale di articoli sportivi e abbiamo deciso di collaborare con lo scale-up di un progetto di produzione ad alto volume”, rivela Batdorf. “Nel tempo, Carbon ha trasferito la tecnologia di produzione DLS a OECHSLER e abbiamo lavorato insieme per industrializzare il processo di produzione”.

Una coppia di potere AM

Il processo Carbon Digital Light Synthesis (Carbon DLS) si è rivelato un punto di svolta per OECHSLER, segnando la prima volta che l’azienda ha visto veramente il potenziale di produzione in serie del polimero AM. Bischoff elabora: “A livello tecnologico, OECHSLER è un produttore di serie/di massa, quindi analizziamo sempre la scalabilità delle tecnologie. Una volta compreso il potenziale di produzione di massa della tecnologia DLS di Carbon nel 2016/17, abbiamo iniziato a investire tempo, impegno e risorse. Fortunatamente, i nostri sforzi in quel momento erano accompagnati da un promettente progetto per i clienti”. 

La tecnologia DLS di Carbon si adatta alla produzione per una serie di motivi. Come spiega Batdorf: “Il processo DLS consente a ingegneri e progettisti di iterare più velocemente, fornire progetti con meno rischi e reinventare radicalmente i loro prodotti introducendo parti consolidate, geometrie impossibili e reticoli programmabili. La tecnologia produce proprietà meccaniche isotropiche coerenti e prevedibili, creando parti solide all’interno come parti stampate a iniezione. Inoltre, la tecnologia del carbonio produce parti completamente dense”.

“Tutti questi fattori sono stati presupposti fondamentali per la produzione di massa”, aggiunge Bischoff. “Inoltre, il processo è estremamente competitivo in termini di velocità di stampa e qualità del prodotto”.

La combinazione della tecnologia di Carbon e dell’esperienza di produzione di OECHSLER si è dimostrata potente e le aziende hanno creato con successo una soluzione robusta e scalabile per la produzione in serie. “Raggiungere questo obiettivo è stato possibile solo costruendo fiducia reciproca e condividendo il know-how”, continua Bischoff. “I dipendenti di Carbon e OECHSLER hanno lavorato insieme in team interaziendali per perseguire un obiettivo chiave: la realizzazione di una delle più grandi produzioni in serie nella produzione additiva basata su polimeri”.

Oggi, OECHSLER gestisce oltre 150 stampanti 3D in tutto il mondo e ha prodotto ininterrottamente oltre 1 milione di componenti stampati in 3D all’anno dal 2019. “OECHSLER comprende fondamentalmente la produzione additiva come un processo di produzione in serie”, afferma Bischoff. “Ciò significa che siamo attualmente in grado di offrire ai nostri clienti tutti i servizi lungo l’intera catena del valore, dall’idea del prodotto, allo sviluppo del prodotto, del processo e del materiale fino alla produzione in serie globale”.

Le sfide della produzione in serie

Ovviamente non è stata una passeggiata raggiungere questo livello di produzione in serie. Sia Carbon che OECHSLER hanno lavorato instancabilmente per convalidare e ottimizzare il processo di produzione in modo che milioni di parti fossero realizzabili. “La sfida principale era scalare e stabilizzare il processo di produzione”, osserva Bischoff. “Mentre prima che il processo fosse progettato per la produzione di diverse centinaia di parti, doveva essere ripensato per ottenere la produzione di milioni”.

“Il processo di stampa effettivo rappresenta circa il 50% della catena di produzione. Ciò significava che dovevamo riprogettare i processi pre e soprattutto post. Poiché OECHSLER ha una profonda conoscenza della creazione e del ridimensionamento delle produzioni mentre Carbon è esperta sulla tecnologia e del loro processo, abbiamo beneficiato molto dalla collaborazione e dalle sinergie. In definitiva, la sfida principale era passare da un “proof-of-concept” alla produzione in serie. Scalare da 100 a 100.000 è la sfida; scalare da 100.000 a 1 milione è un’attività come al solito per OECHSLER al giorno d’oggi”.

La maggior parte di questo lavoro di base è stata intrapresa presso le strutture tedesche di OECHSLER, dove i team sono specializzati nello sviluppo dei processi. Una volta stabilito il flusso di lavoro, è stato implementato nella fabbrica cinese di Taicang su scala ancora più ampia. Oggi, OECHSLER gestisce tre siti AM in Germania e Cina. “I nostri impianti di produzione di massa sono stati completamente riprogettati e adattati alle esigenze della produzione additiva”, aggiunge Bischoff. “Onestamente, potresti pensare di essere nello spazio quando attraversi le sale di produzione, poiché utilizziamo tecnologie all’avanguardia”.

Dalla testa ai piedi

In termini di produzione, OECHSLER ha un portafoglio diversificato ed è diventata un partner di produzione chiave per Carbon in Europa e Cina. Come accennato, l’azienda fornisce parti stampate in 3D a un OEM globale di articoli sportivi, ma serve anche clienti nei settori automobilistico, medico, industriale e sportivo. “In ognuno di questi mercati, abbiamo identificato e stiamo realizzando progetti in serie”, ci dice Bischoff. “Una delle linee di prodotti più recenti sono i caschi da football americano che abbiamo prodotto per Riddell”.

Avere una capacità di produzione così ampia, che abbraccia non solo la stampa 3D ma anche lo stampaggio a iniezione, significa che OECHSLER ha l’opportunità di trovare prodotti che sarebbero più adatti per la produzione additiva. In altre parole, sa dove la tecnologia ha i maggiori vantaggi e potenzialità.

“I prodotti con un numero elevato di varianti, ma anche quelli con un design specifico ottenibile solo con la stampa 3D, beneficiano maggiormente della tecnologia”, osserva Bischoff. “Vediamo anche che una combinazione di stampaggio a iniezione con AM offre un enorme potenziale. È possibile utilizzare IM per parti standard e AM per parti complesse e personalizzate”.

Batdorf aggiunge: “I team di sviluppo aziendale di Carbon e OECHSLER sono attualmente impegnati con molti OEM diversi, sviluppando applicazioni per la scalabilità nella produzione. Carbon e OECHSLER intendono capitalizzare la nostra esperienza acquisita negli ultimi anni e iniziare la produzione di nuovi prodotti più entusiasmanti per i nostri clienti. Abbiamo dimostrato di poter aumentare rapidamente la capacità di produzione quando necessario e attendiamo con impazienza la continua espansione della capacità e delle capacità di produzione di DLS”.

Una parte importante del motivo per cui i partner sono ben attrezzati per gestire una così ampia varietà di applicazioni è il portafoglio di materiali di Carbon. Con opzioni di materiale che includono poliuretano rigido, poliuretano flessibile, poliuretano elastomerico, poliuretano per uso medico, resina epossidica, estere cianato e silicone, Carbon e OECHSLER possono soddisfare le esigenze di molti clienti, sia per la prototipazione che per le applicazioni finali. Dal 2019, secondo quanto riferito, OECHSLER ha consumato più di 500.000 litri di resine di carbonio all’anno.

Per le tue esigenze di produzione in serie

In definitiva, la collaborazione tra OECHSLER e Carbon non è stata solo reciprocamente vantaggiosa: i clienti di molti settori possono trarre vantaggio dalla struttura di produzione che le aziende hanno costruito. E grazie alla natura facilmente scalabile della linea di produzione del carbonio e all’infrastruttura stabile di OECHSLER, sono sempre alla ricerca di nuovi partner.

“Ci intendiamo come uno sportello unico e siamo felici di supportare i clienti sin dalla prima idea”, afferma Bischoff. “Il cliente può aspettarsi la massima esperienza AM nella catena del valore della produzione additiva. In generale, stiamo cercando prodotti che traggano vantaggio dalla tecnologia: non stampiamo solo perché è di fantasia”.

Dal punto di vista di Carbon, Batdorf sottolinea quanto sia stata significativa la partnership con OECHSLER per l’evoluzione della sua tecnologia. “Questa collaborazione ha dimostrato la visione di Carbon della fabbrica del futuro. Sono state apprese molte lezioni lungo il percorso che ci hanno permesso di sviluppare processi ripetibili per l’espansione futura. Abbiamo dimostrato che è possibile eseguire più linee di prodotti con materiali diversi, simultaneamente su larga scala nella stessa fabbrica. Abbiamo sviluppato processi per accelerare il trasferimento di tecnologia e applicazioni al cliente, che OECHSLER ha utilizzato per portare i prodotti sul mercato in tempi prima impensabili”.

“Non ci sono limiti”, conclude Bischoff. “Aumentare ulteriormente la capacità può essere realizzato abbastanza facilmente. Alla fine, utilizziamo l’AM solo per i prodotti in cui ha senso sfruttare i vantaggi della tecnologia, come la libertà di progettazione, la personalizzazione e l’adozione rapida”.

Questa intervista è stata originariamente pubblicata nell’eBook Consumer AM 2021 di 3dpbm.

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