Formlabs Fuse 3D打印機周產(chǎn)*0臺機器人，實(shí)現快速研發(fā)和批量生產(chǎn)

SAVEWO救世是香港的一家專(zhuān)注于應用科技的創(chuàng )新公司，集產(chǎn)品研發(fā)、設計及生產(chǎn)于一身，成立初衷是協(xié)助香港和全球進(jìn)行抗疫，走出COVID-1*的陰霾。SAVEWO也在尋找其他的創(chuàng )新型項目，運用自己在工業(yè)設計和生產(chǎn)上的實(shí)力，更好的推動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展。

在本次的案例中，SAVEWO幫助機器人研發(fā)公司 RICE Robotics 掃清量產(chǎn)化道路的障礙，使用Fuse 1+ 30W 3D打印機實(shí)現了RICE Robotics的項目落地。

RICE ROBOTICS 量產(chǎn)遇到阻礙

RICE Robotics是專(zhuān)注于室內機器人的研發(fā)公司，旗下的三款產(chǎn)品主要負責送餐、消毒和巡查等功能。公司產(chǎn)品已覆蓋日本等其他亞太地區，但是公司在產(chǎn)品的量產(chǎn)階段，遇到了不少的問(wèn)題。

香港因為地緣關(guān)系背靠中國大陸，RICE Robotics很自然的開(kāi)始在中國大陸尋找生產(chǎn)供應商進(jìn)行量產(chǎn)。但在實(shí)際量產(chǎn)的過(guò)程中，RICE Robotics的生產(chǎn)供應商往往無(wú)法配合為機器人進(jìn)行修改，導致RICE的機器人在實(shí)際量產(chǎn)過(guò)程、疫情期間兩地間溝通上的問(wèn)題比較突出，未能迅速得以改良及有效地量產(chǎn)。

也因為這樣的原因，SAVEWO發(fā)現自己在香港進(jìn)行工業(yè)設計和研發(fā)生產(chǎn)上的能力或許能幫助這一類(lèi)的小企業(yè)解決量產(chǎn)上的痛點(diǎn)。

“我們希望在香港制造、研發(fā)和改良，更希望能在香港量產(chǎn)這臺機器人設備?！?/p>

—— 丁總

SAVEWO 行政總裁

在實(shí)際的研發(fā)和改良過(guò)程中，SAVEWO也遇到了不一樣的難題。因為產(chǎn)品需要快速交付到客戶(hù)手中，所以對交期有很?chē)栏竦囊螅簭母牧荚偷搅慨a(chǎn)只給到SAVEWO六個(gè)月的時(shí)間。如果SAVEWO的工程師為機器人身上的每一塊零件，都采用傳統的開(kāi)模制造及驗證，將會(huì )耗費大量的時(shí)間和金錢(qián)成本，反復地對模具進(jìn)行修改也可能會(huì )導致機器人無(wú)法順利交付。

在這樣的情況下，SAVEWO開(kāi)始尋求3D打印方面的解決方案，希望通過(guò)能應用在終端產(chǎn)品的3D打印技術(shù)，對機器人中較小型、較復雜的零件進(jìn)行3D打??；而把耗時(shí)的傳統開(kāi)模流程，留給較大型的、外觀(guān)零件。由此，SAVEWO創(chuàng )建了傳統制造和3D打印結合的混合式生產(chǎn)及開(kāi)發(fā)管理系統。

“SAVEWO的工程師以PERT(Program Evaluation and Review)的項目管理評估為指導，把產(chǎn)品中的確定與不確定因素分類(lèi)進(jìn)行。對Rice 2中確定率較高的部件，立即執行；不確定的部分，則用3D打印一邊生產(chǎn)一邊測試可行性?！?/p>

—— 朱先生

SAVEWO 研發(fā)部 - 技術(shù)主管

Fuse系列產(chǎn)品完善研發(fā)和生產(chǎn)流程

1 時(shí)間、成本控制

與傳統的生產(chǎn)方法（如注塑、鈑金屈接等）相比，采用Fuse 系列產(chǎn)品為代表的快速成型技術(shù)可以跳過(guò)繁瑣的模具生產(chǎn)環(huán)節，一個(gè)晚上就可以對產(chǎn)品的設計進(jìn)行驗證。不僅生產(chǎn)時(shí)間和模具設計的時(shí)間可以大大縮短、快速推進(jìn)產(chǎn)品設計進(jìn)度；也因為不需要滿(mǎn)足起訂量的需求，產(chǎn)品設計的成本大大減少。

傳統的工業(yè)制造方式需要花費很長(cháng)時(shí)間來(lái)生產(chǎn)模具，并且需要大量訂制才能制造出客制化的零件。但是有了Fuse 1+，SAVEWO 可以直接進(jìn)行打印，拿到實(shí)物后再對設計圖進(jìn)行必要更改，再進(jìn)行打印。這樣可以大大加快整個(gè)研發(fā)過(guò)程的速度，實(shí)物原型也可以放置到機器人吉印通行測試。

2 簡(jiǎn)化研發(fā)、生產(chǎn)流程

運用3D打印進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)、原型驗證能有效縮短時(shí)間和成本，這對于熟悉3D打印的人來(lái)說(shuō)已經(jīng)是共識。于此同時(shí)，Fuse系列所代表的選擇性激光燒結（SLS）快速成型技術(shù)可以跳過(guò)繁瑣的模具生產(chǎn)環(huán)節，實(shí)現傳統方法無(wú)法實(shí)現的設計。例如，在使用注塑方法時(shí)，需要考慮零件是否會(huì )有倒扣的問(wèn)題，如果同時(shí)還牽扯到復雜的三維結構，模具的制造成本就會(huì )大增。

但使用Fuse 進(jìn)行設計時(shí)，設計師則可以完全忽略模具如何實(shí)現的限制，特別是SLS的技術(shù)特性，設計師和工程師甚至不需要考慮支撐的擺放位置，就可以輕松打印出具有復雜三維結構，甚至是活動(dòng)的結構部件。

3 精確地公差控制，達到生產(chǎn)需求

采用Fuse 進(jìn)行原型制造還可以非常精確的進(jìn)行公差控制。因為不用考慮鑄造時(shí)的壓力、時(shí)間、溫度等會(huì )對材料產(chǎn)生影響的參數。工程師可以直接在3D模型中調整精度和公差，原本需要用多個(gè)零件組合的部分，現在可以通過(guò)SLS 3D打印技術(shù)打印成一個(gè)整體。

“快速成型技術(shù)，特別是SLS快速成型技術(shù)的好處是與傳統制造相比，工程師可以更專(zhuān)注于產(chǎn)品設計本身。一些傳統制作方法無(wú)法低成本實(shí)現的零件設計，現在借助SLS 3D打印都可以輕松、準確的實(shí)現”

—— 鐘先生

SAVEWO 研發(fā)部-高級機械工程師

4 打印材料進(jìn)一步優(yōu)化

SAVEWO的工程師采用的是Formlabs尼龍粉末家族中的“全能型材料”尼龍12 粉末（Nylon 12 Powder）。這款粉末材料在強度和細節上均達到了平衡，非常適合打印具備高度穩定性的復雜組件和耐用部件，即適合進(jìn)行研發(fā)過(guò)程中的原型制造，也適合作為終端零部件進(jìn)行使用。

“尼龍（材料）本身具有足夠的硬度、韌性和良好的機械性能，我們大部分的3D打印件都具有螺紋，在使用尼龍材料直接打印零件時(shí)，多次旋緊或松開(kāi)螺絲都不會(huì )有問(wèn)題?！?/p>

—— 陳先生

SAVEWO 研發(fā)部-電子工程師及研發(fā)主管

* Fuse更適合辦公環(huán)境使用

在寸土寸金的香港，想要在辦公室內放置一臺工業(yè)級的生產(chǎn)設備其實(shí)是非常困難，也不具備經(jīng)濟效應的事情。

Fuse1+ 30W 3D打印機因為其緊湊的工業(yè)設計，很好的能夠在保證工業(yè)級生產(chǎn)效率的同時(shí)，占用最少的空間，發(fā)揮應有的平效。同時(shí)，后處理設備Fuse Sift 因其出色的操作流程設計和粉塵管理，使得辦公環(huán)境的粉塵安全性和空氣質(zhì)量都得以保證。

Fuse 系列產(chǎn)品無(wú)論是機器的占地面積、優(yōu)異的生產(chǎn)工作流程還是操作環(huán)境管理，都非常適合香港或者其他的小型辦公室使用。

運用Fuse投入生產(chǎn)也使得SAVEWO得以完成半年推向市場(chǎng)這個(gè)看似不可能的目標。

從研發(fā)到生產(chǎn)，僅需增加Fuse的數量

2022年*月SAVEWO購入了第一套Fuse設備作為研發(fā)用途，在對Fuse系列產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)驗證上的使用之后，SAVEWO意識到了Fuse 的打印能力和材料特性能夠解決 RICE Robotics 之前在量產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。隨即，他們決定增加Fuse的數量，正式利用Fuse的SLS 3D打印技術(shù)投入小批量部件的生產(chǎn)環(huán)節。

SAVEWO的生產(chǎn)車(chē)間采用三臺Fuse 1+ 和一臺Fuse Sift的搭配模式，三臺Fuse 1+，即保證了生產(chǎn)效率，又保證了生產(chǎn)的靈活性。同時(shí)，Fuse Sift一臺機器即可完成三臺打印機的后處理工作，以及儲存和混合新舊粉, 重用部份材料, 亦有助減低生產(chǎn)成本。

從2022年7月的立項到同年的12月1日，項目已經(jīng)成品落地，并且已經(jīng)成功投入生產(chǎn)線(xiàn)?！白鳛轫椖康拈_(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得非常榮幸能參與到這個(gè)項目的發(fā)展。在香港實(shí)現生產(chǎn)制造這個(gè)之前看似不可能的事情，現在在我們這里已經(jīng)變成可能?！?SAVEWO研發(fā)部高級工程師黃先生說(shuō)。

“2022年*月SAVEWO購入了第一套Fuse設備作為研發(fā)用途，在對Fuse系列產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)驗證上的使用之后，SAVEWO意識到了Fuse 的打印能力和材料特性能夠解決 RICE Robotics 之前在量產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題?！?/p>

—— 黃先生

SAVEWO 研發(fā)部-高級工業(yè)設計師

周產(chǎn)*0臺機器人，生產(chǎn)力進(jìn)一步提升

SAVEWO生產(chǎn)的室內送餐機器人Rice 2，其骨架和外殼的連接件，都是以 Fuse 1+ 30W的打印件制作。經(jīng)過(guò)SAVEWO的工程師驗證，Formlabs的尼龍3D打印件能夠支撐機器人在行走過(guò)程中的路面震動(dòng)。除了外殼連接件外，消毒形態(tài)中的霧化器模組（整個(gè)PCB、葉扇、接合扣）、出氣口，以及中央處理器系統的固定、避震系統固定，都是以SLS打印件作為量產(chǎn)零件。

Fuse 打印的霧化出氣口

Fuse 打印的霧化模塊

用Fuse 打印電子元件的外殼

“電子組裝部份，由于前期開(kāi)發(fā)中會(huì )不斷變動(dòng)，我們電子元件與骨架連接的部份，選以3D打印制造。就算不斷調整方案，也不會(huì )延長(cháng)整體的開(kāi)發(fā)時(shí)間?！?/p>

—— 余先生

SAVEWO 研發(fā)部電子工程師

以SAVEWO 工廠(chǎng)中的4臺Fuse 1+ 和1臺 Fuse Sift 為例，每周所產(chǎn)的終端零件數量已經(jīng)足夠*0臺Rice 2 使用。更重要的是，Fuse系列的3D打印產(chǎn)品提供了不斷優(yōu)化的選擇，生產(chǎn)企業(yè)不需要擔心因為中途更改模具而產(chǎn)生的高昂費用。

在Formlabs的官方指南中，SAVEWO的使用方式屬于其對于Fuse系列產(chǎn)品進(jìn)行中批量生產(chǎn)的需要。4臺Fuse 1+，其中3臺用于生產(chǎn)，1臺用于研發(fā)以及停機檢測時(shí)備用，在兼顧成本效益的同時(shí)，又確保了生產(chǎn)效率。

如果 Rice 2 采用傳統的工業(yè)制造模式，比如采用開(kāi)模進(jìn)行生產(chǎn)，中間涉及排期、打樣、修改等環(huán)節，一般會(huì )以4*～60天為標準時(shí)間。對于這個(gè)項目來(lái)說(shuō)，交付時(shí)間無(wú)法保證，生產(chǎn)成本也沒(méi)能得到有效控制，容易在項目管理上造成嚴重的風(fēng)險。

優(yōu)質(zhì)專(zhuān)業(yè)的售前和售后支持

SAVEWO擁有的Fuse系列產(chǎn)品，是香港首臺Fuse系列產(chǎn)品落地使用，這也離不開(kāi)Formlabs和其香港代理商智誠科技ICT的售前售后支持。

“作為全香港第一個(gè)擁有這臺機器的公司，我們可能會(huì )在使用過(guò)程中遇到問(wèn)題，但香港的代理商總是能夠快速地幫助我們解決問(wèn)題。我們的團隊在使用這臺機器后學(xué)到了很多東西，這項技術(shù)大大加快了我們的研發(fā)流程?！?/p>

—— 馮先生

SAVEWO 研發(fā)部工程師

探索Fuse系列產(chǎn)品用于生產(chǎn)的最優(yōu)解決方案

SAVEWO現在成功探索了3D打印代替傳統制造的最優(yōu)解決方案，也樹(shù)立了很好的生產(chǎn)制造工作模式。這種工作模式提倡在香港本地進(jìn)行小批量定制以快速適應市場(chǎng)變化的趨勢。他們也在尋找與不同公司或行業(yè)合作的潛在商機，以幫助本地初創(chuàng )企業(yè)在市場(chǎng)上取得成功。

展望未來(lái)，SAVEWO希望3D打印+注塑模具的生產(chǎn)模式能夠幫助更多的香港企業(yè)完成產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和落地。

“我們希望SAVEWO能成為香港創(chuàng )科的搖籃，推動(dòng)香港工業(yè)4.0的發(fā)展。最終，我們希望SAVEWO可以讓香港制造的名片再次揚威海外?！?/p>

—— 丁總

SAVEWO 行政總裁

無(wú)需百萬(wàn)級投入，亦可投放生產(chǎn)級SLS設備

正如丁總所說(shuō)，Fuse系列產(chǎn)品投入較小、易于上手，在研發(fā)階段能夠幫助產(chǎn)品設計師提供獨一無(wú)二的設計選擇，在生產(chǎn)階段，多臺Fuse配合使用，也提供了兼具產(chǎn)量和靈活性的選擇。Fuse系列非常適合中小型企業(yè)在產(chǎn)業(yè)升級轉型中，用較低的成本，快速實(shí)現更復雜、更大膽和更精細的產(chǎn)品。