Como você integra a impressão 3D a um grande negócio?

Como impressão 3D está sendo cada vez mais adotado como uma ferramenta usada além da prototipagem rápida, as empresas estarão ansiosas para aprender como incorporá-lo de forma eficaz. Uma empresa pode não querer ou não ser capaz de saltar imediatamente para a manufatura aditiva completa (AM) de peças finais.



O nascimento de AM na Caterpillar

A história da impressão 3D na Caterpillar reflete, de certa forma, a própria história da DelVecchio com a empresa. “Em 1991, adquirimos nossa primeira máquina de estereolitografia”, explicou DelVecchio. “Foi em nosso laboratório de prototipagem rápida. Criamos este laboratório de prototipagem rápida que existe há anos. A maioria de nossos engenheiros viu nosso laboratório de prototipagem rápida e o usou. Não era uma tecnologia que muitas pessoas poderiam obter de outra forma. Então, nós ajustamos, fizemos visualizações, fizemos alguns modelos lindos. Estava tudo ao meu redor, e ainda é por mais de 25 anos.



Com o tempo, no entanto, a Caterpillar procurou expandir o uso de AM em toda a empresa de forma mais ampla, especialmente à medida que a tecnologia amadurecia. “Não há nada de errado com a prototipagem e a visualização rápidas, mas o que decidimos que era realmente crítico era usar um aditivo para passar para o próximo nível de uma perspectiva de inovação”, DelVecchio disse ao público no AMUG.



A questão para ela, no entanto, era "Como diabos você faz isso quando tem todos esses funcionários - cerca de 100.000 funcionários em todo o lugar?"







Impressoras Nômades, AM Summits e Competições de Design

Com a Caterpillar tendo uma pegada global tão grande, DelVecchio explicou que a resposta era começar pequeno - uma estratégia que a empresa aprendeu a implementar ao começar a fabricar máquinas gigantes e caras que deveriam suportar de forma confiável após horas de intenso trabalho no campo. Isso significa lançar programas-piloto de teste e trabalhar com os primeiros usuários dos produtos antes de sua implementação generalizada.



Isso resultou no “Programa Impressora Nômade”, como DelVecchio se referiu a ele. Um executivo com visão de futuro da Caterpillar instruiu a equipe de DelVecchio a comprar sistemas AM sem se preocupar com o retorno do investimento, levando à compra de seis máquinas industriais, incluindo uPrints, Fortus 250s, uma impressora Objet e uma HD Max.



As impressoras foram entregues às instalações de fabricação da Caterpillar nos Estados Unidos, onde os engenheiros locais receberam permissão para experimentar a tecnologia da maneira que desejassem. Embora DelVecchio tenha dito que houve alguns sucessos com o programa, ela também teve engenheiros ligando e perguntando a ela:"Ei, Stacey, o que você quer que imprimamos com sua impressora?"



Para educar mais formalmente os funcionários e engenheiros da Caterpillar sobre a tecnologia, a empresa organizou um encontro AM, composto de sessões e apresentações que foram projetadas para fazer as equipes pensarem mais seriamente sobre a tecnologia. DelVecchio disse que isso irá evoluir para uma abordagem mais direcionada ao AM este ano com a introdução dos workshops de "Design for Additive", nos quais os membros da equipe Caterpillar que já entendem a necessidade da tecnologia começarão a trabalhar no projeto real do AM, a fim de resolver problemas específicos.



Para envolver ainda mais seus funcionários nessa mentalidade, a Caterpillar organizou uma competição de design, pedindo aos engenheiros que fossem além dos gabaritos e acessórios impressos em 3D e, em vez disso, se concentrassem nas peças finais que seriam aprimoradas com AM. O projeto vencedor foi uma válvula de retenção esférica que combinava vários componentes de uma montagem em uma única peça metálica impressa em 3D. Esta iniciativa será expandida este ano em quatro ou cinco competições diferentes.



A Fábrica AM

Desde seu início, há 25 anos, o laboratório de prototipagem rápida também evoluiu. No ano passado, a Caterpillar cortou oficialmente a fita em sua Fábrica de Fabricação de Aditivos. O local está localizado no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Global da Caterpillar em Mossville, Illinois. Esta instalação fornece ao grupo de inovação AM acesso e inspiração do grupo de P&D, mas também expõe a fábrica AM ao público e aos executivos que visitam as instalações regularmente.



A fábrica possui 10 impressoras 3D industriais, incluindo uma impressora 3D Carbon M1 e uma MicroFoundry. Pelos primeiros seis meses, a tecnologia de impressão 3D da Caterpillar estava aberta para funcionários gratuitamente, até que a novidade dos serviços de impressão 3D gratuitos causou um aumento desnecessário na demanda. Isso levou a um modelo somente material.



“Em seguida, optamos por um modelo apenas de material, que pessoalmente acho que é bom se você estiver no início da jornada”, disse DelVecchio. “Faz com que as pessoas tenham um pouco de pele no jogo. O custo do material é de apenas alguns centavos, mas não é o custo totalmente carregado. ” A instalação agora cobra um “custo totalmente onerado”, que representa a mão de obra pós-processamento, o aluguel que a fábrica paga e o custo da máquina.



O Futuro da AM na Caterpillar

Até agora, a AM já começou a ter um impacto na Caterpillar e DelVecchio espera que esse impacto aumente. Por meio de sua subsidiária Solar Turbines, a Caterpillar está fabricando sua primeira peça final, um turbilhonador de combustível com uma geometria exclusiva. Ferramentas de superfície e protótipos também foram impressos em 3D pela empresa. Com seu M1, a Caterpillar foi capaz de imprimir em 3D um anel isolante elastomérico para seu negócio de reposição, o que DelVecchio disse que não é apenas essencial para a empresa em geral, mas também desempenhará um papel importante em sua estratégia de AM no futuro.



Em um projeto, a Caterpillar 3D imprimiu 36 links de esteira diferentes antes de prosseguir para a produção final, economizando $ 160.000 em tempo e mão de obra.

“[O negócio de reposição que temos] é parte integrante do nosso modelo de negócios”, disse DelVecchio. “Daremos suporte ao equipamento 25 anos após sua saída de produção, e algumas de nossas peças estão em produção há muito tempo. Não é incomum apoiarmos algo que foi projetado há 50 anos. ”



Para lidar efetivamente com este e outros aspectos do negócio, a empresa pretende digitalizar parte de seu inventário com digitalização 3D e, por fim, criar um inventário virtual. No entanto, ainda há trabalho a ser feito nessa frente.



A Caterpillar também está procurando parcerias para promover sua entrada no espaço AM. Isso inclui sua recente parceria com a FIT AG, que verá as duas empresas trabalharem juntas ao longo de um contrato de três anos para impressão 3D de peças de alumínio e titânio. Além da FIT AG, a Caterpillar está procurando fornecedores, universidades e outras organizações que possam impulsionar sua inovação em AM.



DelVecchio acredita que o investimento da Caterpillar na AM tornará a empresa mais flexível, permitindo a inovação até mesmo nas maiores máquinas. Antes de dar o salto para as peças finais, no entanto, a empresa percorreu um longo caminho para chegar lá. Uma lição para outras grandes empresas, considerando uma implementação mais ampla da tecnologia, então, pode ser pensar grande, começar pequeno e agir rápido.

Créditos:Mais sobre impressão 3D em CATERPILLAR.