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Case study nel settore della difesa

Il sistema di stampa 3D ti supporta quando ne hai più bisogno

Quando alla pressione sulla massimizzazione delle risorse si unisce una missione il cui scopo è quello di garantire la sicurezza in condizioni estreme, l'innovazione rappresenta qualcosa di più di un vantaggio competitivo; è un fattore di sopravvivenza.

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Con sede nella base aerea Sheppard, Wichita Falls, Texas, Trainer Development Flight (TDF) è una struttura che progetta, sviluppa e realizza sistemi e prodotti di formazione per Air Force e tutte le filiali del Department of Defense (DoD) in base alle esigenze. Questi elementi vengono usati in numerosi ambienti di formazione, tra cui ambienti avionici, di armi e combustibili, pronto soccorso medico, HVAC e sistemi per le telecomunicazioni.

I sistemi e i prodotti di formazione possono essere sia prodotti originali sia riproduzioni di quelli già esistenti, a seconda delle esigenze di formazione. Alcuni dispositivi non devono essere unità operative, quindi non risulta conveniente acquistare l'articolo vero e proprio. Per la maggior parte delle applicazioni, risulta più conveniente formare gli studenti utilizzando riproduzioni, anziché l'attrezzatura che spesso presenza costi estremamente elevati.

TDF utilizza la produzione digitale diretta per la produzione della maggior parte dei propri prodotti per la formazione. A tal fine, utilizza quattro macchine additive in una posizione centralizzata con processi AFSO 21 (Lean manufacturing) integrati nel processo generale.

Sfida reale

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Prima di aggiungere la produzione digitale diretta ai propri processi, TDF ha utilizzato i metodi di produzione convenzionali per i propri prodotti. Generalmente, la produzione convenzionale richiede tempi di esecuzione maggiori poiché spesso comporta più passaggi, ad esempio progettazione, posizionamento torni, saldature, piegatura e taglio lamiere di metallo. Difficoltà simili si verificano con la produzione di strumenti per sagomare i componenti.

“Poiché la maggior parte dei nostri progetti è uno per tipo o di volume molto basso, i metodi convenzionali diventano molto costosi” afferma Mitchell Weatherly, Capo di TDF. “Solo circa il 10% del nostro lavoro è per la prototipazione e il 90% per la produzione.”

Soluzione reale

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Prima di adottare la tecnologia FDM, TDF ha preso in considerazione “diversi” altri processi additivi, dichiara Weatherly. E aggiunge: “Con FDM l'investimento è iniziale ma non continuo”. “Le parti sono resistenti e il livello di dettaglio è quello che cerchiamo. Inoltre, il processo avviene nel rispetto totale ‘dell'ambiente’ e riduce a zero gli sprechi.”

TDF è responsabile della progettazione e produzione di copie esatte di un veicolo UAV (Unmanned Aerial Vehicles) o “veicolo aereo senza equipaggio” per la formazione dei tecnici addetti alle riparazioni. Ha prodotto una vasta gamma di componenti interne ed esterni utilizzando le macchine FDM. I componenti comprendono la maggior parte dei componenti principali ma anche diverse cappottature motore, eliche e antenne. TDF ha anche acquistato diversi componenti di UAV reali da OEM.

Vantaggi reali

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Le macchine FDM hanno svolto il lavoro per la sola produzione dell'antenna per UAV’ in un decimo del tempo che avrebbero generalmente richiesto i metodi convenzionali, generando così un ROI di oltre $ 12.000. Non si risparmia solo tempo. Per l'antenna, sarebbe stato necessario utilizzare un macchinario esterno che richiede 20 giorni per la produzione della parte, mentre sono stati necessario solo due giorni con FDM e 15 — 20 minuti di lavoro. Per l'intero progetto UAV, in alcune aree sono stati risparmiati in totale tre anni di lavoro. Nel corso degli ultimi quattro anni, è stata registrata una riduzione dei costi significativa di $ 800.000 tra questo progetto e altri.

“I vantaggi principali del sistema FDM comprendono la velocità rispetto ad altri processi o metodi di produzione alternativi, la versatilità di FDM rispetto allo stampaggio a iniezione e la possibilità di utilizzare più parti contemporaneamente nel sistema”, dichiara Weatherly. Da non dimenticare sono la facilità di manutenzione nonché la possibilità di utilizzare più materiali per diversi scopi. “Altri aspetti positivi comprendono la possibilità di progettare sulla base delle esigenze e non dei limiti di produzione e di implementare immediatamente le modifiche ai progetti riducendo al minimo i costi. La versatilità di produrre un articolo senza sprechi è uno dei vantaggi principali per il settore aeronautico”, afferma Weatherly. ”Le macchine che si avvalgono della tecnologia FDM sono state utilizzate per diversi progetti di training con budget limitati. Abbiamo anche utilizzato il processo FDM per la ricerca e lo sviluppo che possano migliorare la formazione di soldati e piloti.

“Avevamo previsto di ammortizzare il costo della prima macchina FDM in quattro anni, ma sono invece stati necessari solo 18 mesi”, dichiara Weatherly. “Per la seconda macchina FDM, invece sono stati necessari solo 9 mesi. Non sarà mai possibile lavorare senza i metodi convenzionali e tecnici altamente specializzati, ma è possibile offrire strumenti appropriati e una nuova tecnologia per facilitare e rendere ancor più competitivo il loro lavoro. Ritengo che FDM sia uno dei migliori metodi di produzione disponibili, altamente tecnologico. Dal 2004, da quando cioè abbiamo acquistato la prima delle nostre quattro macchine, con il processo FDM il Governo ha risparmiato più di 3,8 milioni di dollari e si prevede che tra 10 - 15 anni il risparmio sia di oltre 15 milioni di dollari. “

[Note dei curatori: TDF (Trainer Development Flight) ha vinto nel 2008 l'Air Force Chief of Staff Team Excellence Award per l'uso della tecnologia FDM e di altri metodi di produzione avanzati. È riconosciuto come il centro di eccellenza principale per la produzione di sistemi e prodotti di formazione per il settore aeronautico e per altre agenzie per la difesa nazionale.]

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