Italiano
Italiano
Schneider Electric designs.
Case Study

Schneider Electric apre la strada all'Industria 4.0 con la tecnologia FDM

August 20, 2020

Embracing the technology of the future with the help of Stratasys 3D printers.

Schneider Electric è un produttore e fornitore mondiale di energia e soluzioni digitali di automazione nel segno dell'efficienza e della sostenibilità. L'azienda riunisce tecnologie energetiche all'avanguardia, automazione in tempo reale, software e servizi in soluzioni integrate per abitazioni, edifici, infrastrutture e data center. Facendo proprie le linee guida del modello Industria 4.0, Schneider Electric si è imbarcata in un processo di implementazione su larga scala: il progetto ‘Smart Factory’. La strategia messa a punto mira a incrementare la produttività riducendo i costi, come pure a consolidare il vantaggio competitivo dell'azienda e la sua capacità di innovazione. Fin dall'inizio del programma, la fabbricazione additiva ha svolto un ruolo chiave per il conseguimento di questo obiettivo.

La fabbricazione additiva ha trasformato il nostro modo di lavorare e ha cambiato profondamente la nostra visione di come fare le cose in futuro.

Assembly-line tool 3D printed in ABS, designed to hold switches during production process.
Assembly-line tool 3D printed in ABS, designed to hold switches during production process.

In tal senso, lo stabilimento di Schneider Electric a Puente la Reina, in Navarra (Spagna), è paradigmatico. Con un organico di circa 250 dipendenti, questa divisione di Schneider Electric España SA si è specializzata nella produzione e nell'assemblaggio di dispositivi e apparecchiature elettriche, compresi interruttori, prese di corrente e altri prodotti correlati delle gamme New Unica, Odace e Ovalis. Con una proposta di valore incentrata sul miglioramento dell'efficienza, questo stabilimento è sempre stato all'avanguardia dell'innovazione all'interno del gruppo ed è stato uno dei primi a integrare l'automazione nella propria infrastruttura produttiva. Aderendo pienamente e fin dall'inizio al progetto Smart Factory, il team di Puente la Reina ha fatto ricorso alla fabbricazione additiva di livello industriale per accelerare la transizione verso l'Industria 4.0.

 

"I benefici intrinseci della fabbricazione additiva per una produzione di piccoli lotti economicamente vantaggiosa ne hanno fatto la soluzione ideale per le nostre esigenze di attrezzaggio. Si trattava di un ambito, per lo più esternalizzato, in cui abbiamo intravisto enormi opportunità di ottimizzare l'efficienza", ha spiegato Manuel Otamendi, Responsabile Industrializzazione e Manutenzione - Global Supply Chain presso lo stabilimento di Schneider Electric a Puente la Reina Dopo aver testato diverse tecnologie di stampa 3D, la decisione è ricaduta sulla tecnologia FDM™ di Stratasys. "Abbiamo constatato che rappresenta il metodo di produzione più affidabile e ripetibile per stampare in 3D un'ampia gamma di attrezzaggi per la linea di produzione".

 

Di conseguenza, Schneider Electric si è rivolta al partner locale di Stratasys, Pixel Sistemas, per l'acquisto di una Stratasys F170™, una stampante 3D con tecnologia FDM di livello industriale con un eccellente rapporto qualità prezzo. L'ampia gamma di termoplastiche tecniche disponibili è ideale sia per applicazioni di design che di produzione. La stampante 3D è stata avviata immediatamente ed è diventata un punto cardine dello stabilimento produttivo.

 

Otamendi ha spiegato: "Abbiamo acquistato la F170 per produrre un numero limitato di attrezzaggi, ma una volta avviata, ci siamo resi conto di quanto fosse avanzata e della possibilità di estenderne l'uso a una gamma molto più ampia di applicazioni di attrezzaggi su tutta la linea di produzione. Ora stiamo sviluppando più di un centinaio di nuovi progetti l'anno".

Schneider Electric si affida alla F170 per una serie di applicazioni di produzione, tra cui attrezzaggi per le linee di montaggio, maschere, fissaggi, pinze robotizzate e altri strumenti di fine braccio, che prima venivano esternalizzati e prodotti ricorrendo a costosi processi di stampaggio a iniezione o CNC. L'azienda utilizza i materiali PLA, ABS e ASA di Stratasys per sostituire una vasta gamma di utensili che prima erano in alluminio, come ad esempio le pinze per bracci robotici. Sfruttando la stampante 3D F170, il team ha scoperto un metodo non solo per migliorare le prestazioni dei robot, ma anche per garantire un notevole risparmio sui costi.

 

"Non è raro che le parti in alluminio dello stampo urtino tra loro e si rompano. Quando questo accade, è molto costoso sostituirle", ha spiegato Otamendi. "Adesso, per ovviare a questo problema, siamo in grado di sostituire le costose pinze in alluminio per bracci robotici con alternative stampate in 3D usando il PLA".

 

Gli attrezzi stampati in 3D offrono le stesse caratteristiche di prestazione di quelli tradizionali e aiutano a proteggere le più costose parti in alluminio quando gli stampi si urtano. "In caso di rottura dell'attrezzo stampato in 3D, possiamo ottenerne rapidamente uno sostitutivo a basso costo nel giro di poche ore. Per rendere l'idea del risparmio in termini di costi, basterà dire che l'esternalizzazione di una pinza generalmente comportava un costo di 200 euro per unità, ora possiamo stamparne una al bisogno al costo di circa 100 euro", ha detto Otamendi.

 

Inoltre, la F170 consente di progettare e implementare strumenti personalizzati su richiesta. Il team ha stampato in 3D vari attrezzi personalizzati per la linea di montaggio con inserti cavi per tenere in posizione gli elementi chiave durante la produzione, garantendo un'efficienza e una precisione ottimali.

 

"Un'altra grande applicazione sono gli attrezzaggi per le presse manuali: adesso riusciamo a progettare e stampare in 3D sia la parte inferiore che quella superiore di ogni attrezzo su misura per ogni specifico prodotto finale aumentandone le prestazioni", ha detto Otamendi.

 

"Non solo possiamo fabbricare in modo efficiente i nostri strumenti di produzione internamente, ma adesso siamo anche in grado di progettare gli attrezzaggi di cui abbiamo bisogno nella forma, nelle dimensioni e nelle quantità esatte necessarie". Oltre ad aver snellito il flusso di lavoro della linea di produzione, Otamendi ritiene che l'integrazione della tecnologia FDM abbia portato a notevoli risparmi sui costi e a una riduzione dei tempi di commercializzazione in aree strategiche.

 

"Nell'ultimo anno, utilizzando la fabbricazione additiva FDM di Stratasys, abbiamo ottenuto un risparmio di circa 20.000 euro nella sola produzione di attrezzaggi per linee di montaggio", ha spiegato. "Risparmiare tempo per noi è importante tanto quanto l'attività commerciale. Grazie alla F170 siamo in grado di fabbricare nuovi attrezzi ad alte prestazioni in un solo giorno, mentre prima sarebbe stata necessaria almeno una settimana per esternalizzarli. Questo riduce la nostra dipendenza dai fornitori garantendoci un controllo molto maggiore sulla produzione degli attrezzaggi, con un conseguente incremento della flessibilità complessiva del processo produttivo e un'accelerazione della commercializzazione di molti prodotti".

Schneider Electric designs.
Schneider Electric designs.

Schneider Electric relies on the F170 for a range of production applications, including assembly-line tools, jigs, fixtures, robot grippers and other end-of-arm tools – all of which were previously outsourced to third parties and produced using expensive injection molding or CNC processes. The company uses Stratasys PLA, ABS and ASA materials to replace a wide array of previously aluminum tools. One such example is the production of grippers for robotic arms. Leveraging its F170 3D Printer, the team discovered a method to not only improve the performance of the robots, but also secure major cost savings.

“It’s not uncommon for aluminum parts of the mold to break when they collide, and when they do, be very expensive to replace,” explained Otamendi. “To circumvent this, we are now able to replace costly aluminum grippers for robotic arms with 3D printed alternatives using PLA.”

The 3D printed tool offers the same mechanical performance properties as the traditional tool, and helps protect more expensive aluminum parts when the molds collide.

“Should the 3D printed tool break, we can quickly 3D print a lowcost replacement within hours. To put the costsaving into perspective - outsourcing a machined gripper used to cost us 200 euros per tool. Now we can 3D print one on-demand for around 100 euros each,” Otamendi said. The F170 also lets the team design and implement customized tooling on-demand.


They have 3D printed various customized assemblyline tools with cavity inserts to hold key items in place during production, ensuring optimal efficiency and precision.

“Another great application are the tools used for our hand presses – we’re able to design and 3D print both the bottom and upper part of the tool, tailored to each specific final product to increase performance,” said Otamendi. “Not only are we able to efficiently produce our manufacturing tools in-house, but we now also have the capability to design the tools we need in the exact shape, size and quantity required.”

In addition to the more streamlined production workflow, Otamendi believes integrating FDM technology has led to significant cost savings and reduced time-to-market in key areas.

“In the past year, using Stratasys FDM additive manufacturing we’ve achieved a saving of about €20,000 in the production of assembly-line tooling alone,” he said. “The time-savings are equally important to us as a business. Using the F170 we’re able to produce new highperformance tools in just one day, whereas it would have taken at least one week to outsource the same tools previously. This reduces our dependency on suppliers and gives us much more control over tool production, which has increased the overall flexibility of our manufacturing process and accelerated our timeto-market for many products.”


These significant operational efficiencies led to high-level acknowledgement from the wider Schneider Electric business. As part of the Smart Factory program, the plant in Puente la Reina won the internal European-wide Schneider Electric competition for the large quantities of 3D printed manufacturing tools produced, the outstanding time and cost savings achieved, and its contribution to accelerating the plant’s Industry 4.0 transformation. The team plans to continue leveraging their F170 to further optimize the tooling process, but is also exploring other high-performance FDM materials for end use parts. Otamendi sees increasing applications for the technology, and believes it will play an important role in the plant’s digital transformation goals.
A prime example of this is Schneider Electric’s plant in Puente la Reina, located in Navarra, Spain. A division of Schneider Electric España SA employing around 250 people, this facility specializes in the manufacture and assembly of electrical apparatuses and equipment, including light switches, sockets and other related products of New Unica, Odace and Ovalis ranges. With efficiency enhancement central to its value proposition, the plant has always been at the forefront of innovation within the group and was one of the first to incorporate automation within its manufacturing infrastructure. Fully embracing the Smart Factory initiative from the outset, the team at Puente la Reina turned to industrial-grade additive manufacturing to speed up its Industry 4.0 transformation.

“The inherent benefits of additive manufacturing for cost-effective, low volume production made it the ideal solution for our tooling needs. This is an area where we saw huge opportunity to optimize efficiencies given much of it was outsourced,” explained Manuel Otamendi, Industrialization and Maintenance Manager – Global Supply Chain at Schneider Electric’s Puente la Reina plant.

After testing several 3D printing technologies, the team decided to invest in Stratasys FDM Technology™. “We found it provided the most reliable and repeatable production method for 3D printing a range of manufacturing tools on the factory floor.”

As a result, Schneider Electric approached Stratasys’ local partner, Pixel Sistemas, to purchase a Stratasys F170™ – a cost effective, industrial grade FDM 3D printer. The large range of engineering-grade thermoplastics available are ideal for both design and production applications. The 3D printer was put to work immediately and became a staple workhorse on the company’s factory floor.

Otamendi explained, “We bought the F170 to produce a limited number of tools, but once we got it up and running, we realized how advanced it was and the potential to extend its use to a much wider range of tooling applications across the production line. We’re now cranking out over a hundred new designs a year.”

Scarica il caso di studio

Scarica