Customer
Subaru
Headquarters
Camden, New Jersey
Industry
Automotive
Employees
37,000+
"La velocità è vita" è un mantra diffuso in molti settori. Che si tratti di pilotare un jet, lanciare una startup o realizzare prodotti, c'è un vantaggio tangibile nell'agire rapidamente e trovare efficienze. Nella produzione, la velocità (se abbinata alla precisione) è fondamentale perché favorisce un vantaggio competitivo, consentendo a un'azienda di reagire in modo più agile alle richieste del mercato.
Questa realtà non è sfuggita a Matt Daroff, Project Engineering Manager presso Subaru of America, Inc. (Subaru). Daroff e i suoi colleghi del team Subaru Accessories Product Development (APD) sono responsabili dello sviluppo dell'ampio catalogo di accessori originali Subaru disponibili per tutti i veicoli Subaru venduti negli Stati Uniti. Gli utensili e i dispositivi di fissaggio necessari per installare questi accessori con precisione venivano tradizionalmente sviluppati e fabbricati con mezzi convenzionali – lavorazione di parti in metallo e plastica e loro assemblaggio tramite bulloni – un processo lento e spesso costoso, in particolare durante la validazione e l’iterazione dei prototipi. Subaru ha intuito il potenziale della produzione additiva (AM) per snellire il processo di produzione degli utensili e, da quell’idea, è iniziato il percorso del team nella stampa 3D.
Come per qualsiasi investimento importante in attrezzature, l’acquisto della stampante 3D da parte della casa automobilistica doveva superare un rigoroso esame di fattibilità. Tuttavia, ciò non è stato troppo difficile da ottenere, considerando l'elevato costo degli utensili realizzati in modo tradizionale e in outsourcing. Passando alla stampa 3D, il team APD di Subaru è stato in grado di approvare l'acquisto di una stampante 3D Stratasys F770™ di grande formato, internalizzando efficacemente la produzione degli utensili con un investimento di capitale minimo, a parte il costo della stampante. "Sviluppiamo attrezzature e maschere specializzate per l'installazione precisa di molti dei nostri prodotti. Il costo di produzione di uno solo di questi sviluppi era talmente alto che, quando abbiamo messo nero su bianco i calcoli, è stato facile giustificare il business case per l'acquisto di una F770. Si prevedeva che l’utilizzo della F770 per la prototipazione e la produzione di attrezzature solo per quel programma avrebbe ridotto i costi di circa il 70% e garantito un ROI in circa due anni”, afferma Daroff, sottolineando inoltre che da allora la F770 è stata utilizzata per la prototipazione e la produzione di attrezzature per diverse linee di prodotti, tra cui una varietà di veicoli in fase di sviluppo.
Ancora più significativo è stato l’impatto della produzione additiva sul processo di sviluppo degli stampi. Secondo Subaru, il passaggio alla produzione additiva ha trasformato completamente il flusso di lavoro del team, con particolari benefici nella prototipazione e nello sviluppo della progettazione degli stampi. “Con la produzione convenzionale, la cadenza di iterazione sui prototipi degli stampi era dell’ordine di settimane tra un nuovo prototipo e l’altro. La produzione additiva ha ridotto questa cadenza a pochi giorni. Questo ci ha permesso di ridurre i tempi di sviluppo degli stampi per questa linea di prodotti di ben oltre il 50%", afferma Daroff. Ha inoltre consentito il passaggio dalla produzione in serie di stampi in outsourcing alla produzione interna di singoli pezzi just-in-time, una strategia che offre i vantaggi associati a una produzione snella, flessibile e reattiva.
Sebbene i miglioramenti nel flusso di lavoro fossero significativi, erano comunque limitati dai vincoli legati alla stampa di componenti di grandi dimensioni con le attuali capacità di produzione additiva. La stampante F770 utilizza la tecnologia a filamento FDM® e dispone di una camera di stampa di dimensioni generose, in grado di ospitare i grandi supporti necessari per l’installazione degli accessori del veicolo. Se alcuni dispositivi superano la lunghezza del piano di stampa della stampante di 100 cm (39,4 pollici), i progettisti di Subaru suddividono lo strumento, lo stampano in più pezzi e li uniscono. Tuttavia, quando si combinano parti di grandi dimensioni con le velocità tipiche delle stampanti basate sull'estrusione, i tempi di stampa possono essere lunghi.
Secondo il team APD di Subaru, ciò non era inaspettato. Ma anche con questa consapevolezza, le tempistiche di produzione dovevano comunque essere adattate al ritmo con cui gli strumenti potevano essere stampati. E mentre la produzione additiva (AM) ha consentito una riduzione dei costi rispetto alla produzione convenzionale, la domanda successiva era come raggiungere il livello successivo di vantaggi che l'AM potrebbe offrire: risparmiare tempo attraverso operazioni di stampa accelerate.
La risposta è arrivata sotto forma di un beta test per una nuova testina di stampa progettata per aumentare la velocità della stampante F770 di almeno 1,5 volte. La nuova testina T25 consente una maggiore velocità di estrusione del materiale e presenta un orifizio più ampio, riducendo i tempi di stampa. La testina T25 stampa inoltre con la stessa altezza di strato di 33 mm / 0,013 pollici della testina di stampa standard T14, producendo una finitura superficiale simile per la maggior parte delle geometrie.
I test interni di Stratasys su una varietà di parti hanno dimostrato un aumento del tempo di stampa da 1,86 a 2,27 volte la velocità della testina di stampa standard F770 T14. I risultati ottenuti da un utensile lungo 36 pollici stampato dal team Subaru hanno portato a un aumento della velocità di 1,96 volte, ovvero un tempo di stampa pari a circa la metà di quello che sarebbe stato necessario utilizzando la testina T14. Prima di incorporare la nuova testina di stampa T25, il team APD si affidava a due stampanti, la F770 e un'altra stampante a estrusione di grandi dimensioni, per soddisfare le richieste di produzione. Con l'introduzione della testina di stampa T25 più veloce, Subaru è stata in grado di aumentare la produttività e soddisfare la domanda utilizzando solo la stampante F770, lasciando l'altro sistema a disposizione per altri lavori urgenti.
Daroff racconta: “Quando ci è stata presentata l’opportunità di valutare un aumento della velocità di stampa della nostra F770, eravamo tutti favorevoli. Fino ad ora, utilizzavamo un’altra macchina per far fronte al carico di lavoro. Ora possiamo ottenere tutta quella produttività su una singola macchina [F770]. Ciò ha immediatamente reso il funzionamento più solido e flessibile, liberando un'intera risorsa per altri lavori.”
Sebbene la testina di stampa T25 abbia reso più efficiente, in termini di tempo e costi, l’attività di sviluppo degli accessori di Subaru, il contributo di questa soluzione va visto in una prospettiva più ampia. In breve, ha alleviato alcuni dei punti critici che il team ha dovuto affrontare nel normale svolgimento delle attività, consentendo loro di reagire più rapidamente di quanto fossero stati in grado di fare in passato. Questa reazione più rapida significa che l'attività non subisce più le conseguenze e i costi associati ai ritardi, riducendo così le perdite e gli sprechi.
Subaru cita le richieste urgenti di attrezzature come esempio principale, situazioni in cui tempi di consegna più rapidi possono evitare ritardi per il gruppo di installazione, ridurre gli sprechi e proteggere opportunità commerciali che altrimenti andrebbero perse. “Gran parte dei nostri sprechi è una questione di tempo”, afferma Daroff. “I costi del tempo perso sono costi opportunità. Se il nostro team non dispone degli strumenti necessari per installare i nostri prodotti con sicurezza e precisione, non li installeremo affatto. Quindi, prima riusciamo a fornire al nostro team ciò di cui ha bisogno per svolgere quel lavoro, prima possiamo creare valore per i nostri clienti. Al contrario, se non riusciamo a rispondere rapidamente per sostituire gli utensili danneggiati o smarriti sul campo, o per soddisfare le richieste di nuovi utensili, ciò significa perdere opportunità di consegnare i nostri prodotti", aggiunge.
A parte il risparmio sui costi, ciò sostiene anche gli impegni ambientali della casa automobilistica volti a ridurre i rifiuti, conservare le risorse e preservare gli spazi naturali, collegandosi direttamente al fatto che tutti i prodotti Subaru sono fabbricati in stabilimenti di produzione a zero rifiuti in discarica.
Quando Subaru ha preso in considerazione l’idea di internalizzare la produzione additiva, l’attenzione era rivolta alla possibilità di coinvolgere diversi produttori di soluzioni AM. Sulla base dei colloqui con i clienti interni, il team di sviluppo ha ristretto il campo alle tecnologie di stampa a grande formato basate sull’estrusione. «Credo che abbiamo selezionato circa sette o otto macchine diverse da valutare, provenienti da produttori di tutto il mondo», afferma Daroff. "All'epoca, nessuna di queste era Stratasys. Considerando il budget a nostra disposizione, ritenevo che Stratasys fosse al di là di ciò che potevamo realisticamente prendere in considerazione. Stavamo valutando il rapporto tra costo, qualità ed efficienza".
Subaru ha richiesto campioni di parti da valutare ai vari produttori presi in considerazione. Tuttavia, sulla base di precedenti esperienze positive con la tecnologia Stratasys, ha richiesto un campione a Stratasys da utilizzare come punto di riferimento. Dopo aver confrontato i campioni ricevuti, il team Subaru ha notato una chiara differenza in termini di output delle stampanti industriali Stratasys. "In quella valutazione, una volta che abbiamo visto la differenza, il divario di qualità e la resa delle macchine [Stratasys], abbiamo avuto un elemento sufficientemente forte per dimostrare la nostra leadership e dire: 'Comprendiamo che questo possa essere un investimento più significativo, ma ne vale la pena'", afferma Daroff.
Non capita tutti i giorni che una casa automobilistica riesca a migliorare l’efficienza dei processi di quasi il 100% con un semplice aggiornamento dell’attrezzatura. Ma è proprio ciò che Subaru è riuscita a ottenere con la testina di stampa T25 sulla sua stampante F770. Di conseguenza, si sono aperti la strada a notevoli vantaggi a valle, riducendo ulteriormente i tempi di sviluppo degli utensili da diversi giorni a un giorno, o in alcuni casi, addirittura a poche ore. La combinazione di questa efficienza e il passaggio a un flusso di lavoro just-in-time offre al team APD la possibilità di servire e collaborare con i propri clienti molto prima.
Daroff lo spiega in questo modo: “Consegnare i componenti ai nostri clienti prima offre loro l’opportunità di testare aspetti che potremmo non aver colto in fase di sviluppo o semplicemente di identificare ragionevoli opportunità di miglioramento su un progetto già valido. Questo ci offre l’opportunità di apportare correzioni e miglioramenti prima, riducendo al minimo lo spreco di tempo e materiale su prodotti difettosi prima che vengano realizzati e massimizzando le opportunità di miglioramento continuo”.
Per Subaru, la velocità non significa solo stampare più velocemente, ma anche individuare i problemi più rapidamente, ridurre gli sprechi e portare gli accessori sul mercato con maggiore sicurezza. La F770 con testina di stampa T25 ha contribuito a rendere possibile tutto questo.
