周产 2000 余个部件：Form Auto 如何实现批量生产

在 3D 打印这样一个快节奏且竞争激烈的行业中，有时眼见为实。为了提供切实的证据，Formlabs 制造和服务中心 (MSB) 已经使用 3D 打印为我们的打印机制作了数十万个样品部件，甚至包括成品组件。通过完成如此数量的打印，生态圈的生产能力已经得到了证明。现在，我们通过全新 Formlabs 自动化生态圈进一步提高了产量。 

Formlabs MSB 已经证明，使用 3D 打印进行批量生产不仅切实可行，而且利用自动化生态圈，还可以简化生产流程并提高成本效益。Form Auto 打印机扩展硬件、Fleet Control 软件功能组和 High Volume Resin System 协同工作，可以在不增加人工成本或空间的情况下扩大生产规模。“与 Formlabs MSB 合作批量生产部件是‘付诸行动’最好的方式，我们希望其他制造商通过使用我们的机器也能如愿以偿，”Formlabs 俄亥俄州 MSB 经理 Chris Pauwels 表示。

Formlabs MSB 是位于俄亥俄州托莱多的一家生产工厂，拥有 140 台 Form 3 系列立体光固化 (SLA) 打印机和 30 多台 Fuse 系列选择性激光烧结 (SLS) 打印机。“我们按客户要求打印样品部件，以便他们在购买新打印机时进行评估，但我们也打印用于生产 Formlabs 设备的部件，如 Form Wash L、Form Cure L、Form 3L 和 Fuse 系列，”Pauwels 表示。 

Formlabs 工程师依靠我们自己的 SLA 和 SLS 打印机进行原型制造并生产新一代机器。在新冠疫情初期，我们采用 3D 打印制作一部分部件作为供应链暂时停摆的权宜之计，制作另一些部件则是因为 3D 打印在某些情况下是一种成本低于注射成型的选择。利用如此庞大的 SLA 和 SLS 打印机机组的力量，Formlabs 能够生产大量成品部件，并加快我们机器的上市速度。 

40 余种 Formlabs 材料均有其标准打印样品部件，无论是否已经拥有 Formlabs 打印机，任何人都可以索取样品部件。样品部件代表了每种材料的预期用例，例如使用 Surgical Guide Resin 制作医疗电钻导板、使用 Durable Resin 打印的功能齿轮。 

拥有 140 台 SLA 打印机和 40 多种 SLA 材料，意味着管理打印设施则需要细致的监督和持续的监控。该工厂保持着严格的时间表，优化打印和后处理窗口，尽可能确保与员工的工作时间保持一致。Formlabs 运营卓越团队成员 Andrew Crane 致力于优化时间表和打印培训营流程。Crane 说：“我们有四个团队，分别负责管理具有不同打印队列的两个 Form 3+ 打印机群组、Form 3L 打印机、Fuse 1+ 30W 打印机，还有一个流程测试团队……我们的打印队列偶尔会一次性打印 500 次。” 

在自动化生态圈面世之前，通常一天内我们需要多次操作打印机，例如通过装载构建平台来启动打印机、确保插入正确的树脂盒和树脂槽，以及在打印完成时取出构建平台以将部件转移到 Form Wash 中进行清洗。虽然每项任务只需不到一分钟，但对于拥有 140 台 SLA 打印机的生产工厂而言，这些劳动密集型但低复杂度的任务则占据了一天多的大部分时间。 

借助 Form Auto 和自动化生态圈，这些用时短但重复的任务将大大减少。Form Auto 利用 Build Platform 2 的快速剥离技术来移除部件，然后重新插入构建平台并为打印机的新任务做好准备，从而消除了以前员工必须完成的两次操作。“这就像一台打印机完成了五台打印机的工作量，”Pauwels 说道。结合使用 Build Platform 2 和 Form Auto，操作人员无需从构建平台上刮下部件以及逐批清洗部件。

Formlabs MSB 员工有更大的自由来执行高复杂度的任务，他们花费在移除部件、打印机启动和单批清洗上的时间大大减少。在夜间完成部件或无员工在场时，新的打印任务可以自动开始。在使用 Form Auto 的 Formlabs MSB 内部，打印不必随着工作时间在晚上或周末时停止。

Fleet Control 是 Dashboard 中的功能组，用于优化多台打印机生产环境中的打印队列、分配和调度方式。Formlabs MSB 中配备有 140 台 SLA 打印机和 40 种树脂，因此不会错过任何组织和优化操作的机会。 

“Fleet Control 大幅减少了对打印操作的管理投入。我们可以毫不费力地将定制任务插入打印队列，技术人员也不必担心是否将正确的任务分配到正确的打印机中，”Crane 说。

在 Formlabs MSB 的 SLA 打印机群组（140 台打印机）中，可以根据材料类型选择较小的打印机群组。这些群组可灵活变化，例如可在推出一种新材料时，将需求转为生产新的样品部件。Fleet Control 支持用户向打印机群组发送打印件，而无需选择特定机器以及管理群组内的队列。此外，它还显示整个生产单元运行方式的概览，便于技术人员在出现问题前发现任何不一致现象。 

“Fleet Control 极大地简化了打印工厂的生产管理方式。只需在触摸屏上点击数次，我们的技术人员即可快速识别和处理问题，”Crane 说。 

将 Fleet Control 的组织和监督能力与 Form Auto 的生产能力相结合，大大提高了 Formlabs MSB 的生产率。Crane 表示：“Fleet Control 与 Form Auto 相结合意味着部件产量将显著提高，但更重要的是，相对于传统方法，由于减少了实际操作部件的次数，Form Auto 已确认可以提高相同部件的良品率。”

根据多年的样品部件打印实践经验，Formlabs MSB 的团队已经将树脂细化做到了极致，他们确切地了解一个树脂盒可以制造每种部件的批次数量，以及更换新树脂盒的时间。尽管员工可以快速轻松地完成这些切换任务，但就像移除部件一样，如果将单项任务的用时乘以 140 台打印机，仍然会占用掉员工大量的工作时间。“打印机操作人员的主要工作内容是更换树脂盒。假如每天打印 440 个部件，那么就需要经常更换树脂盒，”Pauwels 说。 

除了人工操作时间，在这种打印量下，空树脂盒的数量会开始增加，存储需求也将随之增加，并需要采取相应的处置策略。 

我们开发了 High Volume Resin System，通过自动泵送系统无缝输送五升树脂，使配备 Form Auto 的打印机能够在无需人工操作的情况下完成多个批次的打印。“High Volume Resin System 将树脂容量提高了五倍，这意味着树脂容器的操作次数减少了五倍。也就是说树脂盒注入次数和溢出几率均降低了五倍，”Pauwels 说。 

多年来，3D 打印技术一直用于定制产品，随着 3D 打印快速模具制作日益普及，3D 打印在批量生产中愈发普遍。到目前为止，尚未出现能够将 3D 打印的定制能力与批量生产的高产量相结合的技术平台。自动化生态圈弥合了这一鸿沟，通过减少人工成本，提高了定制化的经济效益，并通过消除普通工人每天的时间限制，使批量生产更加高效。 

迄今为止，Formlabs MSB 已经生产了数十万个部件，并以此展示了 Form 3 系列打印机的生产能力和 Formlabs 材料的一致性。随着 Formlabs 客户对 3D 打印机和部件需求的增长，Formlabs 的内部需求也在增长。自动化生态圈满足了高效批量生产的需求，而且在最佳的实践基地－我们自己的工厂，自动化生态圈的能力也得到了证明。 

持续进行批量打印的能力有助于简化 Formlabs 的运营和供应链，而且也创造了一个连续反馈循环，即通过使用自己的产品进行生产，我们能够学习、开发和迭代产品，从而优化我们的商业模式及相应的基础技术。