Form 4L 和 Fuse 系列如何助力 Radio Flyer 进行创新

两名儿童坐在 radio flyer 红色儿童手拉车中

Radio Flyer 最著名的产品-标志性的 Original Little Red Wagon® 可能会让人联想到美国上世纪中期的传统主义,但这家总部位于芝加哥的公司远没有停留在过去-要在一个多世纪的时间里引领行业发展,就必须致力于新技术和创新理念。该公司之所以能继续成为世界领先的游乐设备生产商,制造包括手拉车、滑板车、三轮车、卡丁车、电动自行车等产品,3D 打印技术功不可没。

Radio Flyer 的产品开发团队每天都在进行 3D 打印。他们的原型车间依靠 Formlabs 的 Fuse 选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印机以及大幅面立体光固化 (SLA) 打印机来在截止日期前完成设计,其产品旨在为用户带来欢乐,并创造终生难忘的温馨回忆。

我们采访了 Radio Flyer 的产品设计工程师 Agostino LoBello,他为机械车间评估和整合新技术提供支持。新型 Form 4L 大幅面树脂 3D 打印机缩短了高保真供应商批准部件的制造时间,并提高了次日生产人体尺寸原型的产量。与 Fuse 系列打印机全天候生产功能性原型相结合,Form 4L 可以帮助车间每月生产数百个部件。

“我们拿到 Form 4L 打印机后,第一件事就是为 Stingray Ride-On 打印座椅,并在供应商会议上展示了这个准确的 3D 打印件。Form 4L 的速度和尺寸精度为我们的车间带来了巨大的变化。现在,我们成功地打印出了一个与成型体积等大的盒子,而当我们尝试在 Form 3L 上打印这个尺寸时,盒子和盖子却无法匹配。在使用 Form 4L 之前,我们宁愿在槽刨机上进行 CNC 加工,或者用 SLS 将其拼接起来。”

Agostino LoBello,Radio Flyer 产品设计工程师

Fuse 系列为家庭测试提供强度和功能

Formlabs SLA 3D 打印机前的三个玩具手拉车

最初的 SLS 打印原型(左)、SLA 3D 打印并喷漆的路演原型(中)和最终生产的 Bubble Buddy Walker Wagon

心爱的玩具应该经久耐用,世代相传。Radio Flyer 致力于制造安全的优质产品,并保证使用寿命。

经久不衰的秘诀在于每个部件都要经过密集的原型制造过程。自 2022 年增加第一台 Fuse 1 和 2023 年购置 Fuse 1+ 30W 以来,Radio Flyer 的原型车间已经能够使用 Nylon 12 Powder 为工程师和设计师快速生产座椅、滚珠轴承、手把等功能性原型。

“如果要制造一辆新的手推车或三轮车,这是我们唯一信任的打印机。可以用于制作功能性脚轮箱和车轮装配、制动器装配等。Fuse 打印部件解决了对功能性成品部件的需求,我们可以放心地将这些部件送回家进行家庭测试。”

Agostino LoBello,Radio Flyer 产品设计工程师

家庭用户是最难取悦的消费群体,在涉及儿童安全时,耐用性是重中之重。使用 Fuse 系列打印部件,有助于产品更快地通过初始原型制造阶段,从而可以放心地进行多轮测试,而无需打印新部件。

值得信赖的尺寸精度

3D 打印手推车

Bubble Buddy Walker Wagon® 的原型由 Radio Flyer 的 Fuse 1+ 30W SLS 3D 打印机搭配使用 Nylon 12 Powder 制成,图中所示为多件式装配原型。

尽管 Radio Flyer 的产品专为儿童设计,但仍然比普通 3D 打印机(包括 Fuse 系列)的成型体积大很多。通常将原型分成多个部分,以适应 3D 打印机的成型体积并在打印后进行组装。SLS 3D 打印机的自支撑打印床可以在一次成型过程中将多个部件嵌套在一起,因此即使申请人需要在打印完成后将部件组装在一起,他们也能一次性得到所有部件,而且大型部件打印也不会拖慢迭代过程。

“Fuse 的另一个优势是,如果我们需要将大型部件拆开以便放置在 Fuse 中并排队打印。即使今天打印一个,明天打印一个,我们也可以依靠 Fuse 的特性,每次都获得相同的尺寸精度。不同日期打印的部件仍然可以完美地组装在一起,”LoBello 说。

Fuse 系列打印机能够始终如一地打印出精确部件,因此设计和工程团队越来越信任这项技术。他们过去曾使用过 FDM 3D 打印机,但 Fuse 为他们提供了更高保真度的结果,他们能够从部件中了解到更多内容,而无需在加工前考虑支撑或各向异性的几何形状。

“团队已经将 Fuse 部件视为生产注射成型部件。我们相信,将任务发送给打印机后,我们就会得到优质的功能性成品部件。”

Agostino LoBello,Radio Flyer 产品设计工程师

SLS 3D 打印的速度和产量

一名人员使用 Fuse Sift 清理 3D 打印部件

在一年中最繁忙的夏季,Radio Flyer 的两台 Fuse 系列打印机依然不停运转,每月往往要使用超过 20kg 的 Nylon 12 Powder。

Radio Flyer 的每个产品类别(如手推车、电动自行车或滑板车)都有多种产品且由众多部件组成,因此新的开发项目层出不穷。从早期的概念验证到发送给潜在买家和合作伙伴的最终阶段模型,每个阶段都会用到 SLS 部件。在完全锁定客户订单和数量之前,注射成型毫无意义,因此 Radio Flyer 利用 Fuse 系列打印机的低单件成本和高产能,以经济实惠的方式快速实现了这一点。

“Fuse 打印机每周 7 天每天 24 小时不间断运行,每天都进行一次构建,如果打印时间稍短,有时还要运行两次。在夏季最繁忙的时候,我们每天都要对不同的概念进行多次迭代,一个月下来要消耗 20 到 30kg 的粉末,”LoBello 说。

增加 SLS 功能后,Radio Flyer 的部分工作流程从 FDM 和外包转移到了 SLS。他们能够在产品开发周期中投入更多精力,然后再使用模具,因为他们对 Fuse 打印部件复制注射成品组件的能力充满信心。“它加快了我们的工作流程。从工程和产品开发的角度来看,我们在将设计发送给工厂之前,需要调试和调整参数的次数减少了,”LoBello 说。

利用 Form 4L 缩小差距

一名人员手持 Form 4L 的构建平台

Form 4L 帮助 Radio Flyer 快速打印出大型部件,因此设计和工程团队有信心在重要截止日期前完成迭代并测试所有创意。

Radio Flyer 的开发工作流程依赖于 SLS 3D 打印。先前,其团队并没有过多针对大幅面 SLA 3D 打印机 Form 3L 的需求。但随着 Form 4L 的到来,情况开始发生变化。

“我们经常需要快速周转以进行设计审查。以前的大幅面设备无法快速完成部件制作,我认为正是在这种快速周转方面,Form 4L 缩小了差距。我们的 3D 打印技术每天都要进行多次构建,速度已经足够快了,”LoBello 说。

打印速度和打印周期逐日递增,我们可以尽情丰富创意,对每件产品如何满足特定需求有了更深入的了解。“我们在关注产品设计和所有可预见用途方面投入了大量时间。我们会提出问题:‘人们将如何使用产品?他们希望通过产品获得怎样的附加功能?’,”LoBello 说。快速、功能强大的 3D 打印技术是解决这些问题的一种方法。

“由于可以生成更多版本,并利用 Form 4L 快速测试这些想法,我们有能力快速制作创意原型,从而更快速深入地提出创意。我们可以将以前无法实现的新功能整合到产品中。”

Agostino LoBello,Radio Flyer 产品设计工程师

提高准确性和可靠性

电动自行车上的男人和孩子

在 Radio Flyer 将 Form 4L 引入公司内部之前,他们经常将电动自行车和电动自行车配件的新产品原型发送到 Fuse 系列打印机。现在,Form 4L 提高了可靠性和尺寸精度,使团队确信他们会获得准确无误的打印部件,并且易于进行后处理,进而完成原型的最终批准过程。

在增加 Form 4L 之前,原型车间的团队没有收到过多大幅面 SLA 请求,因为产品设计团队对尺寸精度并不满意。LoBello 说:“我们组装原型时,不同的部件必须天衣无缝地配合在一起,否则就会分散我们的精力,也无法从设计审查中了解更多内容。

要在公司内部制造部件,而不是与久经考验的外包 CNC 加工厂或昂贵的工业 3D 打印服务机构合作,产品团队必须有十足的信心会得到所需的部件,尤其是在出现问题的有限时间内。“这是与 Form 3L 相比最显著的进步。我们更有信心相信,Form 4L 能为我们提供符合要求的部件,”LoBello 说。

由于可以选择 Form 4L,该团队开始收到越来越多的 SLA 部件请求。Radio Flyer 的产品开发和销售团队将在路演中与零售买家会面,展示他们的新产品和新理念,因此团队需要打印部件与注射成型部件的表面光洁度几乎无异。

“这些部件必须精确,因为我们要用来向零售商展示他们将要购买的产品。对于没有接受过培训的人员来说,它们必须足以被误认为是最终成品,而 Form 4L 部件正在帮助我们实现这一目标,”LoBello 说。

永恒、精美的产品需要额外测试

一位女士推着婴儿车

利用 SLA 和 SLS 3D 打印技术快速、可靠地制作原型,Radio Flyer 得以实现标志性玩具和家庭产品的新发展,为家庭创造终身难忘的回忆提供了工具。

100 多年来,Radio Flyer 一直深受家庭用户的信赖和喜爱,其优质创新性产品为一代又一代的家庭带来了欢乐。要将精美的产品设计与功能和安全性结合起来,需要进行深入的反复试验并获得来自家庭用户的真实反馈,而 3D 打印技术帮助 Radio Flyer 实现了这一过程。

通过将 Fuse 系列和 Form 4L 等工业级 3D 打印机引入公司内部,他们的设计团队可以尝试新事物、调整小型特征,并依靠原型实现与实物一样的功能。

购置 Form 4L 后,其原型车间的生产能力得到了提升,实现了以前无法做到的事情:在一天内生产出与注射成型件几乎无异的高保真模型。Form 4L 的速度、准确性和可靠性帮助 Radio Flyer 完成了他们最擅长的工作,通过现代技术接近传统,创造出兼具两者优点的玩具。

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