加工时间、质量和成本是项目管理的魔术三角形。其中两个要素是可以联合成一个整体的,可是三个要素能组合成一个整体吗?长期以来,工程师对这种组合一直是不予考虑的,这常常让用户感到遗憾。然而,要是把因特网的速度和先进软件的功能与CNC机床的柔性及精度结合在一起,那么事情马上看来就不一样了。
在原型制造业里,一家国际性的原型制造厂商Proto Labs公司准备彻底改变新产品的营销理念。一种独特的基于网络的软件和一个现有存量大大增加的哈斯自动化公司生产的立式加工中心,使Proto Labs公司能够把魔术三角形的时间、质量和成本这三要点统一而协调地组合在一起。Proto Labs公司的服务范围分为两个领域:一个是First Cut,另一个是Protomold。工艺技术的组合和技能的组合往往是类似的,但正如其名称所表明的,First Cut涉及的是设计过程前一阶段的内容。
First Cut背后的想法很简单:通过对坯件的CNC切削,加工成塑料或铝制样件,这与快速原型制造方式的常规材料叠加工艺相比,速度要快且简单得多。
CNC加工的优点在于零件加工的高效率、表面的高质量和尺寸的高精度。此外,及早掌握塑料和铝制的功能性样件对于客户是有益的。
然而,First Cut是如何从应用CNC工艺加工塑料的众多企业中脱颖而出的呢?欧洲分公司的经理John Tumelty 先生解释道:“对First Cut技术感兴趣的用户可以上传CAD模型,就可得到一个交互式的报价,即所谓的最初报价。除了详细的报价之外,还可以预览加工效果。根据订货的任务要求,First Cut的软件(在一个规模较大,并行处理能力为1.9万亿次浮点运算处理的计算机群上运行)能自动地计算出用于哈斯CNC机床编程的刀具路径。由此而避免了当投产批量件数在1和10之间时所产生的一次性时间耗费和费用开支。在传统的外包加工方面,由于期限和经济上的原因,通常是把单件生产排除在外的。” 由First Cut加工完成的样件与最终产品相比,不仅外表相似,而且不管样件的材料采用的是ABS树脂(丙烯晴—苯乙烯—丁二烯共聚物)、尼龙、聚醚醚酮塑料、铝或其他的材料:预先制作的这种模型已经具有了以后所生产的系列产品的众多机械性能。
“对于工程师来说,这是向前迈出了重要的一步”,John Tumelty先生断言道。“目前,还没有其他办法以如此快速且成本低廉的方式来获得品质一流和运转完全正常的塑料或铝材样件。” 在设计过程的后期阶段,常常需要另外的样件来用于测试和开发。但在进入市场进行营销时,通常是需要100~1000件数量的产品,这时,Proto Labs公司的第二个业务部门Protomold会参与进来。Protomold同样是采用哈斯公司的CNC机床来进行加工。
在一天之内完成注塑模的加工
直到现在,注塑模的加工采用的仍是一种费用相当昂贵的工艺,对于像样件这样的小批量生产,有着很大的商业风险。Protomold设法利用现有的哈斯公司众多经济的CNC机床,并应用完全成熟的CAD和CAM加以配合,来应对这样的加工问题。“我们Protomold工艺的主要优点是:在一天之内就能在我们的哈斯CNC机床上加工完成本相当低的铝质注塑模,”John Tumelty先生解释道。“几天后,由这个注塑模制造出上千个品质优良的成形构件,其外形和功能完全符合日后由钢制成形模成批生产出来的产品。但是有一点从一开始我们就非常清楚:工艺的成败主要取决于注塑模的精度。因此,对于CNC机床的加工质量我们不允许有任何的让步。”
Protomold是两个业务部门中一个久已存在的部门,是在将公司的名字更名为Proto Labs之前的公司名称。这是一个成功的经营理念,目前这在First Cut也获得了很好的成果,在与来自美国、欧洲以及最近与来自日本的工程师们在日常的合作中,这种理念又得到了发展和完善。像First Cut业务部门一样,在Protomold也可以通过互联网进行交互式的报价。
“关于样件的报价,用户在提供了模型之后的一个小时之内,便可得到一个较详细的可行性分析报告以及附有整个价格的说明”,John Tumelty先生说道。“接着,用适合于批量生产的材料来制作样件,在第二天就可以将样件提供给用户。在自己公司里节省的全部时间,我们将直接转告给用户。一个经济的新产品开发,克服生产准备方面的障碍,并使产品顺利投放市场,这体现了我们所提供技术的成果。” 在全球,客户可以使用Protomold的在线系统,用来查看报价,更改订单说明书,详细地了解设计方法和生产工艺、审核供货数据和订购构件等。塑料成型构件的订购类似于在亚马逊网上书店购书那样简单,即使在最后几分钟也可轻易地更改构件的结构和交货的期限,并缩短产品进入市场的时间。
CNC机床、软件和高性能的处理器
鉴于来自欧洲对样件不断增长的需求,最近,Proto Labs公司再次扩大了机械加工设备的数量,所有哈斯公司新的立式CNC加工中心(各有两台VF-1,VF-2和VM-3型加工中心)配备有高转速选项,由此能很好适应企业的经营理念。
“质量和速度,这是我们进行经营的两个支柱。”John Tumelty先生最后说,“立式加工中心兼有这些品质,并与其他的哈斯机床、出色的软件和高性能的处理器相配合,这为经济的成果创造了坚实的基础,对于我们在全世界各地的客户来说,则体现在为他们提供更好和快速的服务上,我们会把时间和费用上的收益直接转告给用户。”