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在 Objet1000 上制作的 3D 打印自行车。

消费品案例研究

3D 打印使优秀的产品更加出众

使用 3D 打印可以最为迅速地获得精确原型。了解该技术如何提升产品设计的速度和质量以及增强设计师们的信心。

通过使用 Objet 3D 打印机,Fender 的快速成型成本减少一半

“让我们的产品脱颖而出,确保提供合适的产品,这对于 Fender 非常重要。能够使用 Objet Eden350V 进行内部快速成型,对于上述两个方面都意义重大。”
Shawn Greene,Fender 高级工业设计师

3D 打印的 Fender 消费品乐器公司利用 Objet Eden350V 来加快产品开发速度,提高设计质量

Fender 乐器公司设计和制造弦乐器及放大器,例如实心电吉他(包括 Stratocaster 和 Telecaster)。公司生产原声吉他、电贝司、曼陀林、班卓琴和小提琴,还生产吉他音箱、贝司音箱和 PA(公共广播)设备。Avril Lavigne、Elvis Costello、Eric Clapton、Pete Townsend 和 Sting 等艺术家都使用过 Fender 的乐器。

当工程师将注意力集中在乐器的音质上时,Fender 的一组工业设计师正忙于设计它们的外观。设计是 Fender 业务极为重要的组成要素。公司保留其自身完整的内部设计中心,以及一个探索新理念,创建设计、原型和测试的模型制造车间。Fender 高级工业设计师 Shawn Greene 在这方面发挥了关键作用。

“我们与艺术家打交道,这些人通常是专业的音乐家,因此我们所有的乐器和设备都必须名副其实,”Greene 说。“我们的设计小组紧跟市场趋势,探索使用不同颜色、图形和金属及塑料零件类型。在我们投入生产前会进行大量的概念性工作和研究,以确保提供真正适合的产品。”

提升产量,降低成本是 Fender 引进内部快速成型的原因

3D 打印的 Fender 消费品

3D 快速成型已成为多年来 Fender 设计过程的一部分,直到最近公司才将此工作外包给服务机构。但是,Greene 及其团队对于外包所花费的时间和费用非常失望。通常需要一到两周时间才能拿回“快速”原型,这种时间上的延迟拖延了项目速度。到 2007 年底,Fender 产量的提升让 Greene 建议公司自己在内部采用快速成型技术。

获得经理的同意后,Greene 负责评估 3D 打印系统供应商。“细节是我们最重要的评判标准,”Greene 回忆说。“我们的工作性质要求我们必须非常细致。易用性是第二位,成本是第三位。我们还需要确保系统可以处理各种尺寸和材料的零件,因为我们的零件范围广泛,从一美分硬币大小到整个吉他,无所不包。”

“我计算了一年外包原型的成本,然后计算了内部生产的成本。甚至将设备和材料成本以及员工工作时间考虑在内,我仍认为我们自己做可以大大降低成本,”Greene 解释说。

服务机构推荐 Objet 3D 打印机为最佳选择

Greene 向 Fender 曾经使用的服务机构咨询有关 3D 打印机供应商的建议。迄今为止最普遍的建议是 Objet 3D 打印系统。

“我们对我们服务机构所使用的设备非常熟悉,并且已经学会如何区分在特定打印机上制造的零件,”他说。“有一个打印机品牌生产的产品我们称之为“模糊零件”,因为成品太原始 – 所以我们立刻放弃了该供应商。另一方面,我们对 Objet 3D 打印机生产的零件始终十分满意。”

Greene 最终选择了 Objet Eden350V 3D 打印系统。Objet Eden 3D 打印机提供市场上最多产、最灵活和品质最高的 3D 打印功能,从而缩短了产品从设计到制造的周期。Objet Eden 中使用的 PolyJet 3D 光敏高分子喷射技术可提供仅 16 微米(0.0006 英尺)的水平层,生产拥有精致细节和低至 0.1-0.3mm 的超薄壁厚的原型。

Objet Eden 专为在整个 CAD/CAM 过程中快速、便利地提供高品质 3D 模型而设计。它具有完整的 350 x 350 x 200mm 构建面积,提供在一次构建中生产单一大型模型或多个较小模型的灵活功能。

Greene 说:通过使用 Objet Eden350V,Fender 设计团队可以在数小时或几周内制造一个零件原型 – 因此它们的功能更为强大。“我们能打印任何物品,从较小的吉他零件和放大器按钮到放大器底架和新吉他设计等,”他解释道。“我们经常进行通宵打印 – 我们在离开前进行设置,当早上返回时零件已经做好了。当我们启动项目时,快速得到这些原型真的有助于保持良好的势头。如果外包出去然后等待一两个星期取回原型,有时候您就会丧失动力。”

Greene 及其团队对由其 Objet Eden 3D 打印机打印的成品和零件细节非常满意。“我们甚至可以在非常小的零件上打字并清晰显示。我们可制作半径非常小的产品。
转换材料非常轻松 – 我们已经用过 Objet 提供的每一种材料。”

Greene 列举了在内部拥有 Objet Eden 打印机的四大优势:
  • 加快新产品和增强性产品的上市速度
  • 降低推出新产品的风险
  • 更好、更具创意的产品设计
  • 即使 Fender 现在进行的快速成型比以前更多,但是也节省了一半的成型成本

借助 Objet 3D 打印机的内部快速成型将新放大器上市时间缩短了 6-12 个月

Fender 现在使用其 Objet 3D 打印机来为几乎每个产品创建零件、实物模型和原型。最近在 Objet Eden 上成功制造的原型是其 G-DEC®(吉他数字娱乐中心)放大器,《音乐及音响零售商》将其评为“最佳的新乐器音箱”。

“我们能够在花费任何成本进行加工之前制造放大器上的大量零件和按钮原型,并且已在一个月内完成了第一台 G-DEC 的实物模型,”Greene 说。“然后我们与许多音乐家和零售商一起做一些市场针对性调查,以确保产品符合预期目标。经过一些调整后,我们就可以进行加工了。整个过程持续大约六个月。”

对于 Greene 的团队而言,最常见的项目是为现有产品设计新功能。最近,Fender 的营销团队要求 Greene 设计一种新的放大器人体工学按钮。在内部采用 Objet Eden 之前,Greene 会使用 CAD 软件创建一些备选方案,然后向营销人员展示 CAD 图纸以便他们从中选择。对于人体工学按钮项目,Greene 可以使用 CAD 创建 10 种备选方案,打印出来并为每种方案绘制原型,然后将其放置在实际的放大器上。“打印原型的表面非常出色,我可以立刻在办公室里将按钮安装在真的放大器上,让营销人员一一尝试然后决定哪一个外观和性能最好。这对于营销团队(我们的内部客户)而言是更好的体验,从而能够为客户提供更好的产品,”Greene 说。“它还为我们节省了大量时间、金钱,并降低了风险。我们不需要猜测哪种按钮会是最佳的选择。”

“在拥有 Objet Eden350V 之前,单单制造实物模型就要花费 6-12 个月。然后由营销人员做出的更改又需要花费我们更长的项目时间,因为我们要等待新的原型。结果是通过在内部采用 Objet 3D 打印机,Fender 提前 6-12 个月得到 G-DEC 放大器,”Greene 解释说。

更频繁的原型制作有助于改进产品设计

Objet Eden 还帮助 Fender 回避了返工和再加工的麻烦。一个很明显的例子是放大器的发光前面板。Greene 设计了此零件,然后使用 Objet FullCure® 720 透明材料打印前面板的原型。当他在现有放大器的前方安装此原型并用不同类型的光进行测试时,他发现光的偏转情况与所想像的并不一致。结果,他又回去对设计进行了大量调整。“以前,我们不会做这类零件的原型,原因是它耗时太长并且成本过高,”Greene 说。“所以,等我们发现问题的时候,可能已经支付了工具制作费用,这时我们又得承担工具的修改费用。由于我们能够在公司内部快速制作原型,我们在那个项目上节省了一大笔钱。”

“让我们的产品脱颖而出,确保提供合适的产品,这对于 Fender 非常重要,”它补充说。“能够使用 Objet Eden 进行内部快速成型,对于上述两个方面都意义重大。”

据 Greene 所说,对于实物模型或他们正在测试的其他产品,如果没有库存,Fender 设计师有时甚至会在 Objet 3D 打印机上打印真实零件的样品。“我们只需直接在 Objet Eden 上打印零件,而不是从工厂订购然后等待,Greene 说。“整个过程快速方便,另外通过这种方式,我们不会减少用于客户的库存。”

Objet 3D 打印机帮助设计团队快速探索新思路

Greene 表示内部采用 Objet 3D 打印机最大的好处是它能让他的团队快速探索新思路。“在内部采用 Objet Eden350V 意味着我们可以尝试更多可能。它带给我们很高的自由度和广阔的创造空间。如果我想到一个全新的前沿创意,我将可以在短短数小时内将其设计出来并制作出原型。如果行不通, 我所花费的时间仅为一个下午而非一周。”

Fender 的营销人员都在为 Objet 3D 打印机着迷。“我们在离开与营销人员之间的会议后,在第二天就可以向他们展示工作原型,”Greene 说。“他们都会吃惊于现在我们能快速地将概念转化为现实的能力。”

“您可以整天纸上谈兵,”Greene 补充道,“但如果某一天您可以向人们展现实物,人们会真正感觉很兴奋。”Greene 还认为 Objet Eden 已帮助 Fender 向其客户提供更好的产品。“我们现在制造了这么多的原型,我觉得这对我们设计的质量绝对有影响,因为我们常常根据原型在整个设计过程中进行微调,从而改善零件的观感和功能。”

“我们把 Objet 3D 打印机称为‘我们最爱的玩具’”,Greene 补充道。“当人们到 Fender 拜访时我们总会拿来炫耀一下。”

即使产量增加,快速成型成本也只有 Fender 外包时成本的一半

即使 Fender 现在进行的快速成型量显著增加,Greene 表示其成本也只有公司将工作外包时的成本的一半。并且尽管使用频繁,Fender Objet Eden 的性能始终坚如磐石。“在 18 个月里,它甚至从未发生过一次故障,”Greene 说。

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