67 Designs 以 SLS 技術引領再工業化進程
加文·斯泰納的公司 67 Designs 是一家製造商和產品開發專家,服務各行各業的客戶,從大型汽車到船舶和航空設備。自 2012 年以來,67 Designs 一直致力於提供高品質的美國設計和製造的產品,並因此建立了良好的聲譽。
儘管 67 Design 取得了巨大的商業成功,但 Stener 創辦這家公司的初衷是為了拓展他的個人使命:幫助製造業工人重新接受教育,以免隨著熟練工人年齡增長而導致傳統技能流失。
— Gavin Stener,67 Designs 所有者
在商業方面,67 Designs 將先進的積層製造技術與更傳統的機械加工、成型、模具製造和加工方法相結合。他們採用 Fuse 系列選擇性雷射燒結 (SLS) 3D 列印機,用於那些對幾何形狀靈活性、工期緊迫或整體成本要求較高,而增材製造成為更優選擇的項目。
對 Stener 而言,Fuse 系列產品對於他幫助重塑勞動力隊伍的目標也至關重要——他認為積層製造是學生(各個年齡層)開始製作實體產品的絕佳跳板。「機械加工、鑄造、模具製造這些傳統工藝不會消失。但我認為積層製造非常適合發揮其激勵作用,讓人們更容易上手製作實體產品,」Stener 說。
從頭到尾:駕車、飛行或乘船
斯泰納的生意完全靠口碑傳播。他的第一批汽車客戶來自 2015 年的汽車探險圈,他們想為自己的越野車或長途運輸車進行客製化改裝。「大多數喜歡探險車的人也喜歡飛行,或者擁有遊艇,所以他們會不斷回來找我做新的改裝項目,」斯泰納說。
他們高品質的消費級零件——例如越野車手機支架等小型配件——常常促使人們在需要為公司朝九晚五的工作定制產品時,再次聯繫 67 Designs。「許多企業客戶都是因為在消費領域使用過我們的產品而找到我們,或者希望與我們合作進行客製化的小批量生產。喜歡我們產品的人,往往是那些想要與眾不同,或者有獨特、專門用途的人,」Stener 說。
這種客製化特性使得 3D 列印成為設計流程中不可或缺的一部分,即便最終產品仍採用傳統製程製造。Stener 最初使用的是價格親民的 Replicator 系列熔融沈積成型(FDM)列印機,讓他能夠直觀地了解零件在現實世界中的外觀和觸感。「FDM 非常適合製作小型試件或原型。但支撐結構一直是個難題,2012 年我們剛起步時,唯一無需支撐的列印技術是一套價值高達 50 萬美元的巨型系統,」Stener 說。
在為 67 Designs 建立客戶群和聲譽的同時,Stener 始終密切關注粉末床成型技術市場。在產品需要推向市場的情況下,他會先將終端用戶所需的優質動力部件外包給服務機構,而不是花費數萬美元用於注塑模具的研發和製造。
「使用選擇性雷射燒結(SLS)技術是理所當然的。要想讓產品被更廣泛的市場接受,唯一的辦法就是盡快推向市場。我的理念是,訂單量低於 1 萬件時,就不要用切割金屬的方式來製造工具。你必須快速行動,快速創新,」斯泰納說。
Stener 多年來一直與 Shapeways 合作,他密切關注著 Fuse 系列列印機的上市,並一直在評估其量產能力。「我們希望確保我們的 SLS 列印機能夠滿足生產需求,能夠保持公差和精度。當我們確信 Fuse 能夠勝任時,我們就決定投入生產。」Stener 說。
Fuse 系列產品對美國小型製造商的效益
自從公司引進第一台 Fuse 1+ 30W 列印機以來,Stener 又陸續增加了列印機數量。「我相信冗餘備份。即使一台列印機故障,生產也不用停滯。一台價值 50 萬美元的機器的風險遠大於五台價值 10 萬美元的機器,」Stener 說。
Fuse 系列產品使 67 Designs 能夠始終保持生產運轉,處理客戶和企業合作夥伴的大批量訂單,同時還能生產自己的設計產品,例如他們最暢銷的越野車手機支架。
「SLS 技術的普及為人們提供了更多選擇。而 SLS 最終用途部件的出現,有助於讓消費者認可增材製造部件;它們為我們把產品推向市場奠定了基礎,而此前人們認為我們做不到這一點,」Stener 說。然而,產品上市並非全部。為了打破人們對 3D 列印僅限於原型製作的固有印象,SLS 3D 列印機的最終用途產品必須品質優良。
「你必須在這方面保持嚴謹,並具備生產思維。我們自行研發了熔斷器校準工具,並定期進行檢查,以確保其始終處於最佳狀態。小公司在產品質量方面也需要具備大公司的思維模式。而這種嚴謹性源於傳統的工程理念,」斯泰納說。
67 Designs 的另一個基本原則是積層製造和傳統製造不可互換。Stener 仍然是 67 Designs 幾乎所有產品(包括公司自有產品 and 客戶產品)的主要設計師。當最終產品需要達到鑄造或機械加工金屬的強度時,他會採用減材製造進行設計——即使原型最終會採用 3D 列印。如果應用不需要那麼高的強度,但輕量化、生成式設計和有機結構可能更有利,或者只需要 100 到 5000 個小型塑膠零件,他可能會專門針對積層製造進行設計。「我不會要求積層製造的零件與射出成型的零件完全相同。它們是兩種截然不同的工藝,我認為它們不能互換,」Stener 說。
儘管 67 Designs 團隊能夠使用傳統方法和積層製造技術生產產品,但他們發現 3D 列印的一項優勢對部分客戶來說越來越有吸引力:智慧財產權保護。「一些海外製造企業會讓客戶擔心產品被抄襲、創意被竊取。利用積層製造的優勢之一就是設計出傳統模具無法複製的特徵,」Stener 說。
iPad Mini 支架
SLS 3D 列印機的消費品不僅在功能上與模壓塑膠零件不相上下,還能顯著減少浪費。隨著消費者普遍感受到強制報廢和維修資源日益匱乏帶來的痛苦,SLS 3D 列印機可以提供一種經濟實惠的替代方案。「當蘋果公司不可避免地更新換代其設備時(他們總是如此),我們不會驚慌失措。我們不會清算堆積如山的過時庫存,也不會承擔巨額的資產減記。我們只是快速迭代,繼續前進。」Stener 說。67 Designs 的設計和製造流程消除了過度包裝造成的生產廢料、跨洋航運的碳排放、從長灘港到達拉斯的卡車運輸產品對環境造成的影響。
— Gavin Stener,67 Designs 所有者
飛機皮託管
皮託管是一種透過測量管內外壓力來計算流體流速的裝置。在飛機上,皮託管對於測量空速至關重要。地面飛行時,需要使用皮託管罩來防止昆蟲進入管內,這些皮託管罩通常由織物製成。然而,這些織物罩很容易被風吹走,導致黃蜂和其他昆蟲爬入管內築巢——這會對下一次飛行構成重大安全隱患。67 Designs 公司研發了一種塑膠皮託管罩,它易於安裝和拆卸,並且在其他情況下都能牢固地貼合在管上。
— Gavin Stener,67 Designs 所有者
壁架通用支架
67 Designs 最受歡迎的產品之一——Ledge 通用支架,整合了 AppleMag 安全充電器和基於 Fuse 1+ 30W 的客製化、可適配硬體。這款支架可能是市面上同類產品中碳足跡最低的,其主要部件均採用 Fuse 1+ 30W 製造。67 Designs 最初決定採用積層製造技術來生產該零件,是因為傳統的模具製造方式會限制其設計。對於一款需要隨著 OEM 廠商的變更而不斷調整的產品而言,注塑成型在經濟上並不划算。
「如果我們選擇注塑成型,產品將不具備成本效益,而且我們將不得不依賴昂貴的海外模具——通常是在中國製造的,成本很高——開發週期為兩到三個月,」Stener 說。
分散式智能
67 Designs 並不打算用 3D 列印取代傳統製造,但他們擅長找到積層製造零件可以補充或改進現有工作流程的情況。
鑑於聯邦政府近期對重建國內製造業網絡給予的重視和支持,企業可以藉鑑 67 Designs 的成功經驗,了解 Stener 所說的「本地生產,本地消費」的真正意義。他的企業所做的努力不僅限於利用 3D 列印機在國內生產零件,還延伸到勞動力發展和教育領域。「除了產品本身,我們還在投資人才。我們正在培養新一代的製造人才,讓他們掌握先進的製造技能,為他們創造回報豐厚的職業生涯。而此時,美國企業正在擴大國內生產規模。」Stener 說。