Effektiviser din produktion med 3D printede jigs og fiksturer

Reducer nedetid og omkostninger ved at flytte produktionen af værktøjer fra traditionel fræsning til additiv fremstilling

Hastighed og præcision styrer konkurrencen i industrien i dag. Mange forbinder stadig 3D teknologi primært med prototyper, men hos 3Dprintservice.dk ser vi, at virksomheder i stigende grad bruger teknologien til at optimere deres produktionslinjer. Vi fokuserer her på “tooling” – altså produktions hjælpemidler som jigs, fiksturer, støbeforme og transportbeslag. Hvis du flytter produktionen af disse værktøjer fra traditionel CNC-fræsning til additiv fremstilling, sparer du både tid og penge.

Hvad er jigs, fiksturer og dunnage i en industriel kontekst?

For at forstå værdien skal vi definere begreberne præcist. En jig er et værktøj, der styrer et andet værktøj, eksempelvis en boreskabelon, der sikrer, at operatøren borer det præcise sted hver gang. Et fikstur er en anordning, der holder et emne fast i en bestemt position under bearbejdning, montage eller svejsning.

Begrebet dækker også over “Rapid Tooling“. Her fremstiller vi forme til sprøjtestøbning eller termoformning direkte på en 3D printer. Dette lader dig validere materialevalg og design med funktionelle prototyper i det rigtige slutmateriale, før du investerer i dyre stålforme.

Endelig inkluderer det “dunnage” eller contour boards. Dette er specialfremstillede transport-fiksturer, der fragter ukurante emner sikkert gennem forsyningskæden. Luftfartsindustrien erstatter i dag komplekse trækonstruktioner med 3D printede contour boards. Det sikrer, at de transporterer følsomme flydele som flaps og krængeror fra “flight line” og tilbage til værkstedet uden skader. Industrien fremstiller traditionelt disse dele i aluminium, stål eller træ, hvilket er en dyr og langsommelig proces. En professionel 3D printer leverer en løsning, hvor du går fra digital tegning til fysisk værktøj på få dage.

Hvordan beregner man ROI på 3D printet produktionsudstyr?

Du henter den største gevinst på “Total Cost of Ownership” (TCO) og ved at reducere “opportunity cost”. Vi beregner ikke kun værdien ud fra prisen på selve 3D printet, men ud fra værdien af den sparede tid.

Industrivirksomheden Multiplus viser potentialet, når de skifter til 3D printede sprøjtestøbeforme. Ved produktion af små serier på omkring 100 emner reducerede de leveringstiden fra 4 uger til blot 3 dage ved at bruge højtydende resiner i stedet for metalforme.

For virksomheder med drejecentre (Swiss machines) er nedetid kritisk. Iscar demonstrerer, hvordan modulære 3D printede værktøjshoveder tillader hurtige skift med en gentagelsesnøjagtighed på +/- 0,02 mm. Operatøren skifter hovedet uden at skulle måle ind på ny. Regnestykket er simpelt: Koster et produktionsstop 10.000 DKK om dagen i tabt omsætning, betyder prisen på selve 3D printet intet sammenlignet med de 20-30 dages ventetid, du sparer. Denne forsyningssikkerhed driver din ROI.

Hvorfor overgår 3D teknologi traditionel fræsning til netop disse emner?

Forskellen mellem traditionel CNC-fræsning og professionel 3D print bliver tydelig, når vi ser på parametre som leveringstid og designfrihed. Hvor traditionel bearbejdning i aluminium eller stål ofte indebærer høje opstartsomkostninger til CAM-programmering og materialespild, har 3D print lave opstartsomkostninger uden krav til minimums antal. Leveringstiden falder typisk fra 3-6 uger til 2-4 dage ved brug af dansk produktion.

Vægten spiller også en rolle. Fiksturer i metal er tunge, hvilket belaster både operatører og robotter. En 3D printet løsning i polymer eller komposit er letvægtig, hvilket forbedrer ergonomien og tillader hurtigere cyklustider for robotter.

Udover hastigheden giver en 3D printer en designfrihed, som traditionelle metoder sjældent matcher. Kosmetikproducenten Lush går fra idé til færdig form på under 24 timer. De tester over 1.000 designs årligt via 3D printede vakuumforme, hvilket giver dem en markant fordel i produktudviklingen. Samme logik gælder interne kanaler. Hvor metalindustrien bruger 3D print til at lave optimerede kølekanaler i skæreværktøjer for at undgå kavitation, bruger vi teknologien til at printe gribere med indvendige vakuum-kanaler. Denne geometri er umulig at fræse ud i ét stykke, men essentiel for effektive robotløsninger.

Hvilke materialer egner sig bedst til hårde produktionsmiljøer?

Vi vælger materiale ud fra belastning og miljø. Vi trækker på en bred vifte af materialer, fra stærke filamenter til detaljerede resiner.

PLA til simple opgaver

Brug dette til simple skabeloner og afstandsklodser uden krav til varme eller kemi. Det er den mest økonomiske løsning.

PETG og TPU til fleksibilitet og kemi

PETG modstår kemikalier og slag. TPU (et fleksibelt gummi-materiale) beskytter emner mod ridser under transport.

Nylon og kulfiber til styrke

Vælg Nylon (PA12) eller kulfiber-forstærket materiale, når styrke og stivhed er altafgørende. Disse materialer erstatter ofte aluminium til opspændingsværktøjer. Studerende fra TU Berlin bruger eksempelvis forme printet i “Tough” resin til at håndlaminere kulfiberdele til racerbiler. Formen holder faconen under oplægningen, men er fleksibel nok til, at de kan få det færdige emne ud efter hærdning.

Højtydende resiner til forme

Til sprøjtestøbeforme og termoformning anvender vi materialer som “Rigid 10K”. Det er glasforstærket og tåler høje temperaturer og tryk uden at deformere. Det sikrer en glat overflade, som overføres direkte til slutproduktet.

Hvordan reducerer funktionelle mock-ups risikoen i produktionen?

En “Functional Mock-up” minimerer risikoen i din produktion. Før du modtager en dyr støbt komponent fra en underleverandør – som måske har 12 måneders leveringstid – bør du teste din egen samleproces.

General Electric (GE) oplevede dette, da de ventede på et stort støbt nav til en vindmølle. De printede en 1:1 model af navet og validerede hele deres produktionslinje, testede løfteudstyr og sikrede plads til kabelføring, længe før den rigtige metaldel ankom.

Dette princip gælder også for CNC-bearbejdning. Kør en “tør-test” af et bearbejdnings program på en billig 3D printet plast kopi (en “machining mock-up”). Opdager du en programmeringsfejl, er det bedre at ødelægge et stykke plast end at køre værktøjet ned i en dyr stål-casting. Hos 3Dprintservice.dk ser vi det som en del af vores 3D actions filosofi: vi sikrer kvalitet før kvantitet.

3 konkrete anvendelsesmuligheder i din produktion

Vi har samlet tre områder, hvor 3D printede løsninger skaber størst værdi for vores danske industrikunder.

(1) Montagefiksturer og gribere

Har du emner med komplekse geometrier, som er svære at spænde op? En 3D printer fremstiller “soft jaws” (bløde kæber) eller negativ-forme, der passer præcist til emnets overflade. Det holder emnet stabilt uden at ridse. Vi ser det ofte brugt til robot gribere, hvor kulfiberforstærket materiale reducerer vægten, skåner robotten og tillader hurtigere bevægelser.

(2) Funktionelle mock-ups til procesvalidering

Validering gælder også for forbrugerprodukter. Virksomheden OXO bruger 3D printede forme til at kompressions støbe silikonepakninger. Det lader dem teste funktionen af gummidele i det rigtige materiale, før de bestiller det endelige produktionsværktøj.

(3) Specialtilpasset transportbeskyttelse

Transport af ukurante dele skaber udfordringer. Hydrauliske cylindre er runde og tunge, og de ligger ustabilt på en standard palle. Vi printer specifikke holdere, der matcher cylinderens diameter præcist. Det sikrer dine komponenter under transport, uden at du skal investere i dyre sprøjtestøbeværktøjer til emballagen. 3D print konkurrerer sjældent med engangsemballage i pris, men det er ofte den mest økonomiske løsning til returemballage og interne logistiksystemer, som du genbruger.

Hvordan fungerer processen med et digitalt varelager af værktøjer?

Du behøver ikke længere have fysiske reservedele til dine produktionsmaskiner liggende på hylden. Med et digitalt varelager hos os bestiller du nye jigs eller reservedele on-demand. Du frigør lagerplads og binder mindre kapital.

Workflowet er simpelt. Du designer værktøjet i CAD og gemmer filen digitalt hos os. Når værktøjet slides op eller forsvinder, bestiller du et nyt print, hvorefter vi leverer en ny del inden for få dage.

Hvordan kommer du i gang med at bestille?

Står du med en udfordring i produktionen, hvor standardværktøj fejler? Sikr dig først, at du har de rette filer. Vi arbejder typisk med STL eller STEP-filer til 3D print.

Send os en fil af dit emne eller en skitse af problemet. Vi rådgiver dig om, hvorvidt en FDM-løsning i stærk kulfiber eller en SLA-løsning i glat resin løser opgaven bedst for din produktion.

FAQ: 3D print til produktion

Her finder du svar på de mest almindelige spørgsmål omkring brugen af additiv fremstilling til optimering af produktionslinjer, værktøjer og logistik.

Skab målbare resultater med additive produktionsværktøjer

Implementering af 3D printede jigs, fiksturer og tooling er en valideret strategi for produktionsoptimering. Du reducerer leveringstider på støbeforme fra uger til dage, minimerer risiko gennem funktionelle mock-ups og forbedrer ergonomien med letvægtsfiksturer. Teknologien flytter dine omkostninger fra passiv lagerbinding til aktiv værdiskabelse. 

Kontakt os i dag for at høre, hvordan vi løfter din produktion.