Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Akribische Maschinen

Dieser Artikel erschien in Machen: Vol. 40

Mitte März arbeitete ich beim San Francisco-Startup Other Machine Co., nachdem ich mehr als eineinhalb Jahre als Produktentwicklungsingenieur für den Maker Shed gearbeitet hatte. In dieser Zeit habe ich viel über E-Commerce gelernt, wie man durch effiziente Ersatzteilbeschaffung eine Vielzahl von Produkten zum Leben erweckt und wie man sie nach der Markteinführung effektiv vermarkten kann. Als mein Wissen über Produktentwicklung und -management wuchs, bemühte ich mich, mehr über die Herstellungsprozesse und das Engineering zu erfahren, die erforderlich sind, um Kitkomponenten zum Leben zu erwecken.

Ich wusste, dass die Arbeit für ein Startup wie OMC mir helfen würde, das gewünschte Wissen zu erlangen, und ich freute mich darauf, in einem Raum zu arbeiten, der mich an den Maschinenladen erinnerte, den ich am College besuchte - voll von Leuten, die klüger sind als ich und Dinge herstellen das inspiriert mich. Also zog ich in die Bucht und begann in einem Bereich zu arbeiten, über den ich gerne mehr erfahren wollte: Herstellung von numerisch gesteuerten (CNC) Maschinen für Desktop-Computer.

Unser Hauptprodukt, die Othermill, ist eine Desktop-freundliche 16-Pfund-CNC-Fräse, die für Präzisionsarbeit entwickelt wurde. Im Gegensatz zu 3D-Druckern, die in einem additiven Prozess Kunststoffmaterial aus einer Düse abscheiden, tun die Mühlen das Gegenteil: Sie entfernen Material mit einem Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeug. Durch diesen subtraktiven Prozess kann die Mühle Teile aus einem viel größeren Bereich an Materialien herstellen. Es kann alles schneiden, was weicher ist als das Schneidewerkzeug selbst, und oft in viel kürzerer Zeit als ein 3D-Drucker das Objekt drucken könnte.

Als ich anfing, dachte ich, ich hätte ein passables Verständnis dafür, was es bedeutete, ein großartiges Produkt zum Leben zu erwecken, aber ich lag falsch. In der Vergangenheit habe ich oft technische Spezifikationen auf den Produktseiten betrachtet, ohne sich über die Herausforderungen Gedanken zu machen, sie tatsächlich wiederholbar zu erreichen. Ich dachte normalerweise: „Oh, die Auflösung ist auf 1/1000 Zoll reduziert. Ich könnte einige wirklich maßhaltige Teile mit diesem Ding herstellen. “Haben Sie jemals darüber nachgedacht, was nötig ist, um dorthin zu gelangen? Ich hatte auch nicht

Überlasse nichts dem Zufall

Der Rahmen der Othermill ist die kritischste Komponente, und wir produzieren jeden auf einem CNC-Fräser von Haas. Da das Gesamtbild der Maschine insgesamt von Aussehen, Gefühl und einfacher Montage abhängt, sind die HDPE-Platten mit äußerster Sorgfalt zu behandeln. Im Idealfall hat jeder Rahmen genau die gleiche Nachbearbeitung.

Leider befinden sich einige Dinge außerhalb unserer Kontrolle. Ich habe früh gelernt, den Dickentoleranzen der Kunststofflieferanten nicht zu trauen - wir haben gesehen, dass Bleche um bis zu 1/32 Zoll variieren, was enorm ist, wenn viele unserer Funktionen von der Tiefe abhängen. Trotzdem schützen wir den Bogenstapel vor Staub und anderen Schwebeteilchen im Laden mit einer Kunststoffabdeckung, und jeder Bogen wird abgewischt, bevor er auf dem Routerbett montiert wird.

Wir installierten sogar Blendschutzabdeckungen an den Schaufenstern, falls die Temperatur zwischen dem kühlen Aufbewahrungsort und der Hitze der Morgensonne auf dem Routerbett zu thermischen Verformungen führen könnte. Keine besonderen Vorkommnisse weisen auf die Sonne als mögliche Ursache für merkwürdige Dimensionsänderungen hin, aber Sie können nichts dem Zufall überlassen.

Kontrollieren Sie Ihre Qualität kräftig

Ich habe schnell gelernt, dass eine ernste Aufmerksamkeit für Details erforderlich ist, um die Auflösungen, nach denen wir uns befinden, wiederholt und zuverlässig zu treffen. Ich wurde sofort in die Welt der Qualitätskontrolle (QC) und der Werkzeuge zur effektiven Vervollständigung gebracht. Wir verwenden Stiftspitzen - Zylinder aus Stahl, die auf extrem genaue Durchmesser geschliffen sind -, um die Größe der kritischen Merkmale in jedem Rahmen zu überprüfen, wenn sie aus dem Fräserbett kommen, und wir verwenden digitale Mikrometer, um die Dicke der Merkmale zu überprüfen, die die Maschine halten zusammen. Abweichungen von 1/1000 Zoll Durchmesser, Unterschiede, die Sie ohne QC-Werkzeuge wie die Messgeräte nicht bemerken würden, können dazu führen, dass das Teil verschrottet, was einen erheblichen Kosten- und Zeitaufwand bedeutet, insbesondere für ein Startup wie uns.

Die zweitkritischste Komponente der Mühle ist die Spindelbaugruppe, die die Präzisionslager, die Welle und den Motor enthält, der das Schneidwerkzeug schnell dreht. Die Lager in der Spindelbaugruppe lassen die Welle frei und hoffentlich perfekt senkrecht zum Bett laufen. Jedes Spiel in der Baugruppe führt zu Unrundheit der Spindel (leichtes Wackeln), was zu weniger genauen Schnitten führt. Wir arbeiten daran, dies bei jeder Spindelbaugruppe zu vermeiden, die wir produzieren, indem wir den Fertigungsprozess nicht nur ständig verbessern, sondern auch verschiedene Arten des Zusammenbaus testen.

Da kein Spiel in der Baugruppe garantiert werden kann, haben wir verschiedene Klebstoffe getestet, Zeiten und Belastungen eingestellt, um alles zusammenzudrücken. Sobald wir uns sicher sind, dass die Spindel in einer Top-Form ist, haben wir jede Maschine mit einem „Gesicht“ oder schneiden eine kleine Materialschicht aus ihrem eigenen Aluminiumbett, um sicherzustellen, dass Bett und Spindel perfekt senkrecht zueinander stehen . Der schmerzhafteste Teil meiner Arbeit besteht darin, eine zusammengebaute Mühle zu sehen, bei der wir so viel Zeit und Mühe in die Produktion investieren, und den QC-Prozess aufgrund eines schlechten Teils versagen. Daher ist die Kontrolle der Qualität der Komponenten absolut entscheidend.

Vorausplanen und automatisieren

Nachdem ich in den Laden einsteigen und bei der Produktion helfen konnte, wurde die Bedeutung des Konstruktionsprozesses im Hinblick auf die Fertigung klar, insbesondere bei großen Mengen. Wenn Sie die Position bestimmter Komponenten während der Bearbeitung auf der Fräse verschieben oder die Konstruktion eines Teils im CAD ändern, können Sie wertvolle Sekunden für die Produktionszeit sparen. Und wenn Versandmaschinen Priorität haben, zählt jede Sekunde.

Mit den richtigen Komponenten zu beginnen, spart auch jede Menge Zeit. Das Finden von Teilen, die während der Montage einfach zu installieren sind und über einen langen Zeitraum ordnungsgemäß funktionieren, ist entscheidend, um Kundendienstprobleme auf der ganzen Linie zu vermeiden. Eine meiner frühen Aufgaben bestand darin, HALT („stark beschleunigte Lebensdauerprüfung“) an einem potenziellen Endschalter für die nächste Version der Maschine abzuschließen. Der Endschalter benachrichtigt die Software, wenn jede Achse ihr Limit erreicht hat. Dazu modifizierte ich eine aktuelle Motorbaugruppe, um den neuen Endschalter zu akzeptieren, und schrieb einige einfache Codezeilen, um die Spindelbaugruppe kontinuierlich und wiederholt für Hunderte von Zyklen in den Schalter zu rammen, um sicherzustellen, dass sie nach dem Einsetzen noch funktioniert durch raue Umstände. Irgendwann würden wir gerne eine Othermill kontinuierlich betreiben, bis sie hoffentlich nach Tagen nicht mehr funktioniert, während wir sie mit einem Raspberry Pi, Sensoren und einer Webcam im Auge behalten.

Es wurde klar, dass das Erstellen von Jigs und das Hinzufügen von Automatisierung, wo immer dies möglich ist, eine unglaubliche Möglichkeit ist, Zeit zu sparen. Anstatt bestimmte Komponenten während der Bearbeitung mit Schrauben zu befestigen, arbeiten wir beispielsweise an einer Zukunft mit Einpressstiften, sodass die Teile in Sekundenschnelle aufgerastet werden können.

Seien Sie auf Probleme vorbereitet

Egal wie viel Sie planen, die Dinge werden schief laufen. Wir haben kürzlich in San Francisco einen seltenen Gewittersturm erlebt, der einen Stromstoß durch das Gebäude auslöste und unserem wertvollsten Werkzeug das Leben raubte: dem rahmenproduzierenden CNC-Fräser von Haas. Es dauerte eineinhalb Wochen, in denen wir alles tun mussten, um die Prototyping-Teile für die nächste Version der Othermill fortzusetzen. Also habe ich einen Testteil für die Othermill auf der Othermill selbst geschnitten. Kreative Lösungen für solche unvermeidlichen Probleme zu finden, ist unerlässlich, wenn Sie weiter vorankommen möchten.

Schon nach kurzer Zeit habe ich mehr über die Herstellung und das Design eines hochwertigen Produkts erfahren, als ich es mir in einem ganzen Jahr vorstellte. Die Arbeit mit einem kleinen Team in einer schnelllebigen Umgebung wie dieser ist extrem aufregend, herausfordernd und macht jede Menge Spaß.Wenn Sie von zwei weiblichen Ingenieuren, den Kollegen, mit denen ich am engsten arbeite, den Umgang mit den Werkzeugen im Laden erlernen können, ist dies eine erfrischende Abwechslung von der technischen Norm.

Unser Team stößt jeden Tag auf Probleme, die wir lösen, indem wir etwas entwickeln oder modifizieren, um es zu beheben, und diese Art spontaner Herstellung aus Notwendigkeit ist das, was ich bisher am meisten genossen habe. Meine Vorurteile bezüglich der Herstellung eines hochauflösenden Produkts haben sich verschoben, als ich mit den Herausforderungen konfrontiert wurde, und es ist meine Wertschätzung für die Qualität der in Serie produzierten Hardware um ein Vielfaches gestiegen.

Aktie

Leave A Comment