История о том, как мы разрабатывали сиденья
Здравствуйте! Компания, в которой я работаю, производит инвалидные коляски, про разработку которых писали ранее. На данный момент компания прошла долгий путь, и сейчас имеет производство почти полного цикла.
В конце прошлого года мы начали комплектовать кресло-коляски сиденьями собственного производства. К освоению новых направлений нас подтолкнуло повышение стоимости кресел у нашего поставщика почти в два раза. В марте прошлого года нам сообщили, что цена поднимается, и в тот момент я предложил освоить самостоятельное производство кресел. Другими важными факторами, которые нас не устраивали — это скорость поставок, качество и изменение материалов без согласования.
Фото одной из моделей укомплектованных креслами собственного производства
Что нам было известно на тот момент — наполнитель для кресел называется «пенополиуретан». Это такая пена, которая получается при смешивании двух компонентов и в процессе реакции объем материала увеличивается многократно. Данную пену льют в закрытую или открытую форму и она способна принимать очертания полости, в которую она заливается. Откровенно говоря, на тот момент все казалось намного проще, чем оказалось в итоге.
ТЗ
Пример спинки Sunrise
Первым делом мы составили ТЗ, несмотря на то, что изначально предполагалось просто скопировать те кресла, которые нам поставляли (все таки это был проверенный и точно работающий вариант), уже к вечеру концепция сильно изменилась. От нашей продукции требуется адаптивность под каждого конкретного пользователя, установка дополнительных удерживающих устройства (ремни, боковые поддержки, абдуктора), а также возможность комплектовать коляску подушками, ширина которых отличается от стандартных размеров (45 см). Например, для детей и худых людей более комфортным вариантом будет подушка шириной 40 см. Перечисленный набор дополнительных опций подтолкнули нас к идее сделать решение «модульным», тем более на рынке уже имеются примеры в виде производителя Sunrise, у них достаточно широкая линейка продукции из различных спинок, подушек сиденья и подголовников. Обводы сиденья решили скопировать с тех кресел которые мы устанавливаем в комплектацию LUX. Оно очень удобное, большие боковые подушки «приобнимают» пользователя, что создает дополнительный эффект спокойствия и уверенности при езде.
Для начала нужно было разработать 3д модель кресла. Как и было запланировано, я первым делом подробно отрисовал формы «образца» от него требовались только поверхности с которыми «взаимодействует» пользователь. Все лишнее просто «обрезалось», чтобы уложиться в требуемые габариты. Далее приступил к разработке подушки. Если кто-то подумал, что подушка просто должна быть такой же формы как и итоговое кресло, это большая ошибка. В подушке нужно заложить пазы под швы и «утяжки», чтобы выпирающие уплотнения (например швы) не создавали дискомфорта пользователю при размещении и в процессе движения коляски. При их размещении следует учитывать требования к визуальной составляющей, продумать возможность обработки на имеющемся оборудовании, при этом они не должны мешать снимать изделие с формы.
Дюрометр
В тот момент, когда формы были смоделированы, но ещё не отправлены на производство, встал вопрос поиска материала, для создания пробных заливок и определения технологической возможности данные заливки проводить. По непонятным причинам, несмотря на то, что наполнитель для сидений называется пенополиуретаном, под таким названием можно найти только материалы, которые применяется в мелкосерийном производстве или разовом получении изделия (например для хобби). Первые попытки поиска привели нас в местный филиал дистрибьютора различных полимеров, в том числе и пенополиуретанов. Для определения того, какой нам нужен материал, мы использовали «Дюрометр» со шкалой шора А. «Потыкали» им в подушки от разных сидений: образец кресла комплектации LUX имел в разных местах показания от 6 до 12; сиденья, которые нам поставляли — 12–15 и такие же показатели были у сидений от отечественных классических автомобилей. Это сейчас нам понятно, что такой способ измерения был ошибкой, но то, что мы измеряли именно таким методом не смутило ни меня, ни менеджеров у которых мы запрашивали материал. Что сейчас уже кажется удивительным, но в описании выбранного материала даже были такие характеристики при измерении, которые приведены в таблицах.
Таблица из описания материала
Материал был подобран и куплен в минимально реализуемом объеме (два с небольшим кг). Первые тесты должны были показать три параметра: способность достаточно точно смешать и получить желаемый результат, а также способность получать этот результат стабильно, так как смешивали все в одноразовых стаканчиках объемом 0.5 литра. Мой рабочий стол скоро начал напоминать всем о Пасхе. Полученные образцы взвешивались, измерялись дюрометром, резались и тщательно изучались на равномерность распределения пузырей и различных дефектов по сечению материал. В итоге после проведения нескольких экспериментов нам удалось получить материал, который нас устраивает. Это означало, что нам следует переходить к следующему этапу — изготовлению форм.
Половина лицевой части формы спинки.
Сами формы для литья в целях экономии времени на обработку делались наборными. Этот метод значительно снизил расходы на заготовке, а также избавил от потребности делать черновую обработку, которая при таком объеме детали заняла бы недели. Несмотря на это обработка даже в таком режиме заняла немало времени. Возможностей станка и инструментов едва хватало, чтобы обработать формы. Хорошо, что станок у нас уже тогда был свой. Страшно представить, сколько бы стоила обработка формы такого размера «на стороне» и из цельной заготовки.
Получившийся подголовник.
В этот момент мы перешли к большому литью, но начали опять с малого — подголовника. Как ни странно он у нас получился пусть не с первой попытки, но внеся небольшие корректировки в объем исходных компонентов удалось получить хороший результат. Как известно, дуракам и новичкам везет. После того, как мы докупили материала и начали лить по «крупному», начались проблемы. Так как нам требовался мягкий материал, предполагалось, что мы будем добавлять в него воду, согласно таблице. Вода в составе пены все равно содержится, она создает пузыри при ее испарении в результате реакции с выделением тепла при смешивании компонентов. Больше воды — значит пузыри получаются крупнее, а пена мягче. На больших формах начались проблемы, сколько бы попыток ни делалось, каким бы способом ни менялись условия, пропорции и т.д., результат был неудовлетворительным, стопка «брака» накопилась почти с меня ростом. При добавлении воды отливка удавалась, но материал был слишком мягким и липким, а при литье без воды материал просто не заполнял форму. Многочисленные разговоры с менеджерами и предложенными ими специалистами по пене привели к тому, что нам рекомендовали самое стабильное соотношение и оно давало самый твердый результат, в итоге отливка удалась, но об результат можно было травмировать копчик.
Завели таблицу чтобы попробовать систематизировать результаты
Результаты поставили нас в тупик. Казалось бы проверенный вариант просто не работал. В этот момент нам срочно требовался Level UP и он был получен самым необычным образом. Еще до начала работы над креслами контекстная реклама предложила поставщиков специальных машин для литья пенополиуретана или ППУ (не блокирую сознательно, не раз выручало подобным образом), ссылку на них я сохранил, вспомнил и позвонил ради одного вопроса, «вы же работаете с ЭППУ, подскажите, где его достать?», и мне прямо ответили. Подсказали название фирмы во Владимире и на их сайте был отдельный раздел про автомобильные сидения. Это было именно то, что нам нужно. Я немедленно позвонил по указанному на сайте номеру и поставил людей на том конце в тупик, они просто не могли меня понять, все ранее полученные знания о пене оказались ошибочными. Я их даже в какой-то мере запутал и мне предложили «интегральную» пену, из которой делают рули для автомобилей или приборные панели, (мы с ней попозже поработаем, когда запустим производство подлокотников и других дополнительных компонентов), но для сидений она точно не годилась. После пары долгих звонков я получил понимание о том, что нам нужно и что мы делали не так. Мне объяснили, что ППУ измеряются не по шору, а по массе, для этого делается кубик четкой геометрической формы, после чего взвешивается и пересчитывается в килограммы на кубометр. Для автомобильных сидений нормой является 50–70 кг на куб. метр, наш же изначальный материал показал измерение 180 кг на куб. Также я обнаружил, почему поиск не выдает нужные материалы: комплект для литья ППУ в промышленных условиях, а не для хобби, называется «система» и без этой приписки его просто не найти. Стоит заметить, что таких производителей в стране несколько, они занимаются смешиванием компонентов, , но сырье закупают в Италии, также его производство есть в США и Китае).
Непроливы
Опять заказ минимальной партии материала, но она уже заметно крупнее, и в сумме больше 30 кг, и первые отливки вскрыли новые проблемы.
Самым первым обнаружились непроливы и пузыри, но это решилось переворотом формы «лицом вниз» и сверлением в дне «выпаров» для выхода вытесняемого воздуха. Также обнаружилось что данная пена довольно хорошо прилипает к алюминию, к которому как известно трудно что-то приклеить (кроме гречки, если сразу не помыть тарелку), это потребовало поиска разделителя. Следующим открытием стало то, что силиконовый разделитель, это плохой вариант при работе с ППУ, силикон при контакте с пеной ингибировал процесс пенообразования и создавал толстую, но хрупкую корку, под которой появлялось несколько крупных пузырей.
Это не вызвало бы проблем, но менеджеры, которые нам его продали, не знали о несовместимости (все тот же местный продавец полимеров), да и проблема появилась сразу после смены материала, что вызвало тревогу, и даже в интернете ответы не были слишком очевидны. К счастью проблема быстро решилась, и сейчас закупаем отечественный восковой разделитель.
Первая версия подголовника
Вот, наконец, когда проблемы с литьем решены, можно приступать к шитью чехлов. Так как подобные работы «с нуля» делают единицы. Искать сразу не стали, решил, что имея навыки шитья на машинке, можно первый образец сшить самому. Начал по традиции с подголовника. Для получения выкройки под шитье подушку нужно обклеить малярным скотчем и разметить на нем швы. После этого можно снимать довольно точные выкройки. И хотя результат получился удачным, до финишной версии такой дизайн не дошел.
Чехол сидушки в процессе
Но подголовник — это просто. Он делался «в обтяжку» и для подгонки достаточно было только сместить шов чуть «глубже». С сиденьем так просто не получилось, гораздо больше деталей, больше сопряжений. Я уже довольно далеко продвинулся, но в один момент понял, что моих способностей не хватит, чтобы довести до ума в разумные сроки, и дошивку изделия отдали профессиональной швее, специализирующейся на автомобильных салонах.
Завершённое сиденье в первой версии дизайна.
Тем не менее, моя работа не пропала зря, она позволила пропустить этап с долгими нудными инструкциями и попытками перевести с языка технарей на язык понятный швее. В итоге инструкция свелась к «Вот видишь как получилось. Необходимо чтобы это также выглядело и спинка была выполнена в том же ключе», что мы и получили. Правда, в дальнейшем уже вместе с помощью швеи дизайн был несколько переработан до нынешнего, но уже по готовым выкройкам.
В итоге за 9 месяцев с нуля освоена технология литья ЭППУ. Хотя есть куда ее совершенствовать, например переделать систему смыкания половин, так как ручка из за переворота формы сейчас приделана к дну, и вообще форму приходится стягивать струбцинами). Также при определенном объеме в год систему можно будет перевести на литье с помощью машины, а шитье чехлов разместить на производств, для снижения финансовых издержек. Сам материал показал себя самым капризным и непредсказуемым из всех, с которыми можно столкнуться, результат меняется от температуры и влажности среды, ингибируется от соприкосновения с силиконами, да и скорость «старта» в 10 секунд сильно усложняет работу при замесе дрелью и самое неожиданное — на результат влияет форма мешалки.
Из плюсов стоит отметить сильно возросший комфорт от новой формы и адаптивности. Две предсерийные подушки даже были «изъяты» в офис «на тесты» и уже три месяца лежат на стульях у начальника производства и инженера ОТК, сидеть без них они уже отказываются. Реакция клиентов, которые без предупреждения получили коляски с обновленными сиденьями, была довольно «яркой», правда не разобравшись они испугались, но довольно быстро успокоились
после объяснения причин таких изменений и тех преимуществ, которые они получили. Ну, а мы на всякий случай начали обновление фото на сайте и записали видео с подробным описанием нового функционала.
И хотя результат оказался по настоящему крутым, нервы в процесс освоения этих компетенций были сильно потрепаны. Но благодаря этому опыту можно снизить издержки на производство, сократить время на внесение изменений в конструкцию и повысить комфорт пользователям. Кроме того, попутно получены знания про способ литья подлокотников и других подобных изделий, что по правде стало приятным открытием, так как предполагалось что они изготавливаются из EVA который приходилось бы сильно нагревать для вспенивания. Также этот опыт показал, что даже такие необычные и сложные для нас технологии можно освоить.
Возможно кто-то из вас уже видел статью с более кратким содержанием на одном из развлекательных ресурсов, это я её написал, но её содержание было сильно упрощено чтобы не перегружать людей которые туда ходят не за тем чтобы читать стены текста. Тут я решил её разместить в полном объеме, вспомнив опыт основателя компании и заодно попробовать себя в более серьезном формате.
Надеюсь статья оказалось интересной и возможно мотивирующей, демонстрирующей что в современном мире можно научиться буквально чему угодно, даже имея на старте только название материала с которым предстоит работать.
