Рождение новых технологий в традиционно мануфактурных бизнес-процессах
Давно не брал пера я в руки…
В прошлом году описывал несколько проектов технического трабл-шутинга. Хочу продолжить этой статьей.
Уникальность в том, что проект выкладываю, не потому что его не приняли или не оплатили, а потому что заказчик дал разрешение, хотя и с некоторыми ограничениями.
Предыстория
Через некоторое время, после выхода статьи о 3D металопринтере, ко мне обратился один предприниматель, с предложением о сотрудничестве. Как это часто бывает, задача состояла в изобретении велосипеда, т.е. нужно было то, что уже давно существует. Поэтому вместо сотрудничества, я просто дал человеку наводку на производителя и на время забыл. Но, бумеранг добра, всегда возвращается. Через год этот предприниматель обратился с новой задачей, которую мы отработали и о которой я сегодня расскажу.
Задача
Сконструировать полностью автоматизированный аппарат для производства печатей и штампов, со скоростью производства не более 5 минут на 1 стандартную печать.
Анализ
Любой проект я начинаю с подробного анализа. Анализу подвергается: проблема, рынок, заказчик, клиент заказчика, конкуренты, аналоги, решения в смежных отраслях и т.п.
Вскрытие показало, что существует несколько технологий производства печатей и штампов, в т.ч.:
- Фотополимерная технология. Самая простая и самая распространенная, на сегодняшний день, технология. Технология заключается, в засветке, через шаблон, полимерной смолы чувствительной к УФ лучам (примерно, так же как засвечивают фоторезист при изготовлении печатных плат).
- Лазерная гравировка. Тут, думаю объяснения излишни.
- Флеш технология. Для изготовления печатей, по этой технологии, используется специальная микропористая резина, поры который спекаются под действием температуры. Для точечного спекания используют лампу-вспышку и трафарет.
- Механическая гравировка. Редко применяется.
- Печать на 3D принтере. Экзотический вариант.
Разобрали эти технологии по процессам, с целью выявления самых дорогих, с точки зрения автоматизации:
- В фотополимерной технологии — это промывка клише, от не затвердевшего фотополимера.
- В лазерной технологии — это периодическая калибровка лазера и удаления запаха жженой резины.
- В флеш технологии — процессы простые, но дорогой сам материал (микропористая резина).
- Механическая гравировка — время.
- Печать на 3D принтере — обслуживание.
Далее технологии были проанализированы, с точки зрения качества получаемого результат.
Не буду приводить таблицу сравнения, скажу лишь, что победила флеш технология, т.к.:
- Имеет высокое разрешение,
- Может быть многоцветной,
- Влагостойкость,
- Удобство применения (краско наполненная),
- Большой цикл между заправками.
В результате было принято решение автоматизировать флеш технологию.
Схема изготовления печатей по флеш технологии
Решение
Самым простым решением, было бы сделать мини производственную линию. Когда, в самой технологии ничего не меняется, а добавляются промежуточные устройства. Или робота (следуя трендам).
Но такой подход, нам чужд и вот что мы придумали:
Вариант 1. Вместо распечатанного на принтере шаблона (трафарета) будем использовать матрицу от телефона. Этот принцип применяется в 3D принтерах (технология LCD SLA UV). Это позволит нам не перемещать шаблон, а формировать его прямо в рабочей зоне прибора, что увеличит скорость и удешевит конструкцию.
Схема использования матрицы телефонного экрана для УФ засветки
Вариант 2. Вместо лампы вспышки, для точечного спекания пор микропористой резины, будем применять термоголовку от термопринтера (чековый принтер). Т.е. шаблон вообще не нужен.
Схема работы термопринтера
Вариант 3. Чтобы использовать более дешевые варианты исходного материала, будем не запекать поры, а забивать их. Для этого используем:
Вариант 3а. термопринтер с риббоном (красящая термотрансферная лента).
Схема термотрансферной печати с использованием риббона
Вариант 3 б. Лазерный принтер.
Варианты 1, 2 и 3а проверены на практике и точно работают. Конечно, потребовалось подобрать оптимальные режимы (например, температура термоголовки, скорость и т.п.), оптимальные материалы (как основные, так и вспомогательные).
Вариант 3 б. Хоть и является теоретически самым перспективным, но еще требует подбора пористого термостойкого материала, а возможно и немного другого подхода (например, печать на микро сетке с последующим использованием ее, в качестве трафарета).
Результат
В результате мы разработали аж 4 варианта новых технологий производства печатей. Все они, имеют скорость гораздо выше требуемой и себестоимость ниже существующих.
