La tecnologia Multi Jet Fusion di HP ha sostituito alcuni dei precedenti processi produttivi di Everex, dando vita a dispositivi medici con meno componenti, un peso inferiore e costi più bassi da sostenere per soddisfare la domanda della clientela.

Introduzione
Everex è un’azienda di Engineering che negli ultimi 30 anni si è dedicata alla realizzazione di prodotti unici e tecnologicamente avanzati, in grado di soddisfare le esigenze dei consumatori nel settore medicale. Con sede a Sesto Fiorentino, in Italia, il team Everex si specializza negli strumenti di analisi per la diagnostica in-vitro (IVD), basandosi su un concetto ed un design iniziale su proposta del cliente. Spesso, sono infatti gli stessi consumatori Everex a presentare le idee, senza tuttavia disporre delle risorse interne necessarie per assicurarne la fruizione; di conseguenza, scelgono Everex come partner per la revisione delle proposte, lo sviluppo dei prototipi, e la gestione della produzione.

Everex ha individuato nella stampa 3D una tecnologia essenziale per lo sviluppo di nuovi prodotti, con particolare riferimento al campo degli strumenti di diagnostica.


Sfida
Non necessitando di un alto volume di produzione delle parti, la Stampa ad Iniezione non può considerarsi un metodo di produzione sostenibile per Everex ed i suoi consumatori. Spesso, i clienti di Everex richiedono la personalizzazione delle parti di specifici strumenti, con lo scopo di espandersi su nuovi mercati. Per poter soddisfare al meglio le esigenze dei propri consumatori, l’azienda ha dunque deciso di sperimentare l’opzione della tecnologia di Stampa 3D.

Everex si è avvicinata per la prima volta alla tecnologia HP Multi Jet Fusion (MJF) nel luglio del 2017, durante una presentazione del software CAD, occasione che ha consentito ad un rappresentante di intuire come questa tecnologia potesse permettere all’azienda di passare dalla sola prototipazione alla produzione, con lo scopo di ridurre il time to market e di creare parti specifiche in completa autonomia.

Hemo One, uno dei dispositivi a marchio Everex, viene utilizzato nell’analisi di campioni di sangue per la chimica clinica ed è in grado di rivelare numerose anormalità presenti all’interno del sangue.

Tutte le parti che compongono Hemo One venivano in precedenza prodotte utilizzando metodi tradizionali, come la fresatura, la tornitura e la piegatura della lamiera.

“Volevamo ideare una nuova tipologia di strumento che potesse essere più semplice da assemblare, che necessitasse di un minor numero di parti per la produzione, e che guardasse al tempo stesso ad una riduzione dei costi”, ha dichiarato Massimiliano Ramalli, Ingegnere Meccanico Senior di Everex.

Con la tecnologia HP MJF, “abbiamo intravisto la possibilità di raggiungere questi obiettivi”, ha affermato Ramalli. Everex è riuscita a riprogettare e rielaborare quattro parti per Hemo One: un campionatore a braccio, due reagenti, ed un dispositivo di supporto elettronico.

Soluzione
Il sotto-assieme del campionatore a braccio è affisso ad un braccio utilizzato per distribuire l’esatto quantitativo del campione di sangue da analizzare ed i relativi reagenti necessari per eseguire specifici test. Composto da molteplici parti, un campionatore a braccio tradizionale assicura che i sensori, l’ago, e la copertura esterna siano nella giusta posizione. Con la tecnologia HP MJF, Everex ha potuto ridurre il numero di parti del sotto-assieme da 10-12 pezzi fino a solo due pezzi. Con questa minimizzazione delle parti, l’azienda ha sperimentato processi di assemblaggio più semplici, aumentato la produttività, e diminuito i propri tempi di produzione.

La piastra reagente a marchio Everex, un dispositivo con molteplici campioni in compartimenti individuali, fornisce un altro esempio di come la tecnologia HP MJF abbia permesso una significativa riduzione delle parti, diminuendo anche i costi ed i tempi di produzione. Nonostante la piastra debba raggiungere una specifica massa metallica per generare misurazioni accurate, Everex ha cercato di sostituire un pezzo metallico del dispositivo con una parte realizzata tramite tecnologia HP MJF, sottoposta alla metallizzazione a seguito della produzione, con la speranza di non alterare la precisione dei calcoli. In questo modo, l’azienda è riuscita a produrre una piastra con un peso del 50% inferiore, ma comunque in grado di svolgere le necessarie funzioni di misurazione. Everex ha inoltre ridotto con successo il numero di parti, portandolo da 26 pezzi diversi a solo due pezzi.

L’azienda ha poi riprogettato un secondo reagente, precedentemente formato da parti metalliche, che ad oggi si compone invece di parti stampate in 3D grazie alla tecnologia HP MJF. Gli ingegneri Everex hanno iniziato a prototipare diversi punti di unificazione attorno alla piastra circolare, pur mantenendo delle componenti metalliche. Una volta completato lo stadio di prototipazione, hanno tuttavia realizzato di poter produrre l’intero assieme con HP MJF. Il reagente riprogettato è costituito ad oggi da due ruote, una posizionata all’interno dell’altra.

Sui pannelli esterni della piastra interna, Everex ha aggiunto 24 codici a barre, per identificare gli slot disponibili per i campioni.

L’ultima parte riconfigurata da Everex tramite HP MJF è una struttura a supporto degli elementi elettronici e meccanici del dispositivo Hemo One. Precedentemente realizzato con piegatura della lamiera, il dispositivo era in origine composto da sei elementi diversi.

La tecnologia HP MJF ha permesso agli ingegneri di riprogettare le componenti e di ridurne il numero, avvalendosi solo di due parti, di peso inferiore e, di conseguenza, anche meno costose da realizzare.

 

Risultato
Grazie all’introduzione della tecnologia HP MJF, Everex è stata in grado di sviluppare prototipi e parti finali con meno componenti, sostenendo tempi e costi ridotti.

In passato, costruire un modello di una copertura esterna poteva richiedere fino a 2 mesi. Grazie alla tecnologia HP MJF, queste tempistiche si sono ridotte arrivando a solo 5 giorni. Con l’eliminazione del tempo di attesa per l’erogazione delle parti da parte dei sub-fornitori, si ottiene inoltre un’ulteriore riduzione del tempo di produzione, grazie alla nuova abilità di Everex di gestire ogni step della produzione in autonomia.

Avvalendosi della tecnologia HP MJF per scopi produttivi, Everex ha registrato una significativa diminuzione dei costi, senza più la necessità di stampi per la produzione di parti complesse e con costi competitivi rispetto a parti analoghe realizzate con strumenti meccanici. Il numero generale delle parti che costituiscono un assieme è diminuito anche grazie al fatto che la tecnologia HP MJF è in grado di semplificare l’incorporazione di un singolo pezzo al suo interno.

La riduzione delle componenti del campionatore da braccio da 10-12 a due, ha comportato una diminuzione del 40% del peso e del 65% dei costi di produzione.

Sostituendo una parte di metallo nei reagenti con una parte realizzata a mezzo HP MJF, Everex ha portato il numero delle parti da 26 a due ed il costo dell’assieme da 350€ a 200€, per una diminuzione dei costi del 43%. Nel caso del secondo reagente riprogettato, la transizione da un dispositivo metallico ad un dispositivo interamente prodotto con HP-MJF, fonte di un risparmio sui costi del 28.5% (da 350€ a 250€ per componente), e di un ciclo produttivo da 300 assiemi all’anno, ha consentito ad Everex di risparmiare circa 60.000€.

Il dispositivo di supporto per gli elementi elettronici e meccanici di Hemo One è passato da sei a due componenti, con una diminuzione del costo unitario da 25€ a 6€, per una riduzione dei costi totali del 76%.

“Ad oggi, la tecnologia HP MJF, al contrario delle macchine chip-cutting, ci permette di progettare e produrre parti finite con più pezzi all’interno”, ha dichiarato Ramalli.

“Sono certo che nei mesi avvenire saremo in grado di ottimizzare ulteriormente la maggior parte delle componenti prodotte con tecnologia tradizionale, riducendo gli assiemi, lo spazio di magazzino, i costi e gli sprechi”, ha dichiarato Lorenzo Balli, CEO di Everex. “In ottica di nuovi sviluppi, riteniamo di poter ridurre le tempistiche e le parti che costituiscono uno strumento, per raggiungere immediatamente obiettivi di certezza in termini di costo delle parti.

 “Grazie alla tecnologia di HP ed al know-how acquisito da Everex, stiamo conducendo un importante lavoro di ricerca e sviluppo sugli strumenti per l’analisi della diagnostica in-vitro. Prevediamo di aumentare il ricavato nel settore IVD di oltre il 30% nei prossimi 2 anni”.

[1] Le soluzioni di stampa 3D HP Jet Fusion che utilizzano HP 3D High Reusability assicurano fino all’80% di tasso di riutilizzabilità della polvere in eccesso dopo la produzione, per la realizzazione di pezzi funzionali lotto dopo lotto. Per il collaudo, il materiale viene invecchiato in condizioni di stampa reali e la polvere viene monitorata per generazioni nella peggiore delle ipotesi di riutilizzabilità. I pezzi vengono poi prodotti a partire da ogni generazione e sottoposti a test delle proprietà meccaniche e della precisione.

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