Sedan grundandet av Ford 1914 har företaget varit en innovativ kraft inom fordonsindustrin. Från löpande band-principen 115 år sedan, till dagens användning av additiv tillverkning. Man arbetar kontinuerligt med att förbättra tillverkningsprocessen genom ökad produktivitet, ergonomi och kvalitetskontroll.

När allt fler företag börjar utforska möjligheterna med additiv tillverkningsteknik, ligger Ford steget före för att effektivisera sina monteringslinor.

På Fords pilotanläggning i tyska Köln skapas alla nya bildesigner innan modellerna går till produktion. Här finns en komplett småskalig produktionslina som tillverkar nya modeller, ibland flera år innan de når marknaden. Lars Bognar, forskningsingenjör på Fords Research & Advanced Engineering i tyska Aachen, har arbetat med att ta fram ett optimerat arbetsflöde för tillverkning av produktionsverktyg som jiggar och fixturer, verktyg som används i monteringslinorna.

De anställda på Ford använder skräddarsydda produktionsverktyg i hög utsträckning i monteringen. Verktygen är ofta framtagna för ett specifikt moment och bilmodell. Att ta fram produktionsverktyg externt är tidskrävande och kostsamt. För att påskynda tillverkning har företaget tagit beslutet att pröva 3d-skrivarteknik som ett möjligt tillverkningsalternativ.

Första steget var att bygga ett dedikerat AM-team, som slutförde ett framgångsrikt projekt med SLS-teknik. Resultaten var tillfredsställande, men utskrifterna behövde väldigt specifik efterbearbetning. På grund av detta började man istället testa FFF-teknik från Ultimaker. Tekniken medgav ännu kortare produktionstider och lägre produktionskostnad. Dessutom gav FFF-tekniken upphov till mindre krångel. Med egen FFF-teknik i huset kan både AM-ingenjörer och andra anställda nu skriva ut de verktyg som de behöver.

Många produktionsanläggningar väljer att implementera 3d-skrivarteknik för att optimera existerande tillverkningsprocesser. Men genom att ha en dedikerad 3d-skrivarpark kan Ford tillverka alla sina designkomponenter i huset innan en ny bilmodell börjar serietillverkas. Det frigör tid för Fords ingenjörer att ta fram iterationer av sina skräddarsydda verktyg. På företaget vill man ta fram verktyg som inte bara effektiviserar monteringen av bilar, men som också har ergonomiska fördelar för de som arbetar vid monteringslinorna. Det ställer krav på att varje applikation får rätt form.

Genom att använda 3d-skrivare från Ultimaker kan anställda vid andra anläggningar också skriva ut de verktyg de behöver. Ford installerar nu 3d-skrivare i alla sina europeiska anläggningar, bland annat i Spanien, Italien och Rumänien. Designteamet i Tyskland förser anläggningarna med digitala underlag och tack vare 3d-skrivartekniken är verktygen redo för användning dagen efter beställning.

Men Ford planerar att ta satsningen ett steg längre. Genom att använda den generativa design-lösningen Paramate från Trinckle, kommer varje anställd att kunna tillverka jiggar, även de utan kunskap i 3d-design. Teamet i Köln tar fram en uppsättning komponenter som ligger till grund för de verktyg som ska tillverkas, till exempel handtag och magnethållare. Därefter kopplar en ingenjör samman rätt bilmodell med verktygsbehov, varpå en jigg genereras i programvaran. STL-filen kan därefter skickas till Ultimaker Cura som skriver ut lokalt på en Ultimaker S5.

Pilotprojektet har hittills genererat stora fördelar för Ford. Man sparar stora summor på varje verktyg, jämfört med traditionell tillverkning eller outsourcing. Bara för att montera bilmodellen Ford Focus används över femtio skräddarsydda jiggar och fixturer. Ford undersöker även möjligheten att skriva ut reservdelar till sina produktionsmaskiner. Genom att skriva ut dessa komponenter kan man drastiskt öka upptiden på sina tillverkningsmaskiner, samtidigt som monteringslinorna inte behöver sättas på paus.

Det är dock inte bara sänkta kostnader som 3d-skrivartekniken ger upphov till. Många av de verktyg som skrivs ut är mer ergonomiskt riktiga för Fords anställda. Under längre tids användning kan traditionellt tillverkade verktyg i metall börja kännas tunga och påverkar de anställdas hälsa. Ultimakers breda materialportfölj innehåller flera material som är starka nog för att ersätta metallbaserade verktyg, vilket underlättar för monteringspersonal.

Ford utökar snabbt sina möjligheter med 3d-skrivartekniken. Parallellt med att man optimerar arbetsflödet för tillverkning av jiggar och fixturer, lär man sig mer om de olika möjligheterna. Nu vill man även utforska möjligheterna med utskrivna reservdelar och slutprodukter.

– Nu vill vi ta nästa steg, bland annat genom att skriva ut reservdelar, säger Lars Bognar. Vi vill designa direkt för 3d-utskrift och ha möjligheten att skriva ut produktionsfärdiga komponenter i biltillverkningen.