Volvo minskar kostnader och ledtider med 3D-printade prototyper

Volvo Construction Equipment (VCE) är en av världens största tillverkare av anläggningsmaskiner, med ett brett sortiment som bland annat omfattar dumprar, hjullastare, grävmaskiner, kompaktmaskiner och väganläggningsmaskiner.

När Volvos ingenjörer utvecklade ett nytt vattenpumphus till de ramstyrda dumprarna A25G och A30G användes simulering för att optimera de interna flödeskanalerna. Nästa steg var att tillverka en funktionell prototyp för att verifiera konstruktionen under verkliga förhållanden.

Med traditionella metoder hade projektet krävt investeringar i verktyg på cirka 87 000 kr, plus omkring 8 700 kr för själva prototypen. Dessutom hade ledtiden varit minst 20 veckor.

Med 3D-printing kunde Volvo istället tillverka prototypen på två veckor till en kostnad av endast 7 300 kr.

3D-printing ger snabbare återkoppling i utvecklingsprocessen

Med 3D-printing kan motorkomponenter tas fram som fysiska prototyper betydligt tidigare, så att både utvecklings- och produktionsteam kan utvärdera konstruktionen redan i ett tidigt skede.

Det innebär att problem kan identifieras innan konstruktionen når senare och betydligt dyrare delar av utvecklingsprocessen.

Kortare utvecklingstid för stora motorprojekt

VCE satte upp målet att både minska utvecklingskostnaderna och korta ledtiden för större motorprojekt från 36 till 24 månader.

Ingenjörsteamet såg 3D-printing som en möjlighet att undersöka om additivt tillverkade prototyper kunde användas även för funktionella tester. Det ställde höga krav på material och konstruktion, eftersom ett vattenpumphus måste klara både värme och högt tryck i motorrummet.

För projektet använde Volvo en Stratasys Objet Eden260V* vid anläggningen i Shippensburg, Pennsylvania.

Vattenpumphuset 3D-printades i det transparenta materialet FullCure 720*. Därefter monterades nio gängade insatser i komponenten och huset tätades med epoxiharts för att förhindra läckage.

Den färdiga prototypen monterades på en vattenpump som installerades i en Volvo A30G. Ingenjörerna jämförde sedan vattenflöde och tryck mellan den befintliga lösningen och den nya konstruktionen.

Den 3D-printade prototypen klarade testerna och verifierade den nya designen.

Från 20 veckor till 2 veckor

Projektet visade att 3D-printing kan integreras som en effektiv del av Volvos motorutveckling.

Varje ny generation motorer kräver normalt omkring 15–20 nya gjutna metallkomponenter och 12–15 formgjutna slangar per motor. Genom att ersätta traditionellt tillverkade prototyper med 3D-printade alternativ kan prototyper tas fram på ungefär en tiondel av tiden.

3D-printing gör det möjligt att bygga prototyper av motorkomponenter så att utvecklings- och produktionsteamen kan ge feedback betydligt tidigare i utvecklingsprocessen. Det bör minska risken för fel och behovet av ändringar genom hela utvecklingen.
Jeff Hartman, Product Designer på Volvo Construction Equipment

I det aktuella projektet tog det endast två veckor att utveckla och 3D-printa prototypen. Kostnaden landade på 7 300 kr.

Jämfört med den traditionella processen innebar det en besparing på 18 veckor och 88 400 kr – samtidigt som Volvo kunde gå vidare med testerna betydligt tidigare.

Stora besparingar vid varje iteration

Fördelarna blir ännu tydligare när flera designiterationer krävs.

Verktyg för traditionellt tillverkade metallprototyper kan kosta mellan 43 000 och 172 000 kr, medan en 3D-printad prototyp kan kosta omkring 5 700–9 500 kr.

Eftersom produktutveckling sällan stannar vid den första prototypen växer besparingen för varje iteration. Ingenjörerna kan testa, utvärdera och justera konstruktionen utan att behöva investera i nya verktyg inför varje förändring.

Det ger inte bara lägre kostnader – utan också större frihet att optimera konstruktionen innan den går vidare till produktion.

Nästa steg: jiggar, fixturer och lågvolymproduktion

För Volvo Construction Equipment stannar möjligheterna inte vid prototyptillverkning.

Företaget undersöker även hur 3D-printing kan användas för att tillverka jiggar och fixturer som effektiviserar produktionen samt slutkomponenter för applikationer med låga produktionsvolymer.

Det visar hur additiv tillverkning kan utvecklas från ett verktyg för snabb prototypframtagning till en integrerad del av både produktutveckling och produktion.

Resultatet i korthet

Metod	Ledtid	Kostnad
Traditionell tillverkning	20 veckor	95 700 kr
3D-printing	2 veckor	7 300 kr
Besparing	18 veckor / 90 %	88 400 kr / 92 %

Med 3D-printing kunde Volvo Construction Equipment minska kostnaden för prototypframtagningen med 92 % och ledtiden med 90 % – samtidigt som ingenjörerna kunde genomföra funktionella tester tidigare i utvecklingsprocessen.

Beloppen i kundberättelsen har räknats om från USD till SEK och avrundats för att göra kostnadsjämförelsen tydligare.

*Produkter och material har uppdaterats

3D-skrivaren och materialet som nämns i detta kundcase finns inte längre i Stratasys aktuella produktportfölj. Sedan caset genomfördes har tekniken utvecklats och ersatts av nyare 3D-skrivare och mer avancerade material med förbättrade egenskaper och prestanda.

Kontakta våra säljare så hjälper vi dig att hitta rätt 3D-skrivare och material utifrån din applikation och dina behov inom maskin- och transportindustrin.