Restaurantbranchen er notorisk hård. Som kulturelle fænomener som Anthony Bourdains Kitchen Confidential, FX's kæmpehit 'The Bear' eller den rædselsvækkende fine-dining-satire The Menu fra 2023 har vist, synes det at være en virkelig udfordrende opgave at tilfredsstille kunderne, tjene penge og holde sit personale motiveret. Svaret i 2023, som i så mange andre brancher, ville være at indføre robotter. Men at integrere automatisering med mad? Det er ikke så let.
Bindestregen opstartsvirksomhed inden for restaurantautomatisering med base i San Jose, Californien, har gjort det - med succes skabt og implementeret automatiseringsværktøjer til restauranter og arbejdet med operatører, der er ansvarlige for over en milliard dollars i salg hvert år.
3D-print har spillet en vigtig rolle i deres hurtige markedsintroduktion og deres unikke modulære tilgang til madfremstilling. De er afhængige af et væld af Form 3+, Form 3Log Sikring 1+ 30W printere til hurtig prototype hundredvis af maskinkomponenter, samt fremstille støbeværktøjerreservedele og produktionshjælpemidler.
Hyphen makeline er den første af sin slags - for at nå ud på markedet så hurtigt som muligt er teamet afhængig af en flåde af SLA- og SLS-printere fra Formlabs.
Hyphens flåde af tre Form 3L-, tre Form 3+- og to Fuse 1+ 30W-printere kører konstant med dele, der færdiggøres natten over og starter med det samme næste morgen.
Selvom nogle industrielle fødevareproducenter har ingrediensspecifikke maskiner som f.eks. automatiserede salatskærere, har ingen været i stand til at skabe en løsning, der tager højde for de mange forskellige ingredienser, som restaurantgæster er på udkig efter - indtil nu. Vi talte med CTO og medstifter Daniel Fukuba, SVP of Hardware and Manufacturing Maneesh Jain og Senior Mechanical Engineer Jacob Boyer for at få mere at vide om, hvordan de bliver de første på markedet inden for fødevareautomatisering. "Alt, hvad vi arbejder på her, er helt nyt. Det findes slet ikke i den virkelige verden. Så alt, hvad vi laver, er skræddersyet. Og vi er nødt til at gøre det så hurtigt som muligt for at være de første på markedet med det, vi prøver at bygge," siger Boyer.
"For at håndtere den bredde, vi går efter, er vi nødt til strukturelt at have en tilgang, der er hurtigere i vores produktudviklingscyklusser, og det er 3D-print."
Daniel Fukuba, CTO og medstifter, Hyphen
Skab konceptmodeller og funktionelle prototyper hurtigere end nogensinde før, og udfør hurtige revisioner af dine designs baseret på test i den virkelige verden.
Pandemien fremskyndede ændringer i branchen - fra udbredelsen af bowl-baserede modeller, som Chipotle og andre var banebrydende for, til vægten på muligheder, der kan tilpasses. Sundhed og velvære er blevet vigtige drivkræfter for indtjening, og selv nogle klassiske sandwichrestauranter som Subway er begyndt at tilbyde bowl-baserede muligheder for kunder, der ønsker at springe brødet over.
Disse faktorer har skabt et bristepunkt for medarbejderne. Titusindvis eller hundredvis af skræddersyede onlinebestillinger kan komme ind på et hvilket som helst tidspunkt, og de skal balanceres med personlige bestillinger. Med så store mængder og korte ekspeditionstider er det nemt at begå fejl. Resultatet er mindre ensartethed for restauranterne og en dårlig kundeoplevelse, samt stigende omkostninger på grund af madspild.
Automatisering kan hjælpe med at løse disse problemer for andre brancher, men madens organiske natur gør det svært for typiske robotsystemer at håndtere ingredienser. Hyphen har været i stand til at tilbyde det første værktøjssæt til automatisering af restauranter ved at skabe nye robotsystemer, og 3D-print er nøglen til deres hurtige innovationstempo.
"Med bowl-baserede restauranter kan hver bestilling være en specialbestilling - der er typisk ingen faste menupunkter, så der er brug for et produktionsmiljø med høj blanding, som maskiner egner sig til. Og når man arbejder med mad, er det virkelig udfordrende, fordi man har materialeegenskaber, der kan ændre sig i løbet af dagen, afhængigt af hvordan maden er blevet tilberedt," siger Fukuba.
Under disken arbejder Hyphen's makeline sammen med restaurantarbejderne og er tilpasset restauranternes unikke ingredienser og tilberedningsmetoder.
Hyphen's produkt, en modulær makeline, løser problemerne med plads, mangel på arbejdskraft, digital bestilling og krav om tilpasning ved at skabe et system, som restauranter kan stole på arbejder sammen med deres medarbejdere, ikke i stedet for dem. Makelines kan tilpasses, opskaleres og flyttes rundt for at maksimere effektiviteten. "Vi har designet vores system, så det er en hybridløsning, hvor man kan have operatører, der arbejder sammen med automatiseringen," siger Fukuba.
På makelinen doseres ingredienserne gennem et system af tragte, vægte og beholdere. Hver beholder, tragt og snegl skal kalibreres specifikt til den type mad, der skal serveres - det kan betyde agurker, men en anden mekanisme til skiver, tern, strimler eller kvarte. "Hver ingrediens har sine unikke krav, så vi er nødt til at skabe og teste nye produkter, der er tilpasset disse specifikke egenskaber," siger Boyer.
Med ingredienser, der kan ændre sig afhængigt af rummets temperatur, eller hvornår de er blevet tilberedt, kræver det omfattende tests at opnå ensartede resultater.
Selv det at designe en maskine, der konsekvent doserer forskellige leverandørers skåle og tallerkener, kan være en udfordring.
De har været i stand til at skabe disse makelines ved at gentage deres komponenter tusindvis af gange. For at lave maskiner, der kan håndtere de uendelige variationer af fødevarer, designer og tester teamet maskiner ved hjælp af Form 3+ og Form 3L SLA-maskiner samt Fuse 1+ 30W SLS-enheder.
"Med det antal iterationer, vi skal igennem for at designe disse tragte, eksperimentelt validere disse designs og forstå, hvordan maden flyder gennem dem, ville det hele ikke fungere uden 3D-print,"
Daniel Fukuba, CTO og medstifter, Hyphen
Disse tragte er en integreret del af en velfungerende makeline; de er tilpasset baseret på en ingrediens viskositet, temperatur og konsistens.
For en ingrediens som denne røde salsa kan testene ændre sig afhængigt af tidspunktet på dagen eller typen af tomater - så det er nødvendigt med strenge, kontinuerlige test for hvert tragt- og snegledesign.
3D-printlaboratoriet håndterer snesevis, hvis ikke hundredvis, af filer hver uge fra forskellige designere og ingeniører. Teamet er i stand til at printe flere versioner af beholdere, dispenseringssnegle eller kabinetter, der tager højde for utallige faktorer som væske, viskositet, eller hvor tæt ingrediensen er pakket. Hovedfokus for F&U-arbejdet hos Hyphen er prototyper af dispensere, og deres arbejde er aldrig færdigt.
Alt fra det vand, der udledes fra tofu, til grønkålens høsttidspunkt kan påvirke, hvordan ingrediensen bevæger sig gennem beholderen. Hyphen skal ikke kun styre delens design, men også et enormt bibliotek af validerede ingredienser, så de til enhver tid er klar til at udvide deres produktudbud.
"Den hastighed, hvormed vi kan iterere på disse beholdere, driver tempoet i vores innovation. Det afgør, hvor hurtigt vi kan nå frem til en løsning, så vores partnere kan tilføje flere eller nye ingredienser og udvikle deres egen forretning."
Daniel Fukuba, CTO og medstifter, Hyphen
Hver dag er der måske en til tre forskellige tests i gang med en baseline- eller benchmarking-ingrediens. Når de har benchmarket egenskaberne, tester de, om det kan flyde korrekt og konsekvent. Derefter, og dette kan omfatte to eller 20 fysiske hardware-iterationer, skal de indstille nøjagtigheden og designet af delen og derefter følge denne ramme for hundredvis af fødevarer.
"Tolerancerne på maskinerne er virkelig nyttige, fordi de er bedre end det, vi har brug for i de fleste tilfælde. Så vi behøver ikke rigtig at tænke over det. Så hvis vi skal lave virkelig mærkelige former, er det en stor hjælp... Det er kun fantasien, der sætter grænser, når vi har disse maskiner til rådighed," siger Boyer.
Med Form 3L'erne in-house har Hyphen reduceret deres iterationstid på disse tragte, som alle er printet på Form 3L og malet for at skelne mellem iterationer og ingredienser, til tre dage til design, print, efterbehandling og funktionstest.
For at kunne håndtere printmængden investerede teamet i tre Form 3+-printere og tilføjede straks Form 3L, da den blev frigivet. Tilføjelsen af Fuse 1+ 30W i 2022 gav dem mulighed for at begynde at arbejde med batchproduktion af dele til slutbrug, som ikke kommer i kontakt med fødevarerne, og lod dem printe små dele til maskinreparationer ude i marken. Under pandemien kunne ingeniørerne tage Form 3+ desktop-printere med hjem for at fortsætte iterationen.
"Vi var i stand til at reducere vores cyklustider for iteration på tragte fra to uger til tre dage. Og fra et omkostningsperspektiv får vi ROI på en maskine som 3L inden for tre til fire uger, hvilket er ret vigtigt for den kapacitet, vi leder efter."
Daniel Fukuba, CTO og medstifter, Hyphen
Rigid 10K Resin kan efterligne materialeegenskaberne i metal, hvilket gør det til et perfekt materiale til funktionstest af snegle.
Disse bakkeholdere, bearbejdet (til venstre) eller 3D-printet i Rigid 10K Resinflytter skålene eller pladerne inden for makeline for at bygge skræddersyede ordrer.
Tilgængeligheden af Form 3+ og Form 3L-materialerne har givet teamet bedre resultater i deres testproces. Selvom de oprindeligt var afhængige af grå Resin og Hård 2000 Resinfandt Fukuba, at trykning i Clear Resin gjorde det muligt for testteamet at køre videoer og finde frem til eventuelle problemer med det samme. "Der er en masse kameraer placeret rundt om testapparatet, og vi kan køre disse benchmark-tests for hurtigt at se, hvad der foregår inde i beholderne, der er printet i Clear. Resin.”
På grund af de strenge regler for fødevaresikkerhed bliver mange dele, der kommer i kontakt med fødevarer, i sidste ende fremstillet af rustfrit stål, men for at lave nøjagtige prototyper af dem bruger Hyphen Rigid 10K Resin til at efterligne stivheden og glatheden i slutresultatet. "De fleste snegle vil blive lavet af et trådindpakket rustfrit element, så mens vi stadig justerer geometrien, printer vi dem alle ud i Rigid 10K Resin," siger Fukuba.
Til prototyper af dele, der i sidste ende skal være af gummi eller silikone, bruger teamet Flexible and Elastic Resins i stedet for at bestille støbeforme. Enhver nødvendig tætning eller bælgtype kan hurtigt prototypes og testes uden at forsinke processen for at vente på en støbeform.
For dele til slutbrug, der ikke interagerer med ingredienser, er komponenter printet på Fuse 1+ 30W i Nylon 12 Powder et hurtigt og billigt alternativ til outsourcing eller bearbejdning.
Varmetapning af Nylon 12 Powder Parts er en nem og pålidelig metode til at skabe stærke, funktionelle multimaterialesamlinger.
Til fremstilling af hjælpemidler og dele til slutbrug, som ikke kommer i kontakt med ingredienserne, sammenligner Boyer ofte værktøjsomkostningerne med at printe internt og har fundet ud af, at Fuse 1+ 30W og Nylon 12-pulver er billigere til deres små serier end at sende et design ud for at få lavet værktøj.
"Jeg laver altid en sammenligning, når jeg leder efter en semi-permanent del - kan vi 3D-printe den her, eller kan vi outsource den? Ni ud af ti gange ender vi med at 3D-printe det in-house, fordi det enten tager tre gange så lang tid at outsource det, eller også er omkostningerne bare så vanvittigt høje i forhold til at gøre det gratis her."
Jacob Boyer, senior maskiningeniør, Hyphen
Denne hvidbog præsenterer Formlabs 3D-printhardware og materialeløsninger til produktion af dele til slutbrug.
Hyphen har bygget flere iterationer af deres fulde makeline til deres første kundepartnerskaber og bruger ofte 3D-print som en midlertidig produktionsmulighed i denne tidlige fase.
Nogle prototyper er blot komponenter, men størrelsen og styrken af Fuse 1+ gør det muligt for Hyphens ingeniørteam at bygge og gentage en hel makeline på så lidt som 30 dage. For et produkt, der er så stort og har så mange bevægelige dele (for ikke at nævne antallet af forskellige fødevarer, det skal håndtere), er en måned kort tid på alle måder.
Teamet fik det til at hænge sammen ved at printe næsten alle komponenter på Fuse 1+ 30W og Form 3L, undtagen køle- og metalrammerne og chassiset. "Før vi bestiller værktøj til en række dele, der måske skal sprøjtestøbes i fremtiden, kan vi efterligne hele maskinen med 3D-printede dele. Det hjælper os med at finde muligheder, hvor vi kan indpasse designændringer fra maskine til maskine og være fleksible," siger Fukuba.
Restaurantbranchen bevæger sig hurtigt, og medarbejderne har svært ved at holde trit, især fordi digital bestilling, tilpasning og stigende omkostninger øger presset. For at kunne levere en skræddersyet løsning til disse restauranter er Hyphen nødt til at bevæge sig lige så hurtigt. Ved at udnytte en flåde af SLA- og SLS-printere kan ingeniør- og designteamene tackle udfordringen med automatisering med ingredienser, der konstant ændrer sig for hver kunde, til hver en tid, i hver en form.
"Det er meget tydeligt, at der er en enorm efterspørgsel efter dette produkt. I løbet af det næste år vil vi gerne op på flere hundrede af dem. Det er supermotiverende at have en kunde eller et sæt kunder, der er klar til at tage imod leveringen. Uden 3D-print ville vi aldrig være der."
Maneesh Jain, SVP for hardware og produktion, Hyphen
Hvis du vil vide mere om 3D-print til midlertidig produktion eller se, om Fuse-serien og Form 3-serien passer til dit workflow, kan du kontakte vores team eller besøge vores ressource-side.
