Chaque année, de nombreuses entreprises perdent du temps et de l'argent parce que la conception de leurs produits est difficile à fabriquer. Une pièce peut sembler parfaite lors de la phase de conception, mais une fois la production lancée, les problèmes commencent à apparaître. La conception pour la fabrication (DFM) permet d'éviter ces problèmes dès le départ. Elle encourage les concepteurs à prendre en compte les limites absolues de fabrication dès le début du processus.
L'utilisation de la DFM permet aux équipes de mieux contrôler l'ensemble du projet. Elle rend également le développement plus fluide et plus prévisible. Vous voulez savoir comment la DFM améliore la fabrication des produits ? Poursuivez votre lecture.
Qu'est-ce que la conception pour la fabrication (DFM) ?
La conception pour la fabrication (DFM) consiste à concevoir des produits faciles à fabriquer et rentables. L'objectif est de réduire les coûts, d'accélérer la production et d'éviter les problèmes ultérieurs. La DFM examine chaque détail d'une conception et vérifie qu'elle est adaptée aux outils, machines et matériaux utilisés dans l'usine.
Par exemple, une pièce comportant trop d'angles vifs peut prendre plus de temps à couper, ou une conception avec des tolérances serrées peut nécessiter un usinage spécial. La DFM détecte ces problèmes à un stade précoce et aide les ingénieurs à modifier la conception avant le début de la production.
La DFM n'est pas une étape distincte. Elle fait partie de la phase de conception. Les ingénieurs, les concepteurs et les fabricants travaillent ensemble pour s'assurer que chaque choix dans la conception permet une production plus rapide et moins coûteuse.
L'importance de la DFM dans la fabrication moderne？
Les produits passent rapidement de l'idée au marché. Les entreprises doivent agir rapidement et réduire les déchets. La DFM permet d'y parvenir.
Lorsque les équipes négligent la DFM, les problèmes apparaissent au cours de la production. Ils peuvent se traduire par des délais plus longs, des taux de rebut plus élevés et des retouches coûteuses. La correction d'une conception après la fabrication de l'outillage prend du temps et de l'argent.
Avec la DFM, les conceptions correspondent à ce que les machines peuvent faire. Il en résulte une production plus fluide, moins de retards et une meilleure utilisation des matériaux. Cela peut faire la différence entre les profits et les pertes pour les start-ups et les petits fabricants.
La DFM contribue également à la qualité. Une pièce facile à fabriquer a plus de chances de répondre aux spécifications. Cela signifie moins de retours, moins de réclamations et une marque plus forte.
Principes fondamentaux de la DFM
La conception pour la fabrication (DFM) permet de transformer de grandes idées en produits réels et faciles à fabriquer. Voici cinq principes clés qui permettent à un projet de rester sur la bonne voie :
Processus
Choisissez le procédé de fabrication adapté à votre projet. Chaque procédé a ses limites. Par exemple, Usinage CNC fonctionne bien avec des tolérances serrées, mais moulage par injection ne le fait pas. Les pièces en tôle ont besoin de suffisamment d'espace pour les courbes et les coupes en relief.
Avant de finaliser une conception, réfléchissez à la manière dont la pièce sera fabriquée. Vérifiez si le processus peut prendre en charge la forme, la taille et les détails que vous souhaitez. Si vous concevez sans tenir compte de ces éléments, vous risquez de vous retrouver avec une pièce trop complexe ou trop chère à produire.
Conception
Veillez à ce que la conception soit simple et pratique. Moins de pièces signifie généralement moins de problèmes. Utilisez des formes faciles à découper, bendou des moules. Évitez les éléments minuscules qui sont difficiles à atteindre ou à assembler.
Les tolérances serrées ne doivent être utilisées que lorsqu'elles sont réellement nécessaires. Tenir une tolérance de ±0,01 mm prend plus de temps et d'argent que ±0,1 mm. Pensez également à la manière dont le produit sera assemblé. S'il faut des outils spéciaux ou de petites mains pour poser une vis, la conception doit être modifiée.
Matériel
Choisissez des matériaux qui correspondent à la fois à l'objectif du produit et à la méthode de production. Certains matériaux sont plus faciles à travailler que d'autres. Par exemple, l'aluminium est plus facile et plus rapide à usiner que l'acier inoxydable.
Les thermoplastiques sont parfaits pour le moulage, mais certains peuvent se déformer ou se rétracter après refroidissement. Les matériaux bon marché peuvent sembler être une bonne affaire, mais ils peuvent augmenter les coûts globaux s'ils sont plus difficiles à couper, à plier ou à rétrécir. souder. Il faut toujours trouver un équilibre entre le prix et la facilité de fabrication.
Environnement
Pensez à l'endroit et à la manière dont le produit sera utilisé. Si la pièce est utilisée à l'extérieur, elle doit résister à la pluie, au soleil et au froid. Cela peut signifier l'utilisation d'acier inoxydable ou de plastique résistant aux UV.
Pour les produits contenant des pièces électroniques, la conception doit permettre de contrôler la chaleur. Ajoutez des évents ou utilisez des matériaux qui facilitent le refroidissement. Une pièce qui fonctionne parfaitement dans un laboratoire propre peut tomber en panne dans une usine poussiéreuse ou un entrepôt chaud. Testez votre conception dans les conditions réelles auxquelles elle sera confrontée.
Conformité et essais
Planifiez les essais et la certification dès le départ. Si un produit doit répondre aux normes UL, CE ou ISO, il faut s'assurer que la conception en tient compte dès le départ.
Commencez par un prototype. Les essais précoces permettent de détecter les problèmes avant la production en série. Si votre produit échoue à un test à un stade avancé du projet, cela peut entraîner des modifications de la conception et des retards importants. N'oubliez pas non plus la sécurité. Un produit qui a fière allure mais qui ne satisfait pas aux règles de sécurité est inutile.
Le processus DFM : Une vue d'ensemble étape par étape
La conception pour la fabrication (DFM) n'est pas une décision ponctuelle. Il s'agit d'un processus qui va de pair avec le développement du produit. Chaque étape permet de détecter les problèmes à un stade précoce et de s'assurer que le produit est plus facile à fabriquer et moins cher.
Évaluation initiale de la conception
La première étape consiste à vérifier la conception initiale. L'équipe examine chaque pièce pour voir si elle pourrait être difficile ou coûteuse à produire. Il peut s'agir de petits détails, d'ajustements serrés ou de formes délicates.
Chaque caractéristique est examinée du point de vue de l'usine. La pièce peut-elle être coupée, pliée ou soudée sans problème ? Aura-t-elle besoin de machines spéciales ou d'outils personnalisés ? Si un problème se présente, l'équipe le signale immédiatement.
Sélection des matériaux et des procédés
Après l'examen de la conception, l'équipe choisit les matériaux et la méthode de production appropriés. Cette décision dépend de la résistance de la pièce, du nombre de pièces à fabriquer, du coût et de l'utilisation qui en sera faite.
Par exemple, l'aluminium est souvent utilisé parce qu'il est léger et facile à découper. L'estampage peut être choisi pour les grandes séries, tandis que l'usinage peut être préférable pour les petites séries ou les formes complexes.
Prototypage et tests
Une fois que l'équipe dispose d'un modèle et d'un matériau, elle construit un échantillon de pièce. C'est la première occasion de voir comment elle fonctionne dans la réalité.
L'équipe vérifie comment il s'intègre aux autres pièces, s'il est facile à assembler, s'il est suffisamment solide et s'il remplit bien sa fonction.
Les tests montrent également la résistance de la pièce à la chaleur, à la pression ou au mouvement. Les problèmes éventuels sont résolus dès maintenant, avant le début de la production.
Méthodologies courantes de DFM
Des méthodes de fabrication différentes nécessitent des approches de conception différentes. Voici trois méthodologies clés à connaître :
Conception pour l'assemblage (DFA)
La DFA contribue à rendre les pièces plus faciles et plus rapides à assembler. Elle se concentre sur la réduction du nombre de pièces et d'étapes dans le processus d'assemblage. Moins de pièces signifie moins de risques d'erreurs et moins de coûts de main-d'œuvre.
Les concepteurs combinent les pièces dans la mesure du possible. Ils peuvent utiliser des boutons-pression ou des vis standard au lieu de fixations personnalisées. Ils préfèrent les pièces qui ne peuvent s'assembler que d'une seule manière. Cela permet de réduire les erreurs d'assemblage et d'accélérer le processus.
Conception pour l'usinage (DFM)
Lors de l'utilisation de l'usinage CNC ou d'autres processus de coupe, les conceptions doivent tenir compte des limites des outils de coupe. Les angles intérieurs aigus sont difficiles à couper. Les trous profonds peuvent nécessiter des forets spéciaux ou prendre plus de temps.
Les concepteurs doivent éviter les parois minces, les courbes intérieures serrées ou les filets minuscules, sauf en cas de nécessité. Les tailles de trous standard et les types de filets communs permettent d'accélérer les choses et de réduire les changements d'outils.
Conception pour la fabrication additive (DFAM)
Le DFAM est utilisé lorsque les pièces sont fabriquées à l'aide de impression en 3D ou d'autres processus basés sur les couches. Il permet d'obtenir des formes plus complexes, mais il reste soumis à des règles.
Les concepteurs doivent tenir compte des surplombs, des structures de soutien et de la façon dont la pièce sera placée sur le lit d'impression. De bonnes conceptions minimisent le besoin de support, ce qui permet de gagner du temps lors du post-traitement. Les zones creuses ou les motifs en treillis peuvent réduire l'utilisation de matériaux et rendre les pièces plus légères.
Facteurs affectant la DFM
De nombreux facteurs influencent la facilité ou la difficulté de fabrication d'une pièce. Chacun des facteurs ci-dessous détermine la facilité ou le coût du processus de production.
Sélection des matériaux
Le type de matériau a une incidence sur l'usinage, le pliage, le soudage, etc. Les matériaux tendres comme l'aluminium sont plus faciles à couper, tandis que les métaux plus durs prennent plus de temps et usent les outils plus rapidement.
Certains matériaux nécessitent des revêtements ou des traitements spéciaux. D'autres peuvent être trop fragiles ou trop souples pour l'usage auquel la pièce est destinée. Le choix d'un matériau approprié permet d'équilibrer la fonction, le coût et la facilité de fabrication.
Processus de fabrication
Chaque procédé a ses points forts et ses limites. La découpe au laser est idéale pour les profils nets, l'usinage CNC fonctionne bien pour les tolérances serrées et l'estampage est rapide pour les grandes séries, mais nécessite un outillage.
Si la conception ne correspond pas au processus choisi, les coûts augmentent et des retards se produisent. Une bonne DFM garantit que le processus et la conception correspondent dès le départ.
Complexité de la conception
Les conceptions simples sont plus faciles à réaliser. Les formes complexes, les cavités profondes et les angles serrés augmentent les délais et les coûts.
Plus de complexité signifie plus de configuration et d'outils et un risque accru d'erreurs. Si une fonction n'est pas utile, elle doit être supprimée ou simplifiée.
Tolérances et précision
Les tolérances serrées augmentent le temps d'usinage et les étapes d'inspection. Certaines pièces nécessitent une grande précision, mais pas toutes.
L'application de tolérances strictes uniquement là où elles sont importantes permet d'économiser du temps et de l'argent. La DFM vérifie chaque caractéristique pour déterminer le degré de précision nécessaire.
Considérations relatives à l'assemblage
Les pièces doivent s'emboîter facilement. Si elles nécessitent une force ou un alignement parfait, elles ralentissent l'assemblage.
Les concepteurs peuvent ajouter des chanfreins, des guides ou une symétrie pour aider les ouvriers à aligner les éléments plus rapidement. La réduction du nombre de fixations et l'utilisation de quincaillerie standard sont également utiles.
Finition de la surface et esthétique
Lisse ou finitions polies prendre plus de temps. Peinture, anodificationou le revêtement augmente le coût.
Si l'aspect est important, il faut prévoir le traitement de surface à l'avance. Une finition plus rugueuse peut suffire si la pièce est cachée à l'intérieur d'un produit.
Avantages de la mise en œuvre de la DFM
La DFM ne consiste pas seulement à économiser de l'argent. Elle permet de créer de meilleurs produits plus rapidement et avec moins de problèmes. Voici ce que les entreprises gagnent à utiliser la DFM dès le début du développement.
Réduction des coûts de production
La DFM permet d'éliminer les caractéristiques coûteuses ou complexes avant le début de la production. Des formes simples, un nombre réduit de pièces et des tailles standard permettent d'accélérer l'usinage et de faciliter l'assemblage.
Elle réduit également le besoin d'outils personnalisés ou de main-d'œuvre supplémentaire. Au fil du temps, même de petites économies par pièce peuvent s'accumuler, surtout si l'on fabrique des milliers d'unités.
Une mise sur le marché plus rapide
Les retards sont moins nombreux lorsqu'une conception est adaptée au processus de fabrication dès le départ. Les problèmes tels que les changements d'outils, les retouches ou les nouvelles conceptions sont évités.
Cela permet d'accélérer le prototypage et de réduire les délais d'exécution. Les produits sont mis sur le marché plus rapidement, ce qui constitue un avantage considérable dans les secteurs à évolution rapide.
Amélioration de la qualité des produits
Les conceptions réalisées avec DFM sont plus faciles à produire avec précision. Cela signifie moins d'erreurs, une meilleure cohérence et des performances accrues.
En utilisant les bonnes tolérances, les bons matériaux et les bonnes finitions, les équipes peuvent éviter les points faibles ou les pièces qui s'usent trop rapidement. Le résultat est un produit plus fiable.
Amélioration de la collaboration avec les fournisseurs
La DFM améliore également la collaboration des équipes avec les fournisseurs. Lorsque les ingénieurs et les fabricants échangent des informations en amont, les conceptions s'améliorent avant le début de la production.
Les fournisseurs peuvent proposer des idées pour simplifier la production ou réduire les coûts. Ce type de travail d'équipe permet d'instaurer un climat de confiance et de faciliter la réalisation des projets dans leur ensemble.
Conclusion
La conception pour la fabrication (DFM) aide les équipes à créer des produits plus faciles, plus rapides et moins chers. Elle commence dès le début de la phase de conception et examine la manière dont chaque pièce sera produite. La DFM vérifie le choix des matériaux, les limites du processus, la forme de la pièce et la facilité d'assemblage. Elle permet d'éliminer les problèmes avant le début de la production.
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Hey, je suis Kevin Lee
Au cours des dix dernières années, j'ai été immergé dans diverses formes de fabrication de tôles, partageant ici des idées intéressantes tirées de mes expériences dans divers ateliers.
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Kevin Lee
J'ai plus de dix ans d'expérience professionnelle dans la fabrication de tôles, avec une spécialisation dans la découpe au laser, le pliage, le soudage et les techniques de traitement de surface. En tant que directeur technique chez Shengen, je m'engage à résoudre des problèmes de fabrication complexes et à favoriser l'innovation et la qualité dans chaque projet.
