Ogni anno molte aziende perdono tempo e denaro perché i progetti dei loro prodotti sono difficili da produrre. Un pezzo può sembrare perfetto in fase di progettazione, ma una volta iniziata la produzione iniziano a comparire i problemi. Il Design for Manufacturing (DFM) aiuta a evitare questi problemi fin dall'inizio. Incoraggia i progettisti a considerare i limiti assoluti di produzione fin dalle prime fasi del processo.
L'utilizzo del DFM offre ai team un maggiore controllo sull'intero progetto. Inoltre, rende lo sviluppo più fluido e prevedibile. Volete vedere come il DFM migliora la produzione dei prodotti? Continuate a leggere.
Che cos'è il Design for Manufacturing (DFM)?
Design for Manufacturing (DFM) significa progettare prodotti facili ed economici da realizzare. L'obiettivo è ridurre i costi, accelerare la produzione ed evitare problemi successivi. Il DFM esamina ogni dettaglio di un progetto e verifica se si adatta agli strumenti, alle macchine e ai materiali utilizzati in fabbrica.
Ad esempio, un pezzo con troppi angoli vivi può richiedere più tempo per essere tagliato, oppure un progetto con tolleranze strette può richiedere una lavorazione speciale. Il DFM individua questi problemi in anticipo e aiuta gli ingegneri a modificare il progetto prima che inizi la produzione.
Il DFM non è una fase separata. Fa parte della fase di progettazione. Ingegneri, progettisti e produttori lavorano insieme per garantire che ogni scelta progettuale favorisca una produzione più rapida ed economica.
Perché il DFM è importante nella produzione moderna?
I prodotti passano velocemente dall'idea al mercato. Le aziende devono agire rapidamente e ridurre gli sprechi. Il DFM supporta questo aspetto.
Quando i team saltano il DFM, i problemi si manifestano durante la produzione. Questi possono includere tempi di consegna più lunghi, tassi di scarto più elevati e costose rilavorazioni. Correggere un progetto dopo la realizzazione degli utensili richiede tempo e denaro.
Con il DFM, i progetti corrispondono a ciò che le macchine possono fare. Il risultato è una produzione più fluida, meno ritardi e un migliore utilizzo dei materiali. Questo può fare la differenza tra profitto e perdita per le startup e i piccoli produttori.
Il DFM è utile anche per la qualità. Un pezzo facile da realizzare ha maggiori probabilità di rispettare le specifiche. Ciò significa meno resi, meno reclami e un marchio più forte.
Principi fondamentali del DFM
Il Design for Manufacturing (DFM) aiuta a trasformare grandi idee in prodotti reali e facili da realizzare. Di seguito sono riportati cinque principi chiave che mantengono un progetto sulla strada giusta:
Processi
Scegliete il processo produttivo più adatto al vostro progetto. Ogni processo ha dei limiti. Ad esempio, Lavorazione CNC funziona bene con tolleranze strette, ma stampaggio a iniezione non lo fa. Le parti in lamiera hanno bisogno di spazio sufficiente per le curve e i tagli in rilievo.
Prima di finalizzare un progetto, pensate a come verrà realizzato il pezzo. Verificate se il processo è in grado di gestire la forma, le dimensioni e i dettagli desiderati. Se si progetta senza tenerne conto, si rischia di ottenere un pezzo troppo complesso o costoso da produrre.
Progetto
Mantenete il progetto semplice e pratico. Un minor numero di parti significa di solito un minor numero di problemi. Utilizzate forme facili da tagliare, bendo stampo. Evitate gli elementi più piccoli, difficili da raggiungere o da montare.
Le tolleranze strette dovrebbero essere utilizzate solo quando sono veramente necessarie. Mantenere una tolleranza di ±0,01 mm richiede più tempo e denaro rispetto a ±0,1 mm. Pensate anche a come il prodotto verrà assemblato. Se per montare una vite occorrono strumenti speciali o mani minuscole, il progetto deve essere modificato.
Materiale
Scegliete materiali che corrispondano allo scopo del prodotto e al metodo di produzione. Alcuni materiali sono più facili da lavorare di altri. Ad esempio, l'alluminio è più facile e veloce da lavorare rispetto all'acciaio inossidabile.
I materiali termoplastici sono ottimi per lo stampaggio, ma alcuni possono piegarsi o ritirarsi dopo il raffreddamento. I materiali a basso costo possono sembrare un buon affare, ma potrebbero far lievitare i costi complessivi se sono più difficili da tagliare, piegare o saldatura. Bilanciare sempre il prezzo con la facilità di produzione.
Ambiente
Pensate a dove e come verrà utilizzato il prodotto. Se il componente viene utilizzato all'esterno, deve resistere alla pioggia, al sole e al freddo. Ciò potrebbe significare l'utilizzo di acciaio inossidabile o di plastica resistente ai raggi UV.
Per i prodotti con parti elettroniche, progettare per controllare il calore. Aggiungete prese d'aria o utilizzate materiali che favoriscano il raffreddamento. Un componente che funziona perfettamente in un laboratorio pulito potrebbe fallire in una fabbrica polverosa o in un magazzino caldo. Testate il vostro progetto in base alle condizioni reali che dovrà affrontare.
Conformità e test
Pianificate per tempo i test e le certificazioni. Se un prodotto deve soddisfare gli standard UL, CE o ISO, assicuratevi che il progetto lo supporti fin dall'inizio.
Iniziare con un prototipo. I test precoci aiutano a individuare i problemi prima della produzione di massa. Se il prodotto non supera un test in fase avanzata del progetto, può comportare riprogettazioni e ritardi significativi. Inoltre, tenete presente la sicurezza. Un progetto bello ma che non supera le norme di sicurezza è inutile.
Il processo DFM: Una panoramica passo dopo passo
La progettazione per la produzione (DFM) non è una decisione una tantum. È un processo che va di pari passo con lo sviluppo del prodotto. Ogni fase aiuta a individuare tempestivamente i problemi e a garantire che il prodotto sia più facile ed economico.
Valutazione iniziale del progetto
Il primo passo consiste nel verificare il progetto iniziale. Il team esamina ogni parte per vedere se potrebbe essere difficile o costosa da produrre. Si tratta di piccoli dettagli, accoppiamenti stretti o forme complesse.
Ogni caratteristica viene esaminata dal punto di vista della fabbrica. Il pezzo può essere tagliato, piegato o saldato senza problemi? Avrà bisogno di macchine speciali o di strumenti personalizzati? Se c'è un problema, il team lo segnala subito.
Selezione del materiale e del processo
Dopo la revisione del progetto, il team sceglie i materiali giusti e il metodo di produzione. Questa decisione dipende dalla resistenza del pezzo, dal numero di pezzi da produrre, dal costo e dall'uso che se ne farà.
Ad esempio, l'alluminio è spesso utilizzato perché è leggero e facile da tagliare. Lo stampaggio può essere scelto per lotti di grandi dimensioni, mentre la lavorazione meccanica potrebbe essere più adatta per piccole serie o forme complesse.
Prototipazione e test
Una volta che il team ha un progetto e un materiale, costruisce un pezzo campione. Questa è la prima occasione per vedere come funziona nella vita reale.
Il team controlla come si adatta agli altri componenti, quanto è facile da montare e se è abbastanza resistente e svolge bene il suo lavoro.
I test mostrano anche come il pezzo resiste al calore, alla pressione o al movimento. Eventuali problemi vengono risolti ora, prima che inizi la produzione completa.
Metodologie DFM comuni
Metodi di produzione diversi richiedono approcci di progettazione diversi. Ecco tre metodologie chiave da conoscere:
Progettazione per l'assemblaggio (DFA)
Il DFA contribuisce a rendere più semplice e veloce l'assemblaggio dei pezzi. Si concentra sulla riduzione del numero di parti e di fasi del processo di assemblaggio. Meno pezzi significa meno possibilità di errore e meno costi di manodopera.
I progettisti combinano le parti, ove possibile. Possono utilizzare viti a scatto o viti standard invece di elementi di fissaggio personalizzati. Preferiscono parti che possono essere unite in un solo modo. In questo modo si riducono gli errori di assemblaggio e si velocizza il processo.
Progettazione per la lavorazione (DFM)
Quando si utilizza la lavorazione CNC o altri processi di taglio, i progetti devono lavorare con i limiti degli strumenti di taglio. Gli angoli interni taglienti sono difficili da tagliare. I fori profondi possono richiedere trapani speciali o tempi più lunghi.
I progettisti dovrebbero evitare pareti sottili, curve interne strette o filettature minuscole, a meno che non sia necessario. Le dimensioni standard dei fori e i tipi di filettatura comuni contribuiscono a velocizzare le operazioni e a ridurre le sostituzioni degli utensili.
Progettazione per la produzione additiva (DFAM)
Il DFAM viene utilizzato quando i pezzi sono realizzati con Stampa 3D o altri processi basati sui livelli. Permette di realizzare forme più complesse, ma ha comunque delle regole.
I progettisti devono considerare le sporgenze, le strutture di supporto e il modo in cui il pezzo si posizionerà sul letto di stampa. Un buon progetto riduce al minimo la necessità di un supporto, con conseguente risparmio di tempo in fase di post-elaborazione. Le aree cave o i modelli a reticolo possono ridurre l'uso di materiale e rendere i pezzi più leggeri.
Fattori che influenzano il DFM
Molti fattori influenzano la facilità o la difficoltà di produzione di un pezzo. Ciascun fattore di seguito riportato determina la facilità o il costo del processo di produzione.
Selezione del materiale
Il tipo di materiale influisce sulla lavorazione, sulla piegatura, sulla saldatura e molto altro. I materiali morbidi come l'alluminio sono più facili da tagliare, mentre i metalli più duri richiedono più tempo e consumano più rapidamente gli utensili.
Alcuni materiali necessitano di rivestimenti o trattamenti speciali. Altri possono essere troppo fragili o troppo flessibili per lo scopo del pezzo. La scelta di un materiale appropriato bilancia la funzione, il costo e la facilità di produzione.
Processo di fabbricazione
Ogni processo ha i suoi punti di forza e i suoi limiti. Il taglio laser è ottimo per i profili più netti, la lavorazione CNC funziona bene per le tolleranze strette e lo stampaggio è veloce per le grandi tirature, ma necessita di utensili.
Se il progetto non si adatta al processo scelto, i costi aumentano e si verificano ritardi. Un buon DFM assicura che il processo e il progetto corrispondano fin dall'inizio.
Complessità del progetto
I progetti semplici sono più facili da realizzare. Forme complesse, cavità profonde e angoli stretti aumentano i tempi e i costi.
Una maggiore complessità significa un maggior numero di impostazioni e strumenti e una maggiore possibilità di errori. Se una caratteristica non è utile al funzionamento, dovrebbe essere rimossa o semplificata.
Tolleranze e precisione
Le tolleranze strette aumentano i tempi di lavorazione e le fasi di ispezione. Alcuni pezzi necessitano di un'elevata precisione, ma non tutti.
L'applicazione di tolleranze strette solo dove sono importanti aiuta a risparmiare tempo e costi. Il DFM controlla ogni caratteristica per vedere quanta precisione è necessaria.
Considerazioni sul montaggio
Le parti devono essere facili da montare. Se necessitano di forza o di un allineamento perfetto, rallentano l'assemblaggio.
I progettisti possono aggiungere smussi, guide o simmetrie per aiutare i lavoratori ad allineare le cose più velocemente. Anche il numero ridotto di elementi di fissaggio e la ferramenta standard aiutano.
Finitura ed estetica della superficie
Liscio o finiture lucide richiedono più tempo. Pittura, anodizzazione, o il rivestimento aggiunge costi.
Se l'aspetto è importante, pianificate per tempo il trattamento della superficie. Una finitura più ruvida può essere sufficiente se il pezzo è nascosto all'interno di un prodotto.
Vantaggi dell'implementazione del DFM
Il DFM non è solo un risparmio economico. Aiuta a creare prodotti migliori più velocemente e con meno problemi. Ecco cosa guadagnano le aziende utilizzando il DFM nelle prime fasi dello sviluppo.
Costi di produzione ridotti
Il DFM aiuta a eliminare elementi costosi o complessi prima dell'inizio della produzione. Forme semplici, un numero ridotto di pezzi e dimensioni standard consentono una lavorazione più rapida e un assemblaggio più semplice.
Inoltre, riduce la necessità di strumenti personalizzati o di manodopera aggiuntiva. Con il tempo, anche i piccoli risparmi per pezzo possono aumentare, soprattutto quando si producono migliaia di unità.
Time-to-Market più rapido
Quando un progetto si adatta al processo di produzione fin dall'inizio, i ritardi sono minori. Si evitano problemi come il cambio degli utensili, la rilavorazione o la riprogettazione.
Questo accelera la prototipazione e riduce i tempi di consegna. I prodotti arrivano più rapidamente sul mercato, un vantaggio significativo nei settori in rapida evoluzione.
Miglioramento della qualità dei prodotti
I progetti realizzati con il DFM sono più facili da produrre con precisione. Ciò significa meno errori, maggiore coerenza e prestazioni più elevate.
Utilizzando le tolleranze, i materiali e le finiture corrette, i team possono evitare punti deboli o parti che si usurano troppo rapidamente. Il risultato è un prodotto più affidabile.
Maggiore collaborazione con i fornitori
Il DFM migliora anche la collaborazione dei team con i fornitori. Quando gli ingegneri e i produttori condividono i feedback in anticipo, i progetti migliorano prima dell'inizio della produzione.
I fornitori possono proporre idee per semplificare la produzione o ridurre i costi. Questo tipo di lavoro di squadra crea fiducia e porta a progetti complessivamente più fluidi.
Conclusione
Il Design for Manufacturing (DFM) aiuta i team a creare prodotti più facili, più veloci e più economici. Inizia già nella fase di progettazione ed esamina come ogni pezzo sarà prodotto. Il DFM controlla la scelta dei materiali, i limiti dei processi, la forma dei pezzi e la facilità di assemblaggio. Elimina i problemi prima dell'inizio della produzione.
Avete bisogno di aiuto per migliorare il vostro progetto di prodotto per la produzione reale? Contattateci oggi stesso per rivedere i vostri disegni e ricevere suggerimenti pratici e pronti per la produzione.
Ciao, sono Kevin Lee
Negli ultimi 10 anni mi sono immerso in varie forme di lavorazione della lamiera, condividendo qui le mie esperienze in diverse officine.
Contattate
Kevin Lee
Ho oltre dieci anni di esperienza professionale nella fabbricazione di lamiere, con specializzazione nel taglio laser, nella piegatura, nella saldatura e nelle tecniche di trattamento delle superfici. In qualità di direttore tecnico di Shengen, mi impegno a risolvere sfide produttive complesse e a promuovere innovazione e qualità in ogni progetto.
