製品設計が製造に難があるために、毎年多くの企業が時間とお金を失っている。設計段階では完璧に見える部品でも、製造が始まると問題が出てきます。製造のための設計（DFM）は、こうした問題を最初から回避するのに役立ちます。DFMは、設計者がプロセスの初期段階で絶対的な製造限界を検討することを促します。
DFMを使うことで、チームはプロジェクト全体をよりコントロールできるようになる。また、開発がよりスムーズになり、予測もしやすくなります。DFMが製品製造をどのように改善するのか、ご覧になりたいですか？続きを読む
製造のための設計（DFM）とは？
製造のための設計（DFM）とは、製造が容易で費用対効果の高い製品を設計することである。その目的は、コストを削減し、生産をスピードアップし、後々の問題を回避することである。DFMは設計の細部にまで目を配り、それが工場で使用される工具、機械、材料に適合するかどうかをチェックする。
例えば、角が鋭すぎる部品は切削に時間がかかるかもしれないし、公差の厳しい設計は特殊な加工が必要になるかもしれない。DFMはこれらの問題を早期に発見し、エンジニアが生産開始前に設計を変更するのに役立ちます。
DFMは独立したステップではない。設計段階の一部です。エンジニア、設計者、メーカーが協力し、設計のあらゆる選択がより速く、より安い生産をサポートすることを保証します。
なぜDFMは現代の製造業で重要なのか？
製品はアイデアから市場投入までが早い。企業は迅速に行動し、無駄を省く必要がある。DFMはこれをサポートします。
チームがDFMをスキップすると、生産中に問題が現れます。これには、リードタイムの延長、スクラップ率の増加、コストのかかる手直しが含まれる。金型製作後に設計を修正するには、時間とコストがかかります。
DFMによって、設計は機械ができることと一致します。その結果、生産がよりスムーズになり、遅れが少なくなり、材料がより有効に使われるようになります。これは、新興企業や小規模な製造業者にとって、利益と損失の違いを意味します。
DFMは品質にも役立ちます。作りやすい部品は、仕様を満たす可能性が高い。つまり、返品が減り、クレームが減り、ブランドが強化されるのです。
DFMの基本原則
製造のための設計（DFM）は、素晴らしいアイデアを作りやすい実際の製品に変えるのに役立ちます。以下は、プロジェクトを正しい方向に導くための5つの重要な原則です：
プロセス
あなたのデザインに適した製造工程を選びましょう。どの工程にも限界があります。例えば CNC加工 は厳しい公差でうまく機能するが 射出成形 がない。板金部品には、曲げやリリーフカットのための十分なスペースが必要です。
デザインを最終決定する前に、その部品がどのように作られるかを考えましょう。希望する形状、サイズ、細部に対応できる工程かどうかをチェックする。これを考慮せずに設計すると、複雑すぎたり、製造コストが高すぎたりする部品ができてしまうかもしれません。
デザイン
シンプルで実用的なデザインにすること。部品が少なければ、通常、問題も少なくなる。カットしやすい形状を使用する、 bendまたは金型。手が届かなかったり、組み立てるのが難しい小さな機能は避ける。
厳しい公差は、本当に必要な場合にのみ使用すべきである。公差±0.01mmを維持するには、±0.1mmよりも多くの時間と費用がかかる。また、製品がどのように組み立てられるかを考えましょう。ネジの取り付けに特殊な工具や小さな手が必要な場合は、設計を変更する必要があります。
素材
製品の用途と製造方法の両方に合った素材を選ぶ。加工しやすい素材とそうでない素材があります。例えば、アルミニウムはステンレス鋼よりも加工しやすく、加工速度も速い。
熱可塑性プラスチックは成形には最適だが、冷却後に曲がったり縮んだりするものもある。低価格の材料は一見お買い得に見えるかもしれないが、切断や曲げ、成形が難しくなると、全体的なコストが上がる可能性がある。 溶接.常に価格と製造の容易さのバランスをとる。
環境
製品がどこで、どのように使用されるかを考える。その部品が屋外で使用されるのであれば、雨や日光、寒さに耐える必要があります。そのため、ステンレス鋼やUV耐性のプラスチックを使用することになるかもしれません。
電子部品を使用する製品では、熱を制御できるように設計する。通気孔を設けたり、冷却に役立つ素材を使ったりする。清潔な研究室では完璧に機能する部品でも、埃っぽい工場や高温の倉庫では故障するかもしれません。実際に直面する条件を想定して設計をテストしてください。
コンプライアンスとテスト
試験と認証の計画を早めに立てる。製品がUL、CE、ISO規格に適合する必要がある場合は、設計が最初からそれをサポートしていることを確認します。
プロトタイプから始めよう。早期にテストを行うことで、量産前に問題を発見することができます。プロジェクトの後半で製品がテストに失敗すると、設計のやり直しや大幅な遅れにつながります。また、安全性にも留意してください。見た目はよくても、安全規則に合格しないデザインでは意味がありません。
DFMプロセス：ステップごとの概要
製造のための設計（DFM）は一度だけの決定ではない。製品開発と並行して進められるプロセスです。各ステップは問題を早期に発見し、より簡単でより安価な製品を実現するのに役立ちます。
初期設計評価
最初のステップは、初期のデザインをチェックすることだ。チームは各部品を見て、製造が難しいか、コストがかかるかを確認する。これには、小さなディテール、タイトなフィット、トリッキーな形状などが含まれる。
すべての機能は、工場の視点から見直される。その部品は問題なく切断、曲げ、溶接できるか？特殊な機械や特注の工具は必要か？何か問題点があれば、チームはすぐにそれを指摘します。
材料とプロセスの選択
デザイン・レビューの後、チームは適切な材料と製造方法を選択する。この決定は、その部品にどれだけの強度が必要か、何個作るか、どれだけのコストがかかるか、どのように使われるかによって決まる。
例えば、アルミニウムは軽くて切断しやすいのでよく使われます。プレス加工は大量生産に適しており、機械加工は少量生産や複雑な形状に適しています。
プロトタイピングとテスト
デザインと素材が決まったら、チームはサンプル部品を作る。これが、実際にどのように機能するかを見る最初のチャンスだ。
チームは、他の部品との適合性、組み立てやすさ、十分な強度と仕事ぶりをチェックする。
また、熱や圧力、動きの中で部品がどのように耐えるかをテストする。問題があれば、本生産が開始される前に修正されます。
一般的なDFM手法
製造方法が異なれば、設計アプローチも異なる。ここでは、知っておくべき3つの重要な方法論を紹介する：
組立設計（DFA）
DFAは、部品をより簡単に、より速く組み立てることを支援する。DFAは、組立工程における部品点数と工程数を削減することに重点を置いています。部品が少ないということは、ミスの可能性も少なく、人件費も抑えられるということだ。
設計者は可能な限り部品を組み合わせる。カスタム・ファスナーの代わりにスナップ・フィットや標準的なネジを使うこともある。一方向にしか組み合わせられない部品を好みます。そうすることで、組み立てミスを減らし、工程をスピードアップすることができます。
機械加工用設計（DFM）
CNC加工やその他の切削加工を使用する場合、設計は切削工具の限界に対応しなければならない。鋭利な内角は切りにくい。深い穴は特殊なドリルが必要だったり、時間がかかったりする。
設計者は、必要な場合を除き、薄肉、きつい内面カーブ、極小のねじ山を避けるべきである。標準的な穴のサイズと一般的なねじの種類は、物事をスピードアップし、工具の交換を減らすのに役立ちます。
積層造形設計（DFAM）
DFAMは、次のような場合に使用される。 3Dプリント または他のレイヤーベースのプロセス。より複雑な形状が可能になるが、それでもルールはある。
設計者は、オーバーハング、サポート構造、およびパーツがプリントベッドにどのように置かれるかを考慮する必要があります。優れた設計は、サポートの必要性を最小限に抑え、後処理の時間を節約します。中空エリアや格子パターンは、材料の使用量を減らし、パーツを軽量化することができます。
DFMに影響を与える要因
部品が作りやすいか作りにくいかは、多くのことが影響する。以下の各要因によって、製造工程がいかにスムーズか、あるいはコストがかかるかが決まる。
素材の選択
材料の種類は、機械加工、曲げ加工、溶接などに影響する。アルミニウムのような柔らかい素材は切削が容易ですが、硬い金属は時間がかかり、工具の消耗も早くなります。
素材によっては、特殊なコーティングや処理が必要なものもあります。また、部品の目的に対して脆すぎたり、柔軟すぎたりする場合もあります。適切な材料の選択は、機能、コスト、製造の容易さのバランスをとるものです。
製造プロセス
それぞれの工程には強みと限界があります。レーザー切断はシャープなプロファイルに最適であり、CNCマシニングは厳しい公差に適している。
設計が選択されたプロセスに適合しなければ、コストは上昇し、遅れが生じる。優れたDFMは、工程と設計が最初から適合していることを保証します。
デザインの複雑さ
シンプルなデザインは作りやすい。複雑な形状、深い空洞、狭いコーナーなどは、時間とコストを増加させる。
複雑であればあるほど、セットアップやツールが増え、エラーの可能性も高くなる。機能に役立たない機能は、削除するか簡略化すべきである。
公差と精度
公差が厳しいと、加工時間と検査工程が増える。高精度が必要な部品もありますが、すべてではありません。
重要な部分だけに厳しい公差を適用することで、時間とコストの節約につながります。DFMはすべてのフィーチャーをチェックし、どの程度の精度が必要かを確認します。
組み立てに関する考慮事項
部品は簡単に組み合わされるべきだ。力が必要だったり、完璧な位置合わせが必要だったりすると、組み立てが遅くなる。
設計者は、面取り、ガイド、シンメトリーを追加することで、作業員がより早く整列できるようにすることができます。少ないファスナーと標準的なハードウェアも役立ちます。
表面仕上げと美観
スムースまたは 研磨仕上げ もっと時間がかかる塗装、 anへんしゅうまた、コーティングはコストアップにつながる。
外観が重要な場合は、表面処理を早めに計画する。部品が製品の内側に隠れる場合は、粗い仕上げで十分かもしれない。
DFM導入のメリット
DFMは単なるコスト削減のためではありません。DFMは、より良い製品をより早く、より少ない問題で生み出すのに役立ちます。開発の初期段階でDFMを活用することで、企業が得られるものは以下の通りです。
生産コストの削減
DFMは、生産開始前に高価で複雑な特徴を取り除くのに役立ちます。シンプルな形状、少ない部品点数、標準的なサイズは、より迅速な加工と容易な組み立てにつながります。
また、カスタムツールや余分な労働力の必要性も減らすことができる。時間が経てば、部品1つあたりの小さな節約でも積み重なる。
市場投入までの時間を短縮
設計が最初から製造工程に適合していれば、遅れは少ない。工具の変更、手直し、再設計などの問題が避けられます。
これにより、プロトタイピングがスピードアップし、リードタイムが短縮される。製品はより早く市場に投入され、動きの速い業界では大きな利点となります。
製品品質の向上
DFMで作られた設計は、精度の高い製造が容易です。つまり、エラーが減り、一貫性が向上し、性能が強化されるのです。
正しい公差、素材、仕上げを使用することで、チームは弱点や消耗の早い部品を避けることができる。その結果、より信頼性の高い製品が生まれる。
サプライヤー・コラボレーションの強化
DFMはまた、チームとサプライヤーのコラボレーションを改善します。エンジニアとメーカーが早期にフィードバックを共有することで、生産開始前に設計が改善されます。
サプライヤーは、生産を簡素化したり、コストを削減するためのアイデアを提供することができる。このようなチームワークが信頼を築き、プロジェクト全体の円滑化につながる。
結論
製造のための設計（DFM）は、チームがより簡単で、より速く、より安価な製品を生み出すのに役立ちます。DFMは設計の初期段階から始まり、各部品がどのように製造されるかを検討します。DFMは、材料の選択、工程の制限、部品の形状、組み立ての容易さなどをチェックします。DFMは、生産が始まる前に問題を取り除きます。
実際の製造に向けた製品設計の改善にお困りですか？ お問い合わせ お客様の図面を確認し、実用的で生産に適した提案を受けることができます。
ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
