많은 기업이 제품 설계가 까다로워 매년 시간과 비용을 낭비하고 있습니다. 설계 단계에서는 부품이 완벽해 보일 수 있지만 생산이 시작되면 문제가 나타나기 시작합니다. 제조를 위한 설계(DFM)는 이러한 문제를 처음부터 방지하는 데 도움이 됩니다. 설계자가 프로세스 초기에 절대적인 제조 한계를 고려하도록 권장합니다.
DFM을 사용하면 팀이 전체 프로젝트를 더 잘 제어할 수 있습니다. 또한 개발을 더 원활하고 예측 가능하게 만듭니다. DFM이 제품 제조를 어떻게 개선하는지 알고 싶으신가요? 계속 읽어보세요.
제조를 위한 디자인(DFM)이란 무엇인가요?
제조를 위한 디자인(DFM)은 쉽고 비용 효율적으로 제품을 만들 수 있는 디자인을 의미합니다. 목표는 비용을 절감하고 생산 속도를 높이며 추후 문제를 방지하는 것입니다. DFM은 설계의 모든 세부 사항을 살펴보고 공장에서 사용되는 도구, 기계 및 재료에 적합한지 확인합니다.
예를 들어 날카로운 모서리가 너무 많은 부품은 절단 시간이 오래 걸리거나 공차가 엄격한 설계는 특수 가공이 필요할 수 있습니다. DFM은 이러한 문제를 조기에 발견하고 엔지니어가 생산을 시작하기 전에 설계를 변경할 수 있도록 도와줍니다.
DFM은 별도의 단계가 아닙니다. 설계 단계의 일부입니다. 엔지니어, 디자이너, 제조업체가 협력하여 설계의 모든 선택이 더 빠르고 저렴한 생산을 지원할 수 있도록 합니다.
현대 제조업에서 DFM이 중요한 이유？
제품은 아이디어에서 시장으로 빠르게 이동합니다. 기업은 신속하게 대응하고 낭비를 줄여야 합니다. DFM은 이를 지원합니다.
팀이 DFM을 건너뛰면 프로덕션 과정에서 문제가 발생합니다. 여기에는 리드 타임 연장, 불량률 증가, 비용이 많이 드는 재작업 등이 포함될 수 있습니다. 툴링이 제작된 후 디자인을 수정하려면 시간과 비용이 소요됩니다.
DFM을 사용하면 설계가 기계가 할 수 있는 일과 일치합니다. 그 결과 생산이 더 원활해지고, 지연이 줄어들고, 재료 사용이 개선됩니다. 이는 스타트업과 소규모 제조업체의 수익과 손실의 차이를 의미할 수 있습니다.
DFM은 품질에도 도움이 됩니다. 쉽게 만들 수 있는 부품은 사양을 충족할 가능성이 높습니다. 즉, 반품이 적고 불만이 적으며 브랜드가 더 강해집니다.
DFM의 핵심 원칙
제조를 위한 디자인(DFM)은 훌륭한 아이디어를 쉽게 만들 수 있는 실제 제품으로 전환하는 데 도움이 됩니다. 다음은 프로젝트를 올바른 방향으로 이끄는 5가지 핵심 원칙입니다:
프로세스
디자인에 적합한 제조 공정을 선택하세요. 모든 공정에는 한계가 있습니다. 예를 들어 CNC 가공 는 엄격한 허용 오차 범위에서 잘 작동하지만 사출 성형 는 그렇지 않습니다. 판금 부품에는 굽힘 및 릴리프 컷을 위한 충분한 공간이 필요합니다.
디자인을 완성하기 전에 부품이 어떻게 만들어질지 생각해 보세요. 프로세스가 원하는 모양, 크기, 디테일을 처리할 수 있는지 확인하세요. 이를 고려하지 않고 디자인하면 너무 복잡하거나 생산 비용이 많이 드는 부품을 만들게 될 수 있습니다.
설계
디자인을 단순하고 실용적으로 유지하세요. 부품 수가 적으면 일반적으로 문제도 적습니다. 자르기 쉬운 모양을 사용하세요, bend또는 곰팡이. 손이 닿지 않거나 조립하기 어려운 작은 피처는 피하세요.
엄격한 허용 오차는 꼭 필요한 경우에만 사용해야 합니다. 허용 오차를 ±0.01mm로 유지하려면 ±0.1mm보다 더 많은 시간과 비용이 소요됩니다. 또한 제품을 어떻게 조립할 것인지도 고려하세요. 나사를 맞추기 위해 특별한 도구나 작은 손이 필요하다면 디자인을 변경해야 합니다.
재료
제품의 용도와 제작 방식에 맞는 소재를 선택하세요. 어떤 소재는 다른 소재보다 작업하기가 더 쉽습니다. 예를 들어 알루미늄은 스테인리스 스틸보다 가공이 쉽고 빠릅니다.
열가소성 플라스틱은 성형에 적합하지만 일부는 냉각 후 구부러지거나 줄어들 수 있습니다. 저렴한 소재는 좋은 거래처럼 보일 수 있지만 자르거나 구부리거나 용접하다. 항상 가격과 제조 용이성의 균형을 유지하세요.
환경
제품의 사용 장소와 방법을 고려하세요. 실외에서 사용하는 경우 비, 햇빛, 추위를 견딜 수 있어야 합니다. 따라서 스테인리스 스틸이나 자외선 차단 플라스틱을 사용해야 할 수도 있습니다.
전자 부품이 있는 제품의 경우 열 제어를 위해 설계하세요. 통풍구를 추가하거나 냉각에 도움이 되는 소재를 사용하세요. 깨끗한 실험실에서는 완벽하게 작동하는 부품이 먼지가 많은 공장이나 더운 창고에서는 고장날 수 있습니다. 실제 환경에 맞게 설계를 테스트하세요.
규정 준수 및 테스트
테스트 및 인증을 조기에 계획하세요. 제품이 UL, CE 또는 ISO 표준을 충족해야 하는 경우 처음부터 설계가 이를 지원하도록 하세요.
프로토타입으로 시작하세요. 일찍 테스트하면 대량 생산 전에 문제를 발견하는 데 도움이 됩니다. 프로젝트 후반에 테스트에 실패하면 제품을 다시 설계해야 하고 상당한 지연이 발생할 수 있습니다. 또한 안전을 염두에 두세요. 보기에는 멋지지만 안전 규칙을 통과하지 못하는 디자인은 아무 소용이 없습니다.
DFM 프로세스: 단계별 개요
제조를 위한 디자인(DFM)은 일회성으로 결정되는 것이 아닙니다. 제품 개발과 함께 진행되는 프로세스입니다. 각 단계는 문제를 조기에 발견하고 제품을 더 쉽고 저렴하게 만드는 데 도움이 됩니다.
초기 설계 평가
첫 번째 단계는 초기 디자인을 확인하는 것입니다. 팀은 각 부품을 살펴보고 생산하기 어렵거나 비용이 많이 드는지 확인합니다. 여기에는 작은 디테일, 꼭 맞는 핏 또는 까다로운 모양이 포함됩니다.
모든 기능은 공장의 관점에서 검토됩니다. 부품을 문제 없이 절단, 구부리거나 용접할 수 있습니까? 특수 기계나 맞춤형 공구가 필요한가요? 눈에 띄는 문제가 발견되면 팀에서 즉시 플래그를 지정합니다.
재료 및 프로세스 선택
디자인 검토가 끝나면 팀은 적합한 재료와 생산 방법을 선택합니다. 이 결정은 부품이 얼마나 튼튼해야 하는지, 몇 개를 제작할 것인지, 비용은 얼마나 드는지, 어떻게 사용할 것인지에 따라 달라집니다.
예를 들어 알루미늄은 가볍고 절단하기 쉽기 때문에 자주 사용됩니다. 대량 생산에는 스탬핑을 선택하고, 소량 생산이나 복잡한 모양에는 기계 가공이 더 적합할 수 있습니다.
프로토타입 제작 및 테스트
디자인과 소재가 결정되면 팀은 샘플 부품을 제작합니다. 이것이 실생활에서 어떻게 작동하는지 확인할 수 있는 첫 번째 기회입니다.
다른 부품과 잘 맞는지, 조립이 얼마나 쉬운지, 충분히 튼튼하고 제 역할을 잘 수행하는지 등을 확인합니다.
또한 테스트는 부품이 열, 압력 또는 움직임에 어떻게 견디는지 보여줍니다. 모든 문제는 전체 생산이 시작되기 전에 지금 바로 수정됩니다.
일반적인 DFM 방법론
제조 방식에 따라 다른 디자인 접근 방식이 필요합니다. 다음은 알아야 할 세 가지 주요 방법론입니다:
조립용 디자인(DFA)
DFA는 부품을 더 쉽고 빠르게 조립할 수 있도록 도와줍니다. 조립 공정에서 부품 수와 단계를 줄이는 데 중점을 둡니다. 부품 수가 적다는 것은 실수할 가능성이 적고 인건비가 절감된다는 것을 의미합니다.
디자이너는 가능한 경우 부품을 결합합니다. 맞춤형 패스너 대신 스냅 핏이나 표준 나사를 사용할 수도 있습니다. 그들은 한 방향으로만 결합할 수 있는 부품을 선호합니다. 이렇게 하면 조립 오류가 줄어들고 프로세스 속도가 빨라집니다.
가공용 설계(DFM)
CNC 가공 또는 기타 절단 공정을 사용할 때는 절삭 공구의 한계에 맞춰 디자인을 작업해야 합니다. 날카로운 안쪽 모서리는 절단하기 어렵습니다. 깊은 구멍은 특수 드릴이 필요하거나 시간이 더 걸릴 수 있습니다.
설계자는 꼭 필요한 경우가 아니라면 얇은 벽, 좁은 내부 곡선 또는 작은 나사산은 피해야 합니다. 표준 구멍 크기와 일반적인 나사산 유형을 사용하면 작업 속도를 높이고 공구 교환을 줄일 수 있습니다.
적층 제조를 위한 디자인(DFAM)
DFAM은 다음을 사용하여 부품을 만들 때 사용됩니다. 3D 프린팅 또는 다른 레이어 기반 프로세스를 사용할 수 있습니다. 더 복잡한 모양을 허용하지만 여전히 규칙이 있습니다.
설계자는 돌출부, 지지 구조, 파트가 프린트 베드에 어떻게 놓일지 고려해야 합니다. 좋은 디자인은 서포트의 필요성을 최소화하여 후처리 시간을 절약합니다. 속이 빈 영역이나 격자 패턴은 재료 사용을 줄이고 부품을 더 가볍게 만들 수 있습니다.
DFM에 영향을 미치는 요인
부품의 제작이 쉬운지 어려운지 여부에는 여러 가지 요소가 영향을 미칩니다. 아래의 각 요소에 따라 생산 공정이 얼마나 원활하거나 비용이 많이 드는지가 결정됩니다.
재료 선택
재료의 유형은 가공, 굽힘, 용접 등에 영향을 미칩니다. 알루미늄과 같은 부드러운 소재는 절단하기 쉬운 반면, 단단한 금속은 더 많은 시간이 걸리고 공구가 더 빨리 마모됩니다.
일부 소재는 특수 코팅이나 처리가 필요합니다. 다른 재료는 부품의 용도에 비해 너무 부서지기 쉽거나 너무 유연할 수 있습니다. 적절한 소재를 선택하면 기능, 비용, 제조 용이성 간의 균형을 맞출 수 있습니다.
제조공정
각 공정에는 장점과 한계가 있습니다. 레이저 절단은 날카로운 프로파일에 적합하고, CNC 가공은 엄격한 공차에 적합하며, 스탬핑은 대량 생산에는 빠르지만 툴링이 필요합니다.
설계가 선택한 프로세스에 맞지 않으면 비용이 상승하고 지연이 발생합니다. 좋은 DFM은 처음부터 프로세스와 설계가 일치하도록 보장합니다.
설계 복잡성
단순한 디자인이 더 쉽게 만들 수 있습니다. 복잡한 모양, 깊은 구멍, 좁은 모서리는 시간과 비용을 증가시킵니다.
기능이 복잡할수록 설정과 도구가 많아지고 오류가 발생할 가능성도 높아집니다. 기능이 기능에 도움이 되지 않는다면 제거하거나 단순화해야 합니다.
공차 및 정밀도
공차가 엄격하면 가공 시간과 검사 단계가 늘어납니다. 일부 부품은 높은 정확도가 필요하지만 모든 부품이 그렇지는 않습니다.
중요한 곳에만 엄격한 허용 오차를 적용하면 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. DFM은 모든 기능을 검사하여 얼마나 많은 정확도가 필요한지 확인합니다.
어셈블리 고려 사항
부품은 서로 쉽게 맞아야 합니다. 힘을 주거나 완벽한 정렬이 필요한 경우 조립 속도가 느려집니다.
디자이너는 모따기, 가이드 또는 대칭을 추가하여 작업자가 물건을 더 빨리 정렬할 수 있도록 도울 수 있습니다. 더 적은 수의 패스너와 표준 하드웨어도 도움이 됩니다.
표면 마감 및 미학
부드럽거나 광택 마감 시간이 더 걸립니다. 페인팅, anodizing또는 코팅은 비용을 추가합니다.
외관이 중요하다면 표면 처리를 일찍 계획하세요. 부품이 제품 내부에 숨겨져 있는 경우 거친 마감으로도 충분할 수 있습니다.
DFM 구현의 이점
DFM은 단순히 비용을 절감하는 것만이 아닙니다. 더 나은 제품을 더 빠르고 더 적은 문제로 만들 수 있도록 도와줍니다. 개발 초기에 DFM을 사용하면 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.
생산 비용 절감
DFM은 생산을 시작하기 전에 비싸거나 복잡한 피처를 제거하는 데 도움이 됩니다. 단순한 형상, 적은 부품 수, 표준 크기로 인해 가공 속도가 빨라지고 조립이 쉬워집니다.
또한 맞춤형 도구나 추가 노동력의 필요성도 줄어듭니다. 특히 수천 개의 유닛을 제작할 때는 부품당 작은 비용 절감 효과도 시간이 지남에 따라 합산될 수 있습니다.
더욱 빨라진 출시 시간
처음부터 설계가 제조 공정에 맞으면 지연이 줄어듭니다. 도구 변경, 재작업 또는 재설계와 같은 문제를 피할 수 있습니다.
이렇게 하면 프로토타입 제작 속도가 빨라지고 리드 타임이 단축됩니다. 제품을 더 빨리 출시할 수 있어 빠르게 변화하는 산업에서 중요한 이점이 됩니다.
제품 품질 향상
DFM으로 제작한 디자인은 정밀하게 제작하기가 더 쉽습니다. 즉, 오류는 줄어들고 일관성은 향상되며 성능은 더 강력해집니다.
올바른 공차, 재료, 마감재를 사용하면 약한 부분이나 너무 빨리 마모되는 부품을 피할 수 있습니다. 그 결과 더 안정적인 제품을 만들 수 있습니다.
향상된 공급업체 협업
DFM은 또한 공급업체와의 협업을 개선합니다. 엔지니어와 제조업체가 조기에 피드백을 공유하면 생산이 시작되기 전에 설계가 개선됩니다.
공급업체는 생산을 간소화하거나 비용을 절감할 수 있는 아이디어를 제공할 수 있습니다. 이러한 팀워크는 신뢰를 쌓고 전반적으로 더 원활한 프로젝트로 이어집니다.
결론
제조를 위한 디자인(DFM)은 팀이 더 쉽고, 더 빠르고, 더 저렴한 제품을 만들 수 있도록 도와줍니다. 설계 단계 초기부터 시작하여 각 부품이 어떻게 생산될지 검토합니다. DFM은 재료 선택, 공정 한계, 부품 모양, 조립 용이성을 확인합니다. 생산이 시작되기 전에 문제를 제거합니다.
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안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
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케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
