Wiele firm traci czas i pieniądze każdego roku, ponieważ ich projekty produktów są trudne w produkcji. Część może wyglądać idealnie w fazie projektowania, ale po rozpoczęciu produkcji zaczynają pojawiać się problemy. Projektowanie dla produkcji (DFM) pomaga uniknąć tych problemów od samego początku. Zachęca projektantów do rozważenia bezwzględnych limitów produkcyjnych na wczesnym etapie procesu.
Korzystanie z DFM daje zespołom większą kontrolę nad całym projektem. Sprawia również, że rozwój jest płynniejszy i bardziej przewidywalny. Chcesz zobaczyć, jak DFM usprawnia wytwarzanie produktów? Czytaj dalej.
Czym jest projektowanie dla produkcji (DFM)?
Design for Manufacturing (DFM) oznacza projektowanie produktów, których wytwarzanie jest łatwe i opłacalne. Celem jest obniżenie kosztów, przyspieszenie produkcji i uniknięcie późniejszych problemów. DFM analizuje każdy szczegół projektu i sprawdza, czy pasuje on do narzędzi, maszyn i materiałów używanych w fabryce.
Na przykład, część ze zbyt wieloma ostrymi narożnikami może wymagać dłuższego cięcia lub projekt o wąskich tolerancjach może wymagać specjalnej obróbki. DFM wcześnie wychwytuje te problemy i pomaga inżynierom zmienić projekt przed rozpoczęciem produkcji.
DFM nie jest oddzielnym krokiem. To część fazy projektowania. Inżynierowie, projektanci i producenci współpracują ze sobą, aby zapewnić, że każdy wybór w projekcie wspiera szybszą i tańszą produkcję.
Dlaczego DFM ma znaczenie w nowoczesnej produkcji？
Produkty szybko przechodzą od pomysłu do wprowadzenia na rynek. Firmy muszą działać szybko i ograniczać straty. DFM to wspiera.
Gdy zespoły pomijają DFM, problemy pojawiają się podczas produkcji. Mogą one obejmować dłuższe czasy realizacji, wyższe wskaźniki odpadów i kosztowne przeróbki. Poprawianie projektu po wyprodukowaniu narzędzi wymaga czasu i pieniędzy.
Dzięki DFM projekty odpowiadają możliwościom maszyn. Rezultatem jest płynniejsza produkcja, mniej opóźnień i lepsze wykorzystanie materiałów. Może to oznaczać różnicę między zyskiem a stratą dla startupów i małych producentów.
DFM pomaga również w jakości. Łatwa w produkcji część z większym prawdopodobieństwem spełni wymagania specyfikacji. Oznacza to mniej zwrotów, mniej reklamacji i silniejszą markę.
Podstawowe zasady DFM
Projektowanie dla produkcji (DFM) pomaga przekształcić świetne pomysły w rzeczywiste produkty, które są łatwe do wykonania. Poniżej znajduje się pięć kluczowych zasad, które utrzymują projekt na właściwej ścieżce:
Proces
Wybierz odpowiedni proces produkcyjny dla swojego projektu. Każdy proces ma swoje ograniczenia. Na przykład, Obróbka CNC działa dobrze przy wąskich tolerancjach, ale formowanie wtryskowe nie. Części blaszane potrzebują wystarczająco dużo miejsca na zagięcia i cięcia odciążające.
Przed sfinalizowaniem projektu zastanów się, w jaki sposób część zostanie wykonana. Sprawdź, czy proces może obsłużyć pożądany kształt, rozmiar i szczegóły. Jeśli projektujesz bez uwzględnienia tego, możesz skończyć z częścią, która jest zbyt skomplikowana lub kosztowna w produkcji.
Projekt
Konstrukcja powinna być prosta i praktyczna. Mniej części oznacza zazwyczaj mniej problemów. Używaj kształtów łatwych do wycięcia, beilub formy. Unikaj drobnych elementów, które są trudno dostępne lub trudne w montażu.
Ścisłe tolerancje powinny być stosowane tylko wtedy, gdy są naprawdę potrzebne. Utrzymanie tolerancji ±0,01 mm wymaga więcej czasu i pieniędzy niż ±0,1 mm. Należy również zastanowić się, w jaki sposób produkt będzie składany. Jeśli do przykręcenia śruby potrzebne są specjalne narzędzia lub małe dłonie, należy zmienić projekt.
Materiał
Wybierz materiały, które pasują zarówno do celu produktu, jak i metody produkcji. Niektóre materiały są łatwiejsze w obróbce niż inne. Na przykład aluminium jest łatwiejsze i szybsze w obróbce niż stal nierdzewna.
Tworzywa termoplastyczne świetnie nadają się do formowania, ale niektóre z nich mogą się wyginać lub kurczyć po schłodzeniu. Tanie materiały mogą wydawać się dobrą ofertą, ale mogą podnieść ogólne koszty, jeśli trudniej je ciąć, zginać lub kurczyć. spawać. Zawsze równoważ cenę z łatwością produkcji.
Środowisko
Zastanów się, gdzie i w jaki sposób produkt będzie używany. Jeśli część będzie używana na zewnątrz, musi być odporna na deszcz, słońce i zimno. Może to oznaczać użycie stali nierdzewnej lub tworzywa sztucznego odpornego na promieniowanie UV.
W przypadku produktów z częściami elektronicznymi należy zaprojektować je pod kątem kontroli ciepła. Dodaj otwory wentylacyjne lub użyj materiałów, które pomagają w chłodzeniu. Część, która działa doskonale w czystym laboratorium, może zawieść w zakurzonej fabryce lub gorącym magazynie. Przetestuj swój projekt pod kątem rzeczywistych warunków, w jakich przyjdzie mu pracować.
Zgodność i testowanie
Wcześnie zaplanuj testy i certyfikację. Jeśli produkt musi spełniać normy UL, CE lub ISO, upewnij się, że projekt wspiera to od samego początku.
Zacznij od prototypu. Wczesne testowanie pomaga wychwycić problemy przed masową produkcją. Jeśli produkt nie przejdzie testu na późnym etapie projektu, może to prowadzić do przeprojektowania i znacznych opóźnień. Należy również pamiętać o bezpieczeństwie. Projekt, który wygląda świetnie, ale nie spełnia zasad bezpieczeństwa, jest bezużyteczny.
Proces DFM: Przegląd krok po kroku
Projektowanie dla produkcji (DFM) nie jest jednorazową decyzją. To proces, który przebiega równolegle z rozwojem produktu. Każdy krok pomaga wcześnie wychwycić problemy i zapewnia, że produkt jest łatwiejszy i tańszy.
Wstępna ocena projektu
Pierwszym krokiem jest sprawdzenie wczesnego projektu. Zespół przygląda się każdej części, aby sprawdzić, czy jej produkcja może być trudna lub kosztowna. Obejmuje to drobne szczegóły, ciasne dopasowania lub skomplikowane kształty.
Każda cecha jest sprawdzana z perspektywy fabryki. Czy dana część może być bezproblemowo cięta, gięta lub spawana? Czy będzie wymagać specjalnych maszyn lub niestandardowych narzędzi? Jeśli cokolwiek stanowi problem, zespół od razu to zaznacza.
Wybór materiałów i procesów
Po przeglądzie projektu zespół wybiera odpowiednie materiały i metodę produkcji. Decyzja ta zależy od tego, jak mocna musi być część, ile będzie ich wykonanych, ile mogą kosztować i jak będą używane.
Na przykład aluminium jest często używane, ponieważ jest lekkie i łatwe do cięcia. Tłoczenie może być wybrane dla dużych partii, podczas gdy obróbka skrawaniem może być lepsza dla mniejszych serii lub złożonych kształtów.
Prototypowanie i testowanie
Gdy zespół ma już projekt i materiał, buduje przykładową część. Jest to pierwsza szansa, aby zobaczyć, jak to działa w prawdziwym życiu.
Zespół sprawdza, jak pasuje do innych części, jak łatwo jest go złożyć i czy jest wystarczająco mocny i dobrze spełnia swoje zadanie.
Testy pokazują również, jak część zachowuje się pod wpływem ciepła, ciśnienia lub ruchu. Wszelkie problemy są naprawiane teraz - przed rozpoczęciem pełnego cyklu produkcyjnego.
Wspólne metodologie DFM
Różne metody produkcji wymagają różnych podejść projektowych. Oto trzy kluczowe metodologie, które warto znać:
Projektowanie dla montażu (DFA)
DFA pomaga w łatwiejszym i szybszym montażu części. Koncentruje się na zmniejszeniu liczby części i etapów procesu montażu. Mniejsza liczba części oznacza mniejsze ryzyko błędów i niższe koszty pracy.
Projektanci łączą części tam, gdzie jest to możliwe. Mogą używać zatrzasków lub standardowych śrub zamiast niestandardowych elementów złącznych. Preferują części, które można połączyć tylko w jeden sposób. Zmniejsza to liczbę błędów montażowych i przyspiesza proces.
Projektowanie dla obróbki (DFM)
Podczas korzystania z obróbki CNC lub innych procesów cięcia, projekty muszą uwzględniać ograniczenia narzędzi tnących. Ostre narożniki wewnętrzne są trudne do wycięcia. Głębokie otwory mogą wymagać specjalnych wierteł lub zająć więcej czasu.
Projektanci powinni unikać cienkich ścianek, ciasnych krzywizn wewnętrznych lub drobnych gwintów, chyba że jest to konieczne. Standardowe rozmiary otworów i wspólne typy gwintów pomagają przyspieszyć pracę i zmniejszyć liczbę zmian narzędzi.
Projektowanie na potrzeby wytwarzania przyrostowego (DFAM)
DFAM jest używany, gdy części są wykonane przy użyciu drukowanie 3d lub inne procesy oparte na warstwach. Pozwala na tworzenie bardziej złożonych kształtów, ale nadal ma swoje zasady.
Projektanci muszą wziąć pod uwagę zwisy, konstrukcje wsporcze i sposób, w jaki część będzie leżeć na stole roboczym. Dobre projekty minimalizują potrzebę wsparcia, co oszczędza czas po obróbce. Puste obszary lub wzory kratowe mogą zmniejszyć zużycie materiału i sprawić, że części będą lżejsze.
Czynniki wpływające na DFM
Wiele rzeczy wpływa na to, czy dana część jest łatwa czy trudna w produkcji. Każdy z poniższych czynników określa, jak płynny lub kosztowny będzie proces produkcji.
Wybór materiału
Rodzaj materiału wpływa na obróbkę skrawaniem, gięcie, spawanie i nie tylko. Miękkie materiały, takie jak aluminium, są łatwiejsze do cięcia, podczas gdy twardsze metale wymagają więcej czasu i szybciej zużywają narzędzia.
Niektóre materiały wymagają specjalnych powłok lub obróbki. Inne mogą być zbyt kruche lub zbyt elastyczne w stosunku do przeznaczenia danej części. Właściwy wybór materiału równoważy funkcjonalność, koszt i łatwość produkcji.
Proces produkcji
Każdy proces ma swoje mocne strony i ograniczenia. Cięcie laserowe świetnie sprawdza się w przypadku ostrych profili, obróbka CNC działa dobrze w przypadku wąskich tolerancji, a tłoczenie jest szybkie w przypadku dużych serii, ale wymaga oprzyrządowania.
Jeśli projekt nie pasuje do wybranego procesu, rosną koszty i pojawiają się opóźnienia. Dobry DFM zapewnia, że proces i projekt pasują do siebie od samego początku.
Złożoność projektu
Proste projekty są łatwiejsze do wykonania. Złożone kształty, głębokie wgłębienia i ciasne narożniki zwiększają czas i koszty.
Większa złożoność oznacza więcej konfiguracji i narzędzi oraz większe prawdopodobieństwo wystąpienia błędów. Jeśli funkcja nie pomaga w działaniu, powinna zostać usunięta lub uproszczona.
Tolerancje i precyzja
Wąskie tolerancje wydłużają czas obróbki i wydłużają etapy kontroli. Niektóre części wymagają wysokiej dokładności, ale nie wszystkie.
Stosowanie wąskich tolerancji tylko tam, gdzie mają one znaczenie, pomaga zaoszczędzić czas i koszty. DFM sprawdza każdą cechę, aby zobaczyć, jak duża dokładność jest potrzebna.
Uwagi dotyczące montażu
Części powinny być łatwe do dopasowania. Jeśli wymagają użycia siły lub idealnego wyrównania, spowalniają montaż.
Projektanci mogą dodać fazki, prowadnice lub symetrię, aby pomóc pracownikom szybciej wyrównać elementy. Pomaga w tym również mniejsza liczba elementów złącznych i standardowy osprzęt.
Wykończenie powierzchni i estetyka
Gładki lub Polerowane wykończenia zająć więcej czasu. Malowanie, anodizinglub powłoka zwiększa koszty.
Jeśli wygląd ma znaczenie, należy odpowiednio wcześnie zaplanować obróbkę powierzchni. Bardziej szorstkie wykończenie może być wystarczające, jeśli część jest ukryta wewnątrz produktu.
Korzyści z wdrożenia DFM
DFM to nie tylko oszczędność pieniędzy. Pomaga tworzyć lepsze produkty szybciej i z mniejszą liczbą problemów. Oto, co firmy zyskują dzięki stosowaniu DFM na wczesnym etapie rozwoju.
Obniżone koszty produkcji
DFM pomaga usunąć kosztowne lub złożone elementy przed rozpoczęciem produkcji. Proste kształty, mniejsza liczba części i standardowe rozmiary prowadzą do szybszej obróbki i łatwiejszego montażu.
Zmniejsza to również zapotrzebowanie na niestandardowe narzędzia lub dodatkową siłę roboczą. Z biegiem czasu nawet niewielkie oszczędności na części mogą się sumować - zwłaszcza w przypadku produkcji tysięcy sztuk.
Krótszy czas wprowadzenia produktu na rynek
Istnieje mniej opóźnień, gdy projekt od początku pasuje do procesu produkcyjnego. Pozwala to uniknąć problemów, takich jak zmiany narzędzi, przeróbki lub przeprojektowania.
Przyspiesza to prototypowanie i skraca czas realizacji. Produkty szybciej trafiają na rynek, co jest istotną zaletą w szybko rozwijających się branżach.
Lepsza jakość produktu
Projekty wykonane przy użyciu DFM są łatwiejsze do precyzyjnej produkcji. Oznacza to mniej błędów, lepszą spójność i wyższą wydajność.
Stosując odpowiednie tolerancje, materiały i wykończenia, zespoły mogą uniknąć słabych punktów lub części, które zużywają się zbyt szybko. Rezultatem jest bardziej niezawodny produkt.
Lepsza współpraca z dostawcami
DFM poprawia również współpracę zespołów z dostawcami. Gdy inżynierowie i producenci dzielą się opiniami na wczesnym etapie, projekty są ulepszane jeszcze przed rozpoczęciem produkcji.
Dostawcy mogą zaoferować pomysły na uproszczenie produkcji lub obniżenie kosztów. Ten rodzaj pracy zespołowej buduje zaufanie i prowadzi do sprawniejszej realizacji projektów.
Wnioski
Design for Manufacturing (DFM) pomaga zespołom tworzyć łatwiejsze, szybsze i tańsze produkty. Rozpoczyna się na wczesnym etapie projektowania i bada, w jaki sposób każda część zostanie wyprodukowana. DFM sprawdza wybór materiału, ograniczenia procesu, kształt części i łatwość montażu. Usuwa problemy przed rozpoczęciem produkcji.
Potrzebujesz pomocy w udoskonaleniu projektu produktu pod kątem rzeczywistej produkcji? Skontaktuj się z nami już dziś aby przejrzeć rysunki i otrzymać praktyczne, gotowe do produkcji sugestie.
Hej, jestem Kevin Lee
Przez ostatnie 10 lat byłem zanurzony w różnych formach produkcji blach, dzieląc się tutaj fajnymi spostrzeżeniami z moich doświadczeń w różnych warsztatach.
Skontaktuj się z nami
Kevin Lee
Mam ponad dziesięcioletnie doświadczenie zawodowe w produkcji blach, specjalizując się w cięciu laserowym, gięciu, spawaniu i technikach obróbki powierzchni. Jako dyrektor techniczny w Shengen, jestem zaangażowany w rozwiązywanie złożonych wyzwań produkcyjnych i napędzanie innowacji i jakości w każdym projekcie.
