Muitas empresas perdem tempo e dinheiro todos os anos porque os seus projectos de produtos são difíceis de fabricar. Uma peça pode parecer perfeita na fase de projeto, mas quando a produção começa, começam a surgir problemas. A conceção para fabrico (DFM) ajuda a evitar estes problemas desde o início. Incentiva os projectistas a considerar os limites absolutos de fabrico no início do processo.
A utilização do DFM dá às equipas mais controlo sobre todo o projeto. Também torna o desenvolvimento mais suave e previsível. Quer ver como o DFM melhora o fabrico de produtos? Continue lendo.
O que é o Design for Manufacturing (DFM)?
A conceção para fabrico (DFM) significa conceber produtos que sejam fáceis e económicos de fabricar. O objetivo é reduzir os custos, acelerar a produção e evitar problemas posteriores. O DFM analisa todos os pormenores de um projeto e verifica se este se adapta às ferramentas, máquinas e materiais utilizados na fábrica.
Por exemplo, uma peça com demasiados cantos afiados pode demorar mais tempo a cortar, ou um desenho com tolerâncias apertadas pode necessitar de maquinação especial. O DFM detecta estes problemas atempadamente e ajuda os engenheiros a alterar o design antes do início da produção.
A DFM não é uma etapa separada. Faz parte da fase de projeto. Os engenheiros, projectistas e fabricantes trabalham em conjunto para garantir que cada escolha no projeto permite uma produção mais rápida e mais barata.
Porque é que o DFM é importante no fabrico moderno？
Os produtos passam rapidamente da ideia ao mercado. As empresas precisam de agir rapidamente e reduzir o desperdício. O DFM apoia este processo.
Quando as equipas não fazem DFM, os problemas aparecem durante a produção. Estes podem incluir prazos de entrega mais longos, taxas de refugo mais elevadas e retrabalho dispendioso. A correção de um desenho depois de as ferramentas estarem prontas leva tempo e dinheiro.
Com o DFM, os projectos correspondem ao que as máquinas podem fazer. O resultado é uma produção mais suave, menos atrasos e uma melhor utilização dos materiais. Isto pode significar a diferença entre lucro e prejuízo para empresas em fase de arranque e pequenos fabricantes.
O DFM também ajuda na qualidade. Uma peça que é fácil de fabricar tem mais probabilidades de cumprir as especificações. Isto significa menos devoluções, menos reclamações e uma marca mais forte.
Princípios fundamentais da DFM
O Design for Manufacturing (DFM) ajuda a transformar grandes ideias em produtos reais que são fáceis de fabricar. Abaixo estão cinco princípios-chave que mantêm um projeto no caminho certo:
Processo
Escolha o processo de fabrico adequado ao seu projeto. Todos os processos têm limites. Por exemplo, Maquinação CNC funciona bem com tolerâncias apertadas, mas moldagem por injeção não o faz. As peças de chapa metálica necessitam de espaço suficiente para dobras e cortes em relevo.
Antes de finalizar um desenho, pense na forma como a peça será fabricada. Verifique se o processo pode lidar com a forma, o tamanho e os detalhes pretendidos. Se desenhar sem ter isto em conta, pode acabar com uma peça demasiado complexa ou cara para produzir.
Projeto
Mantenha a conceção simples e prática. Menos peças significam geralmente menos problemas. Utilize formas que sejam fáceis de cortar, bendou molde. Evite elementos minúsculos que sejam difíceis de alcançar ou montar.
As tolerâncias apertadas só devem ser utilizadas quando são efetivamente necessárias. Manter uma tolerância de ±0,01 mm requer mais tempo e dinheiro do que ±0,1 mm. Além disso, pense na forma como o produto será montado. Se forem necessárias ferramentas especiais ou mãos pequenas para encaixar um parafuso, o projeto tem de ser alterado.
Material
Escolha materiais que correspondam tanto ao objetivo do produto como ao método de produção. Alguns materiais são mais fáceis de trabalhar do que outros. Por exemplo, o alumínio é mais fácil e mais rápido de maquinar do que o aço inoxidável.
Os termoplásticos são óptimos para moldagem, mas alguns podem dobrar ou encolher após o arrefecimento. Os materiais de baixo custo podem parecer um bom negócio, mas podem aumentar os custos globais se forem mais difíceis de cortar, dobrar ou soldar. Equilibrar sempre o preço com a facilidade de fabrico.
Ambiente
Pense no local e na forma como o produto vai ser utilizado. Se a peça for utilizada no exterior, tem de resistir à chuva, ao sol e ao frio. Isso pode significar a utilização de aço inoxidável ou de plástico resistente aos raios UV.
No caso de produtos com componentes electrónicos, conceba para controlar o calor. Adicione aberturas de ventilação ou utilize materiais que ajudem no arrefecimento. Uma peça que funciona perfeitamente num laboratório limpo pode falhar numa fábrica poeirenta ou num armazém quente. Teste o seu projeto nas condições reais que irá enfrentar.
Conformidade e testes
Planear antecipadamente os testes e a certificação. Se um produto tiver de cumprir as normas UL, CE ou ISO, certifique-se de que a conceção o suporta desde o início.
Comece com um protótipo. A realização de testes numa fase inicial ajuda a detetar problemas antes da produção em massa. Se o seu produto falhar um teste numa fase tardia do projeto, isso pode levar a novas concepções e a atrasos significativos. Além disso, tenha em mente a segurança. Um design com ótimo aspeto mas que não cumpre as regras de segurança é inútil.
O processo DFM: Uma visão geral passo a passo
A conceção para fabrico (DFM) não é uma decisão única. É um processo que decorre lado a lado com o desenvolvimento do produto. Cada passo ajuda a detetar problemas numa fase inicial e assegura que o produto é mais fácil e mais barato.
Avaliação inicial do projeto
O primeiro passo é verificar o projeto inicial. A equipa analisa cada peça para ver se a sua produção pode ser difícil ou dispendiosa. Isto inclui pequenos pormenores, ajustes apertados ou formas complicadas.
Cada caraterística é analisada do ponto de vista da fábrica. A peça pode ser cortada, dobrada ou soldada sem problemas? Necessitará de máquinas especiais ou ferramentas personalizadas? Se algo se destacar como um problema, a equipa assinala-o de imediato.
Seleção de materiais e processos
Após a revisão do desenho, a equipa escolhe os materiais e o método de produção adequados. Esta decisão depende da resistência que a peça precisa de ter, do número de peças a produzir, do custo e da forma como será utilizada.
Por exemplo, o alumínio é frequentemente utilizado porque é leve e fácil de cortar. A estampagem pode ser escolhida para grandes lotes, enquanto a maquinagem pode ser melhor para séries mais pequenas ou formas complexas.
Prototipagem e Teste
Quando a equipa tem um desenho e um material, constrói uma peça de amostra. Esta é a primeira oportunidade para ver como funciona na vida real.
A equipa verifica como se encaixa com outras peças, se é fácil de montar e se é suficientemente forte e cumpre bem a sua função.
Os testes também mostram como a peça se comporta sob calor, pressão ou movimento. Quaisquer problemas são corrigidos agora - antes do início da produção total.
Metodologias comuns de DFM
Diferentes métodos de fabrico requerem diferentes abordagens de conceção. Eis três metodologias fundamentais a conhecer:
Conceção para montagem (DFA)
A DFA ajuda a tornar as peças mais fáceis e rápidas de montar. Centra-se na redução do número de peças e de passos no processo de montagem. Menos peças significam menos hipóteses de erro e menores custos de mão de obra.
Os projectistas combinam peças sempre que possível. Podem utilizar encaixes rápidos ou parafusos normais em vez de fixadores personalizados. Preferem peças que só podem ser montadas de uma forma. Isto reduz os erros de montagem e acelera o processo.
Conceção para maquinagem (DFM)
Ao utilizar a maquinagem CNC ou outros processos de corte, os projectos têm de trabalhar com os limites das ferramentas de corte. Os cantos interiores afiados são difíceis de cortar. Os furos profundos podem necessitar de brocas especiais ou demorar mais tempo.
Os projectistas devem evitar paredes finas, curvas internas apertadas ou roscas minúsculas, a menos que seja necessário. Os tamanhos de orifício padrão e os tipos de rosca comuns ajudam a acelerar o processo e a reduzir as trocas de ferramentas.
Conceção para fabrico aditivo (DFAM)
O DFAM é utilizado quando as peças são fabricadas com impressao 3D ou outros processos baseados em camadas. Permite formas mais complexas, mas continua a ter regras.
Os projectistas devem ter em conta as saliências, as estruturas de suporte e a forma como a peça assentará na mesa de impressão. Os bons designs minimizam a necessidade de suporte, o que poupa tempo no pós-processamento. As áreas ocas ou os padrões de rede podem reduzir a utilização de material e tornar as peças mais leves.
Factores que afectam a DFM
Muitos factores influenciam o facto de uma peça ser fácil ou difícil de fabricar. Cada um dos factores abaixo determina a facilidade ou o custo do processo de produção.
Seleção de Materiais
O tipo de material afecta a maquinagem, a dobragem, a soldadura e muito mais. Os materiais macios, como o alumínio, são mais fáceis de cortar, enquanto os metais mais duros demoram mais tempo e desgastam as ferramentas mais rapidamente.
Alguns materiais necessitam de revestimentos ou tratamentos especiais. Outros podem ser demasiado frágeis ou flexíveis para o objetivo da peça. A escolha correta do material equilibra a função, o custo e a facilidade de fabrico.
Processo de manufatura
Cada processo tem os seus pontos fortes e os seus limites. O corte a laser é ótimo para perfis nítidos, a maquinagem CNC funciona bem para tolerâncias apertadas e a estampagem é rápida para grandes séries, mas necessita de ferramentas.
Se o projeto não se adequar ao processo escolhido, os custos aumentam e ocorrem atrasos. Um bom DFM garante que o processo e o projeto correspondem desde o início.
Complexidade da conceção
Os desenhos simples são mais fáceis de realizar. Formas complexas, cavidades profundas e cantos apertados aumentam o tempo e o custo.
Mais complexidade significa mais configurações e ferramentas e uma maior probabilidade de erros. Se uma caraterística não ajuda a funcionar, deve ser removida ou simplificada.
Tolerâncias e precisão
As tolerâncias apertadas aumentam o tempo de maquinação e as etapas de inspeção. Algumas peças necessitam de elevada precisão, mas nem todas.
A aplicação de tolerâncias apertadas apenas onde é importante ajuda a poupar tempo e custos. O DFM verifica cada caraterística para ver qual a precisão necessária.
Considerações sobre a montagem
As peças devem ser fáceis de encaixar. Se necessitarem de força ou de um alinhamento perfeito, atrasam a montagem.
Os projectistas podem adicionar chanfros, guias ou simetria para ajudar os trabalhadores a alinhar as coisas mais rapidamente. Menos fixadores e hardware padrão também ajudam.
Acabamento da superfície e estética
Suave ou acabamentos polidos demorar mais tempo. Pintura, anodorizaçãoou o revestimento aumenta o custo.
Se a aparência for importante, planeie antecipadamente o tratamento da superfície. Um acabamento mais rugoso pode ser suficiente se a peça estiver escondida dentro de um produto.
Benefícios da implementação do DFM
O DFM não se trata apenas de poupar dinheiro. Ajuda a criar melhores produtos mais rapidamente e com menos problemas. Eis o que as empresas ganham ao utilizar o DFM no início do desenvolvimento.
Redução dos custos de produção
O DFM ajuda a eliminar caraterísticas dispendiosas ou complexas antes do início da produção. Formas simples, menos peças e tamanhos normalizados conduzem a uma maquinação mais rápida e a uma montagem mais fácil.
Também reduz a necessidade de ferramentas personalizadas ou de mão de obra adicional. Ao longo do tempo, mesmo as pequenas poupanças por peça podem aumentar - especialmente quando se fabricam milhares de unidades.
Tempo de lançamento no mercado mais rápido
Há menos atrasos quando um desenho se adapta ao processo de fabrico desde o início. Problemas como mudanças de ferramentas, retrabalho ou redesenhos são evitados.
Isto acelera a criação de protótipos e reduz os prazos de entrega. Os produtos chegam mais rapidamente ao mercado, uma vantagem significativa nas indústrias em rápida evolução.
Melhoria da qualidade do produto
Os projectos feitos com DFM são mais fáceis de produzir com precisão. Isto significa menos erros, melhor consistência e melhor desempenho.
Ao utilizar as tolerâncias, os materiais e os acabamentos corretos, as equipas podem evitar pontos fracos ou peças que se desgastam demasiado depressa. O resultado é um produto mais fiável.
Colaboração reforçada com os fornecedores
O DFM também melhora a colaboração das equipas com os fornecedores. Quando os engenheiros e os fabricantes partilham o seu feedback numa fase inicial, os projectos são melhorados antes do início da produção.
Os fornecedores podem oferecer ideias para simplificar a produção ou reduzir os custos. Este tipo de trabalho de equipa cria confiança e conduz a projectos mais fáceis em geral.
Conclusão
A conceção para fabrico (DFM) ajuda as equipas a criar produtos mais fáceis, mais rápidos e mais baratos. Começa logo na fase de conceção e examina a forma como cada peça será produzida. O DFM verifica a escolha do material, os limites do processo, a forma da peça e a facilidade de montagem. Elimina os problemas antes do início da produção.
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Olá, chamo-me Kevin Lee
Nos últimos 10 anos, tenho estado imerso em várias formas de fabrico de chapas metálicas, partilhando aqui ideias interessantes a partir das minhas experiências em diversas oficinas.
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Kevin Lee
Tenho mais de dez anos de experiência profissional no fabrico de chapas metálicas, especializando-me em corte a laser, dobragem, soldadura e técnicas de tratamento de superfícies. Como Diretor Técnico da Shengen, estou empenhado em resolver desafios complexos de fabrico e em promover a inovação e a qualidade em cada projeto.
