Design for Assembly (DFA) onder de knie krijgen: Sleutelprincipes & best practices

De termen "design for manufacturing and assembly" (DFMA) en "design for assembly" (DFA) verwijzen naar een set praktijken en principes die erop gericht zijn de conceptuele en ontwerpfases van productontwikkeling af te stemmen op de gegeven productiemethode en op zo'n manier dat de gemak en kosteneffectiviteit van productie en assemblage gewaarborgd wordt.

DFA-frameworks hebben een aantal verschillende vormen aangenomen over de decennia, beginnend in ernst tijdens de jaren 70. Een pionerende ontwikkeling was Hitachi's Assembly Evaluation Method (AEM), die een punten-verlies standaard gebruikte om de gemak van assemblage voor een bepaald product te beoordelen (voor automatische assemblage, in het bijzonder). Het concept van "design for assembly" zoals we het vandaag kennen werd in 1977 geprägd, wat criteria en strategieën uitlegde voor het bepalen of een gegeven product een geschikte kandidaat maakt voor geautomatiseerde assemblage, alsook het ideale assemblagesysteem en graad van automatisering.

Het ontwerpen van een onderdeel voor assemblage kan samenvallen met het verbeteren van de functionaliteit, kwaliteit en consistentie. Verder kan het volgen van design for assembly principes helpen benodigde productieapparatuur en onderdeelvoorraad te reduceren (in veel gevallen worden deze secundaire voordelen eigenlijk een significanter verkooppunt dan de gereduceerde assemblagekosten). Het volgen van DFA-richtlijnen kan ook helpen potentiële ontwerpproblemen vroeg in de productcyclus te benadrukken — wat kan helpen het prototypingproces te stroomlijnen en productiekosten verder te reduceren.

Hier is een snelle primer op hoe u DFA-principes in uw productontwikkelingsprocessen kunt incorporeren:

Onderdeelaantal minimaliseren

De nummer een regel van DFA? Combineer onderdelen waar mogelijk zolang het de levensvatbaarheid van het onderdeel niet beïnvloedt. Lagere onderdeelaantallen kunnen leiden tot snellere eindassemblage.

Echter, onderdeelaantal minimaliseren is niet hetzelfde als features van het onderdeel elimineren. Ver van het, in feite — deze praktijk kan helpen het aantal bevestigingsmiddelen te reduceren en onnodige arbeidskosten te elimineren.

Bevestigingsmiddelen in onderdeelontwerp integreren

Een specifieke manier om onderdeelaantal te reduceren is om bevestigingsmiddelen direct in het onderdeel zelf te incorporeren (in plaats van schroeven, bouten of andere additionele componenten te vereisen). Snap-fits en living hinges zijn twee veelvoorkomende design for assembly templates voor bevestigingsmiddelen die geen additionele tools of specialiteitsequipment vereisen om te construeren. Schroeven en bevestigingsmiddelen kunnen een noodzaak zijn voor bepaalde onderdelen en toepassingen, maar in het algemeen zouden ze, indien mogelijk, geëlimineerd moeten worden.

Let op symmetrie

Een algemene richtlijn wanneer het gaat om symmetrie en assemblage: onderdelen zouden of symmetrisch moeten zijn zodat ze gemakkelijk georiënteerd kunnen worden tijdens het assemblageproces, of ze zouden zichtbaar asymmetrisch moeten zijn zodat ze gemakkelijk uitgepikt en georiënteerd kunnen worden.

Vermijd het ontwerpen van linker- of rechterhandige onderdelen (aangezien dit uw toolingbehoeftes essentieel kan verdubbelen), zelfs als dit leidt tot verouderde of onnodige features die niet anderszins interfereren met de functie van het onderdeel.

Het onmogelijk maken om onderdelen onjuist te installeren

Het includeren van zelf-uitlijnende features tussen de onderdelen die voorkomen dat verschillende componenten onjucht bevestigd worden, is een andere manier om de efficiëntie van het assemblageproces te verhogen.

Bevestigingsmiddelen zijn berucht om significante assemblagearbeid te vereisen. Als zodanig is het waarborgen dat de oriëntatie van elk onderdeel gemakkelijk te bepalen is, kritiek om assemblage snel en kosteneffectief te houden. Zelfs iets zo simpels als een notch op een rond onderdeel kan veel doen om het proces te stroomlijnen.

Uw toleranties optimaliseren

Moderne bewerkings- en toolingapparatuur is in staat om ongelooflijk strakke toleranties te bereiken. Echter, niet elk product zal baat hebben bij dergelijke strenge standaarden — de kosten van het bewerken van onderdelen en tools met dergelijke nauwkeurige toleranties kunnen snel ongelooflijk duur en tijdrovend worden, wat elke kosten- of efficiëntievoordelen ongedaan maakt.

Assemblages met meerdere onderdelen bewerkt tot extreem strakke toleranties verhogen ook het risico op prestatieproblemen als een of meer van de componenten out of spec is. Uw toleranties een beetje loslaten kan vaak helpen kosten te verlagen en de veerkracht van uw ontwerpen tegelijkertijd te verbeteren.

Ontwerpen met COTS-onderdelen

Commercial off the shelf (COTS) onderdelen zijn, zoals de naam suggereert, onderdelen die u van een leverancier kunt kopen — in plaats van zelf te fabriceren. Veelvoorkomende COTS-onderdelen omvatten componenten zoals behuizingen, veren, tandwielen, pennen, sensoren en meer. Deze onderdelen zijn redelijk gestandaardiseerd, en de meeste assemblage-arbeiders en geautomatiseerde assemblage-oplossingen begrijpen wat vereist is om ze te gebruiken en assembleren.

Uw custom bewerkings- en fabricatiebehoeftes tot een minimum te houden helpt het ontwerpproces stroomlijnen, terwijl ook barrières voor het bemachtigen van adequate voorraad en rauwmaterialen of componenten reduceren. Dit voordeel is vooral waardevol voor onderdelen die toekomstige vraagpieken kunnen zien.

Hetzelfde gereedschap over assemblages gebruiken

Het gebruik van een enkel gereedschap voor de gehele assemblage — of nog beter, de gehele productlijn — kan de energie-, arbeids- en kostenefficiëntie van zowel assemblage als demontage verbeteren.

Als een assemblage verschillende schroef- of bevestigingstypes in verschillende secties gebruikt, zal elk additioneel bevestigingstype een additioneel gereedschap tijdens het assemblageproces vereisen. Meng geen socket heads met hex heads als een van de twee volstaat.

De zekerheid ontdekken om ervoor te zorgen dat uw onderdelen aan DFA-richtlijnen voldoen

De effectieve toepassing van design for manufacturing and assembly principes is cruciaal in de hedendaagse on-demand wereld. Echter, het benutten van de volle reeks voordelen die DFMA-richtlijnen bieden vereist vaak het jongleren van veel factoren — inclusief ontwerpsoftware selectie en gebruik, een toepassing's technische vereisten, omgevingsoverwegingen, materiaalselectie en sourcing, budgettaire restricties, strakke tijdlijnen en meer.

Partneren met een on-demand fabrikant met uitgebreide ontwerp- en engineering expertise is de sleutel om vooruit te komen in de hedendaagse competitieve marktplaats. Dat is waar Fast Radius in het plaatje komt. We zijn trots op het maken van nieuwe dingen mogelijk en het benutten van de nieuwste en beste technologieën om bewezen legacy componenten te herbouwen met verbeterde efficiëntie. We bieden ook een reeks productadviesdiensten om uw onderdelen te ontwikkelen en voor te bereiden voor productie. Neem vandaag nog contact met ons op om meer te leren.