Design for Manufacturing (DFM): 3 Sleutelinzichten om Kosten te Verlagen en Productie te Versnellen

DFM staat voor design for manufacturing en is een onderdeel van het productontwikkelingsproces dat geïnitieerd wordt wanneer uw ontwerp verschuift van prototypeontwikkeling naar nieuwe productintroductie. Wanneer correct uitgevoerd, kan het uw productie- en productietijd en -kosten aanzienlijk verlagen. In dit artikel bespreken we drie sleuteldingen die u over DFM moet weten en hoe het de fabricagebaarheid van uw product beïnvloedt.

Wat is DFM en Waarom is het Belangrijk?

Design for manufacturing (DFM) is de praktijk van het ontwerpen van producten met onderdelen en assemblageën die gemakkelijk in massa geproduceerd en gemonteerd kunnen worden. Het is het volgende niveau van productontwerp nodig om producten economisch te produceren. Meest ervaren ingenieurs, door jarenlange productieervaring, bouwen al wat DFM-werk in eerdere fasen, maar het algehele proces is zo gedetailleerd dat de inspanning zijn eigen fase vereist. Er is een goed moment om DFM te doen, en het kan vrij kostbaar zijn wanneer te laat in het productontwikkelingsproces gedaan. Over het algemeen is het juiste moment voor fabricageontwerp na het bevriezen van conceptontwikkeling, het bouwen van diverse prototyperondes en het voltooien van voldoende testen waar het technische team vertrouwen heeft in het ontwerp.

Hoe Voer Je Een DFM-analyse Uit?

• Bekijk en begrijp de ontwerpintentie.
• Selecteer materialen die aan de ontwerpvereisten voldoen, rekening houdend met alle kostenverhogende processen.
• Beslis over een eindproductieproces voor elk onderdeel gebaseerd op onderdeelgeometrie en geprojecteerde volumes.
• Ontwerp onderdelen zodat geselecteerde voorraadafmetingen materiaalverwijdering minimaliseren om bewerkingstijd te verminderen.
• Beoordeel tolerantiëring zorgvuldig om passende pasvorm, vorm en functie te garanderen en de losst mogelijke toleranties te bepalen. Toleranties moeten toelaten op een goed product dat geproduceerd kan worden met de gekozen fabricagemethode.
• Beoordeel de complexiteit (kosten) van een enkel onderdeel versus de assemblage-tijd voor multi-onderdeel assemblageën.
• Voor kunststof geïnjecteerde gegoten onderdelen: beoordeel wanddikte, uittrekshoogte, ribben en textuur voor uniformiteit en consistentie in het gietproces.
• Beoordeel ontwerp van assemblageën met zorgvuldige aandacht voor assemblagevolgorde, aantal onderdelen en benodigde assemblagetijd.
• Minimaliseer het aantal verschillende formaten benodigde hardware, wat de benodigde gereedschappen reduceert.
• Minimaliseer het aantal assemblage fixtures en jigs vereist.
• Tolerantie onderdelen voor gemakkelijke meting tijdens inkomende inspectie. Probeer te voorkomen dat onderdelen gesectioneerd hoeven te worden bij meting.
• Wanneer producten elektronica bevatten, beoordeel veiligheidseisen voor zowel het assemblageproces als het eindgebruik door de klant.
• Beoordeel correcte productlabeling om risico's te minimaliseren en te voldoen aan reglementaire en industriële vereisten.

Wat Zijn Enkele Sleutelfactoren Die Design for Manufacturing Beïnvloeden?

Productieproces

Eén ding dat een productontwerp het meest beïnvloedt is het proces dat nodig is om te produceren. Als u een bewerkt onderdeel zorgvuldig ontwerpt om het aantal opstellingen te minimaliseren, kan dit de kosten laag houden. Bijvoorbeeld, als alle bewerkingen op één kant plaatsvinden, elimineert dit de noodzaak om los te klemmen en te herpositioneren naar een andere kant, wat tijd en arbeidskosten reduceert. Een ander ding dat de kosten van bewerkte onderdelen kan minimaliseren is het aantal gereedschapswissels dat vereist is om ze te produceren. Als alle radialen hetzelfde zijn en groot genoeg, kunt u dezelfde frees gebruiken om materiaal te verwijderen en de afrondingen in de hoeken te genereren, wat de noodzaak voor gereedschapswissel elimineert. Ook het gebruik van dezelfde gatgrootte of getapte gaten door het hele onderdeel minimaliseert gereedschapswissels. Een andere optie tijdens DFM is het elimineren van secundaire operaties die vereisen dat onderdelen naar een andere machine verplaatst worden. Zoals wanneer een draaibankonderdeel details heeft voltooid op een freesmachine of EDM-machine. Met de vooruitgang van CNC-bewerkingscentra en de toevoeging van vierde en/of vijfde as machines, is dit minder een factor geworden, hoewel niet alle machinewerkplaatsen deze nieuwere machines hebben.

Onderdeelaantal

Het is geen verrassing dat de snelste manier om kosten te verlagen is het aantal verschillende geproduceerde onderdelen te verlagen. Afhankelijk van functie en gebruikersvereisten is dit misschien niet mogelijk, maar er zijn een paar strategieën om het onderdeelaantal te verlagen zonder productkwaliteit op te offeren. Sommige onderdelen kunnen gecombineerd worden van meerdere kleinere onderdelen in één groot kunststofonderdeel. Modulaire assemblageën laten u extras toevoegen aan verschillende productmodellen zonder het onderdeelaantal voor alle eenheden te verhogen. Kijk naar de componenten en zie of u hetzelfde onderdeel op meerdere plaatsen kunt gebruiken, zoals het gebruik van hetzelfde onderdeel voor beide helften van een outer case. Door een hogere volume van één onderdeel te produceren in plaats van kleinere hoeveelheden van twee onderdelen, kunt u uw stukprijs drastisch verlagen. Het kan ook inspectie- en assemblage-kosten beïnvloeden omdat u geen paperwork en kwaliteitscontroles voor separate onderdelen heeft.

Verwachte Verkoopvolume

Het verwachte verkoopvolume speelt een rol bij het bepalen van onderdeelproductie. Als productievolumes hoog genoeg zijn, kan het zinvol zijn om over gieten of moulden van het onderdeel na te denken. Hoewel beide processen substantiële toolingkosten omvatten, kunt u de stukprijs verlagen door toolingkosten over de productlevensduur te amortiseren. In sommige gevallen kan een hoog-volume onderdeel initieel bewerkt worden, voor de eerste paar maanden, om het ontwerp te laten stabiliseren. Als er geen ontwerpwijzigingen zijn, kan de productiemethode overgaan naar moulden of gieten als kostenreductieprogramma.

Afwerkingsvereisten

De afwerkingsvereisten van een onderdeel beïnvloeden ook design for manufacturing. Veel afwerkingen zijn beschikbaar gebaseerd op materiaal en omgevingsfactoren. Bijvoorbeeld, metalen onderdelen hebben minstens één secundaire operatie nodig om te voltooien. De eenvoudigste optie is roestvrij staal wat alleen een reinigingsproces vereist dat passivering genoemd wordt. Met aluminiumonderdelen zijn de keuzes talrijk, met anodiseren in verschillende kleuren, hard anodiseren, nikkelverchroming, schilderen en poedercoating als meest populair.

Vereiste Tolerantiëring

Tolerantiëring legt uit welke variaties in productafmetingen toegestaan zijn voordat de functie van het product gecompromitteerd wordt. Het beoordelen van de tolerantiëring is een noodzakelijk aspect van het fabricageontwerpproces. De tolerantiëring van een onderdeel beïnvloedt niet alleen de prijs maar ook productassemblage en functie. Onderdelen moeten getoleranceerd worden om te garanderen dat ze samenpassen en functioneren binnen het bereik op de tekeningen. Een excessief aantal afmetingen of zeer strakke toleranties op onderdelen kunnen inspecties langer en duurder maken. Strakkere toleranties kosten ook meer om te produceren en leiden tot hogere onderdeelafval. Onderdelen moeten getoleranceerd worden zodat ze gemakkelijk geverifieerd kunnen worden bij inspectie. Er kunnen ook kostenkwesties zijn als de toleranties gespecialiseerde apparatuur vereisen om te produceren of te inspecteren. Het goede nieuws is dat met de opkomst van CNC-bewerkingscentra strakkere tolerantiëring bijna een gegeven is. Typisch +/- .005" was de standaard, maar nu is +/- .003" niet duurder door de precisie van bewerkingscentra.

Materiaalselectie

Materiaalselectie bepaalt niet alleen rauwe materiaalkosten maar ook bewerkingsvoedsnelheden (tijd). Met veel producten vandaag de dag electro-mechanisch, is het ontwerp van printplaten en componentselectie kritiek. Zorgvuldige overweging van de beschikbaarheid van componenten; veroudering is een kostbaar issue. Component warmteoverdrachtsvereisten kunnen de prestaties en functie van veel elektronische printplaten beïnvloeden. Thermische analyse en veiligheid zijn ook aspecten van de DFM-review van elektronica. Een review van productprestatieverificatie is nodig om de veiligheid van de monteurs te verzekeren. Hoewel dit betrekking heeft op hardware, krijgt de creatie van software doorgaans een nauwkeurige review en wat updates. Testen en certificering van producten kan een significante impact hebben op kosten, maar ze zijn meestal eenmalige certificeringen (CE of UL).

Assemblageproces

Met de kosten van arbeid, moet u de benodigde assemblagetijd overwegen. Als het vereenvoudigen van onderdelen één onderdeel in meerdere onderdelen verandert, wat assemblage vereist, moet men de kostenbesparing wegen tegen de toegevoegde assemblagetijd en benodigde hardware. Hoe eenvoudiger een product te assembleren, hoe meer kosteneffectief het zal zijn. Daarnaast kan het overgaan naar een enkel ingewikkeld onderdeel geld besparen als het de noodzaak voor uitlijningsfixtures of jigs elimineert. Al deze factoren hebben evaluatie nodig tijdens DFM.

Het is moeilijk om alle taken en nuances van het DFM-proces in één artikel te omvatten. Het begrijpen dat het proces niet kan starten totdat u prototypen maakt en voldoende testen uitvoert is een belangrijke takeaway. Een ander zou zijn dat het proces rigoreus en meervoudig is, wat zorgvuldige geïntegreerde ontwerpwerk vereist gedaan door ingenieurs die goed bekend zijn met het verwachte fabricageproces. Bij het doen van design for manufacturing is er geen substitutie voor ervaring. Als u onzeker bent hoe te beginnen of graag expert advies wilt over het ontwerpen van uw tools, neem dan contact met ons op en we helpen u graag.