Progettazione per la produzione: Principi, benefici e usi
Quando si progettano pezzi per diverse applicazioni, progettisti e produttori cercano qualcosa di semplice. Un metodo che velocizzi la produzione e la renda semplice ed economica. Il Design For Manufacturing (DFM) svolge un ruolo fondamentale in questo senso.
Se siete interessati a sapere cos'è il DFM, i suoi obiettivi e i suoi principi, la guida che segue fa al caso vostro. Leggiamo quindi.
Che cos'è il Design for Manufacturing o DFM?
La progettazione per la produzione è nota anche come DFM. È un concetto di ingegneria che coinvolge tutte le attività che aiutano a trasformare il concetto di un prodotto in un componente operativo. Si compone di analisi finanziarie e ingegneristiche e richiede la comprensione del processo di conversione del prototipo in prodotto finale.
Quando lo sviluppo di un prodotto inizia con idee dubbie, si rivela irraggiungibile. L'analisi DFM aiuta a sviluppare un prodotto guardando il processo da diverse angolazioni. Aggiunge credibilità considerando la complessità del progetto, il suo costo e la presenza di materiali.
Obiettivi principali del DFM
La progettazione per la producibilità ha alcuni obiettivi chiave, che sono i seguenti:
Costo
Ogni progetto ha una prima considerazione, che è l'aspetto finanziario del progetto stesso. Lo scopo principale della progettazione per la produzione è quello di minimizzare il più possibile il costo del progetto. Il DFM comprende tutti i costi, tra cui quelli di produzione, manodopera, energia e materiali. La DFM aiuta ad analizzare la fattibilità finanziaria del processo di sviluppo del prodotto, garantendo un buon ritorno sugli investimenti.
Qualità
Un'altra considerazione nella progettazione per la produzione è la massimizzazione della qualità. Ciò avviene nel rispetto del budget e degli obiettivi prefissati. I prodotti di alta qualità attirano un maggior numero di clienti e creano una buona reputazione del marchio.
Sostenibilità
Il DFM si concentra sulla minimizzazione degli scarti. Si tratta di un elemento cruciale per ottimizzare la processo di produzione in modo da ridurre i rifiuti. La riduzione dei rifiuti contribuisce anche a ridurre i costi e garantisce un ambiente sicuro.
Principi DFM
Il DFM è regolato da alcuni principi, 5 dei quali sono illustrati di seguito. Quindi, leggiamo.
Processo di produzione
Il processo di produzione prevede diversi metodi come stampaggio a iniezionestampa 3D, elettroerosione, ecc. Questi processi vengono ottimizzati esaminando i progetti in modo da scegliere i processi giusti.
Ogni prodotto ha un'idoneità diversa per il processo di produzione. Si può considerare un esempio di involucri elettronici che possono essere prodotti con metodi come la stampa 3D e lo stampaggio a iniezione. L'esperto di DFM dovrà soppesare i pro e i contro dei due processi e scegliere quello più adatto.
Inoltre, ogni processo di produzione richiede metodi e parametri diversi, come velocità di avanzamento, velocità e profondità di taglio. Per ottenere i migliori risultati, tutto deve essere analizzato.
Design del prodotto
Anche l'ottimizzazione della progettazione è un principio fondamentale del DFM. L'idea in fase di sviluppo deve essere convertita nel prodotto reale. Prima che il progetto venga messo in produzione, le caratteristiche devono essere valutate in anticipo.
Durante l'analisi DFM, gli ingegneri considerano tutti i problemi e le relative soluzioni. Potrebbero essere necessarie alcune modifiche al progetto per trovare la soluzione migliore.
Materiale del prodotto
Il materiale è un'altra area che richiede attenzione nella progettazione per la produzione. La scelta dei materiali è molteplice, ma la selezione ottimale è fondamentale. Un singolo componente può essere realizzato con più materiali.
È importante che il materiale sia adatto alla funzione richiesta e che sia anche durevole. I progettisti devono considerare tutti questi aspetti e poi selezionare il materiale giusto.
Ambiente di servizio
L'ambiente in cui il componente verrà utilizzato svolge un ruolo fondamentale nella DFM. Ci sono diverse considerazioni che richiedono attenzione, come la temperatura, l'esposizione chimica, i carichi meccanici e le interferenze magnetiche. Il progetto deve essere in grado di resistere all'ambiente a cui sarà esposto, e quindi la DFM assicura la sua valutazione.
Conformità e test
Alcuni prodotti devono essere conformi a determinati standard, che possono essere governativi, industriali o interni. Gli ingegneri devono tenerne conto durante la progettazione del pezzo e garantire che il progetto sia conforme ai requisiti normativi.
Vantaggi del DFM nella prototipazione e nella produzione
Il DFM offre molteplici vantaggi nella produzione e nella prototipazione:
Riduzione dei costi
Il DFM aiuta a ridurre i costi di produzione, in quanto riduce il numero di parti e utilizza materiali standardizzati. Riduce anche la necessità di interventi manuali al momento dell'assemblaggio e della produzione.
Tempi di commercializzazione più brevi
Il DFM migliora l'efficienza produttiva complessiva riducendo il numero di processi e automatizzando tutto. Contribuisce a ridurre i tempi di consegna e i prodotti vengono immessi sul mercato molto rapidamente.
Miglioramento della qualità dei prodotti
Il DFM assicura che la qualità critica stabilita al momento della progettazione sia raggiunta dal prodotto. Assicura che la finitura superficiale, la tolleranza e la durata del componente siano uguali a quelle previste.
Processo di sviluppo del prodotto semplificato
Il DFM considera lo sviluppo del processo su scala più ampia. Assicura che il design del pezzo sia creato alla perfezione, che la qualità sia di alto livello e che vengano utilizzati i processi produttivi pertinenti. Pertanto, considerare il DFM per la progettazione dei prodotti offre una strategia rigorosa per lo sviluppo del prodotto prima dell'inizio del processo.
Processo di produzione più fluido
Poiché ogni aspetto del processo produttivo viene analizzato in anticipo in termini di compatibilità con il materiale e la forma del design, il processo diventa fluido. L'intero piano è pronto e i prodotti sono realizzati secondo le aspettative.
Più facile scalare la produzione
Il DFM offre scalabilità. Pianifica la progettazione, i materiali e il processo di produzione; quindi, quando necessario, il volume di produzione può essere aumentato facilmente e in poco tempo.
Come ottenere il massimo dal DFM?
Sfruttare al meglio la DFM è un aspetto cruciale della sua implementazione. Può essere impegnativo, ma garantisce anche che la produzione ottenga i massimi benefici. Alcuni dei modi in cui è possibile sfruttare al meglio il DFM sono i seguenti:
- Il DFM richiede la collaborazione tra produttori, sviluppatori di prodotti e progettisti. Il lavoro di squadra in loco e online aiuta a sviluppare progetti collaborativi e richiede l'uso di strumenti innovativi.
- Anche il software CAD e la simulazione sono ampiamente utilizzati nella DFM, che aiuta gli ingegneri a verificare se il progetto creato è in grado di resistere alle condizioni in cui verrà utilizzato. Inoltre, aiutano a modificare il progetto in base ai diversi requisiti di produzione.
In che modo il Design for Manufacturing mira a raggiungere i suoi obiettivi?
La progettazione per la produzione mira a raggiungere i suoi obiettivi utilizzando vari metodi, che sono i seguenti:
Ridurre al minimo il numero di parti
Per ridurre i costi e semplificare il processo, è possibile ridurre anche le parti prodotte. L'analisi DFM aiuta a individuare i componenti ridondanti attraverso un'attenta analisi.
Utilizzare parti standardizzate
La progettazione per la producibilità prevede l'utilizzo di componenti standardizzati. Questi componenti sono costituiti da o-ring, bulloni, dadi, guarnizioni e viti di piombo che possono essere facilmente reperiti a scaffale. Ciò contribuisce a ridurre il carico di lavoro e i costi di questi componenti.
Design modulare
I progetti modulari sono comunemente considerati dagli esperti di DFM perché aiutano a dividere il progetto in diversi moduli. La flessibilità dei progetti modulari aiuta a modificare il progetto di singoli moduli quando necessario, senza impattare sul resto.
Questo approccio facilita l'aggiornamento del progetto durante la fase di sviluppo e il miglioramento della funzionalità di sovrapposizione dei componenti.
Facilità di montaggio
La facilità di assemblaggio è una considerazione importante nella DFM. È fondamentale produrre un componente che possa essere assemblato il più rapidamente e facilmente possibile. Gli esperti di DFM ritengono che lo sforzo di assemblaggio debba essere il minimo possibile per risparmiare tempo e denaro.
Finitura e tolleranze
Il DFM dà priorità alla finitura superficiale e alla tolleranza. I componenti con tolleranze strette e finiture superficiali accurate sono di alta qualità. Le tolleranze e le finiture superficiali perfette vengono considerate durante la progettazione e quindi ottenute.
Usi del DFM per i diversi processi produttivi
La DFM si osserva in molti processi produttivi, tra cui quelli più comuni sono discussi di seguito:
Lavorazione CNC
La lavorazione CNC è una tecnica molto comune adottata nell'analisi DFM. Esistono vari modi per realizzare la progettazione per questi obiettivi di produzione, illustrati di seguito:
- Quando si progettano gli elementi interni, i progettisti commettono un errore nel renderli taglienti. Dovrebbero invece essere arrotondati, in modo da poter accogliere la geometria dell'utensile da taglio.
- Le pareti dei componenti, se troppo sottili, non sono in grado di gestire il carico di taglio, con conseguente rottura. Per questo motivo, gli esperti di DFM suggeriscono sempre pareti più spesse.
- La profondità della tasca viene analizzata nella DFM. Quando la tasca è molto profonda, l'utensile vibra, con conseguente impatto sulla finitura superficiale. Pertanto, la DFM considera la possibilità di modificare la geometria di queste tasche profonde.
- I progetti cambiano comunemente durante la DFM; è costoso raggiungere le tolleranze e si rinuncia a quelle che non sono molto critiche per risparmiare denaro e tempo.
Stampa 3D
La stampa 3D richiede l'attenzione degli esperti di DFM prima che il componente venga messo in produzione. Alcuni di questi aspetti della stampa 3D sono i seguenti:
- Alcuni elementi di un progetto che sporgono sono troppo deboli e, a causa della gravità, tendono a cadere durante la stampa. La soluzione di DFM a questo problema consiste nell'utilizzare impalcature sotto tali elementi, che possono essere rimosse in seguito.
- Il problema dello spessore delle pareti prevale anche nella stampa 3D. Quando le pareti sono molto spesse, possono rompersi o non essere stampate, per cui i progettisti suggeriscono di considerare pareti più spesse.
Stampaggio a iniezione
Lo stampaggio a iniezione nel contesto del DFM è discusso di seguito:
- I componenti stampati a iniezione presentano caratteristiche di sottosquadro che non possono essere prodotte in quanto possono disturbare il movimento dell'utensile. Per questo motivo, i professionisti segnalano questo problema e offrono soluzioni alternative.
- L'iniezione dello stampo è una parte cruciale del processo di stampaggio a iniezione. Deve avvenire in modo molto fluido, in modo che il pezzo non venga danneggiato. Per garantire questo, gli ingegneri considerano la possibilità di aggiungere una piccola bozza di tempo di analisi DFM nella progettazione, in modo che l'espulsione sia facile.
Colata sotto vuoto
Colata sotto vuoto consiste nel versare l'uretano liquido negli stampi. Il DFM assicura che la produzione di componenti colati sotto vuoto avvenga senza difetti. Si consiglia di utilizzare la colata sottovuoto per componenti semplici e singoli, poiché gli stampi in silicone non hanno una buona durata.
DFM vs DFA
È molto importante capire le differenze tra DFM e DFA, alcune delle quali sono illustrate di seguito.
- Il DFA si occupa principalmente dei componenti di un assemblaggio meccanico, mentre il DFM si concentra maggiormente su un singolo componente.
- Il DFM considera la selezione dei materiali e l'ottimizzazione della progettazione, mentre il DFA si concentra maggiormente sulla semplificazione del processo di assemblaggio.
Ottenete il DFM per il vostro progetto in DEK
Noi di DEK assicurarci di fornire ai nostri clienti i migliori servizi di DFM. Siamo consapevoli di quanto una singola caratteristica di un componente possa essere cruciale per le vostre applicazioni. Per questo motivo, i nostri esperti di DFM possono aiutarvi a prendere decisioni importanti tenendo conto della progettazione e della scelta dei materiali.
Conclusione
La guida completa di cui sopra vi avrà fornito informazioni dettagliate sulla DFM e sul suo impatto sul processo di produzione. La comprensione di tutto ciò che riguarda il DFM vi aiuterà a prendere decisioni importanti sulla produzione dei vostri componenti per i prossimi progetti.
