Conceção para fabrico: Princípios, benefícios e utilizações
Quando as peças são concebidas para diferentes aplicações, os projectistas e os fabricantes procuram algo fácil. Um método que acelere a produção e a torne simples e económica. O design para fabrico (DFM) desempenha aqui um papel vital.
Se estiver interessado em saber o que é o DFM, os seus objectivos e princípios, o guia abaixo é para si. Então vamos ler.
O que é o design para fabrico ou DFM?
O design para fabrico é também designado por DFM. Trata-se de um conceito de engenharia que envolve todas as actividades que ajudam a transformar o conceito de um produto numa componente operacional. É composto pela realização de análises financeiras e de engenharia e requer a compreensão do processo de conversão do protótipo num produto final.
Quando o desenvolvimento de um produto começa com ideias duvidosas, acaba por se tornar inatingível. A análise DFM ajuda a desenvolver um produto, analisando o processo de diferentes ângulos. Acrescenta credibilidade ao considerar a complexidade do projeto, o seu custo e a presença de materiais.
Principais objectivos da DFM
O design para a manufacturabilidade tem alguns objectivos fundamentais, que são os seguintes
Custo
Cada projeto tem a sua primeira consideração, que é o aspeto financeiro desse projeto. O principal objetivo do design para fabrico é minimizar o mais possível o custo do design. Inclui todos os custos, nomeadamente os custos de fabrico, mão de obra, energia e materiais. O DFM ajuda a analisar a viabilidade financeira do processo de desenvolvimento do produto, garantindo um bom retorno do investimento.
Qualidade
Outra consideração na conceção para fabrico é a maximização da qualidade. Isto é feito dentro do orçamento e dos objectivos estabelecidos. Os produtos de alta qualidade atraem mais clientes e criam uma boa reputação da marca.
Sustentabilidade
O DFM centra-se na minimização dos resíduos. É um elemento crucial para otimizar a processo de fabrico de modo a que os resíduos sejam reduzidos. A redução dos resíduos também ajuda a reduzir os custos e garante um ambiente seguro.
Princípios DFM
O DFM é regido por alguns princípios, e 5 deles são discutidos abaixo. Então, vamos ler.
Processo de fabrico
O processo de fabrico envolve diferentes métodos como moldagem por injeçãoimpressão 3D, EDM, etc. Estes processos são optimizados através da análise dos desenhos para que sejam escolhidos os processos adequados.
Cada produto tem uma aptidão diferente para o processo de fabrico. Pode considerar um exemplo de caixas electrónicas que podem ser fabricadas utilizando métodos como a impressão 3D e a moldagem por injeção. O especialista em DFM terá de pesar os prós e os contras dos dois processos e escolher o mais adequado.
Além disso, cada processo de fabrico tem métodos e parâmetros diferentes, como a taxa de alimentação, a velocidade e a profundidade de corte necessárias. Para obter os melhores resultados, tudo tem de ser analisado.
Conceção do produto
A otimização da conceção é também um princípio importante da DFM. A ideia na fase de desenvolvimento tem de ser convertida no produto real. Antes de o projeto entrar em produção, as caraterísticas devem ser avaliadas previamente.
Aquando da análise DFM, os engenheiros consideram todos os problemas e as soluções para estes problemas. Poderão ser necessárias algumas alterações ao projeto para que se possa encontrar a melhor solução.
Material do produto
O material é outra área que requer atenção na conceção para fabrico. Existem várias formas de materiais disponíveis, mas é crucial fazer a seleção ideal. Um único componente pode ser fabricado com vários materiais.
É importante que o material seja adequado aos requisitos da função e que a durabilidade também seja importante. Os designers têm de ter em conta todos estes aspectos e, em seguida, selecionar o material adequado.
Ambiente de serviço
O ambiente em que o componente será utilizado desempenha um papel vital no DFM. Há várias considerações que requerem atenção, como a temperatura, a exposição a produtos químicos, as cargas mecânicas e a interferência magnética. O projeto deve ser capaz de suportar o ambiente a que será exposto e, por isso, a DFM garante a sua avaliação.
Conformidade e testes
Alguns produtos têm de cumprir determinadas normas; estas normas podem ser governamentais, industriais ou internas. Os engenheiros têm de ter isto em conta ao conceber a peça e garantir que o design cumpre os requisitos regulamentares.
Benefícios do DFM na prototipagem e produção
O DFM oferece múltiplos benefícios na produção e na prototipagem, e alguns desses benefícios são os seguintes
Redução de custos
O DFM ajuda a reduzir o custo de produção, uma vez que reduz o número de peças e utiliza materiais normalizados. Reduz ainda a necessidade de intervenção manual no momento da montagem e do fabrico.
Menor tempo de colocação no mercado
O DFM melhora a eficiência global da produção, reduzindo o número de processos e automatizando tudo. Ajuda a reduzir o tempo de espera e os produtos são lançados no mercado muito rapidamente.
Melhoria da qualidade do produto
O DFM garante que a qualidade crítica estabelecida no momento da conceção é alcançada pelo produto. Garante que o acabamento da superfície, a tolerância e a durabilidade do componente são os mesmos que se esperava.
Processo de desenvolvimento de produtos simplificado
O DFM considera o desenvolvimento do processo numa escala maior. Garante que o design da peça é criado na perfeição, que a qualidade é excelente e que são utilizados os processos de produção relevantes. Assim, a consideração do DFM para a conceção de produtos oferece uma estratégia rigorosa para o desenvolvimento de produtos antes do início do processo.
Processo de fabrico mais suave
Uma vez que todos os aspectos do processo de produção são previamente analisados em termos da sua compatibilidade com o material e a forma do desenho, o processo torna-se fluido. Todo o plano está em ordem e os produtos são fabricados de acordo com as expectativas.
Mais fácil de aumentar a produção
O DFM oferece escalabilidade. Planeia o design, os materiais e o processo de produção; assim, quando necessário, o volume de produção pode ser aumentado facilmente e em pouco tempo.
Como tirar o máximo proveito do DFM?
Tirar o máximo partido da DFM é um aspeto crucial da sua implementação. Pode ser um desafio, mas também garante que a sua produção obtenha o máximo benefício. Algumas das formas de tirar o máximo partido da DFM são as seguintes:
- A DFM exige a colaboração entre fabricantes, criadores de produtos e projectistas. O trabalho de equipa no local e em linha ajuda a desenvolver designs colaborativos e requer a utilização de ferramentas inovadoras.
- O software CAD e a simulação também são amplamente utilizados na DFM, o que ajuda os engenheiros a verificar se o projeto que criaram pode suportar as condições em que será utilizado. Ajuda mesmo a alterar o desenho com base nos diferentes requisitos de fabrico.
Como é que o Design for Manufacturing pretende atingir os seus objectivos?
O design para fabrico visa atingir os seus objectivos através de vários métodos, que são os seguintes
Minimizar o número de peças
Para reduzir os custos e simplificar o processo, as peças fabricadas também podem ser reduzidas. A análise DFM ajuda a concentrar-se na identificação dos componentes redundantes através de uma análise cuidadosa.
Utilizar peças normalizadas
O design para fabrico considera a utilização de peças normalizadas. Estes componentes consistem em anéis de vedação, parafusos, porcas, juntas e parafusos de chumbo que podem ser facilmente adquiridos na prateleira. Isso ajuda a reduzir a carga de trabalho e os custos gastos com esses componentes.
Conceção modular
Os especialistas em DFM consideram normalmente os projectos modulares, uma vez que estes ajudam a dividir o projeto em diferentes módulos. A flexibilidade das concepções modulares ajuda a alterar a conceção de módulos individuais quando necessário, sem afetar os restantes.
Esta abordagem facilita a atualização do design durante a fase de desenvolvimento e melhora a funcionalidade de sobreposição dos componentes.
Facilidade de montagem
A facilidade de montagem é uma consideração importante na DFM. É uma preocupação crucial fabricar um componente que possa ser montado tão rápida e facilmente quanto possível. Os especialistas em DFM consideram que o esforço de montagem deve ser o mínimo possível para poupar tempo e dinheiro.
Acabamento e tolerâncias
O DFM dá prioridade ao acabamento superficial e à tolerância. Os componentes com tolerâncias apertadas e acabamento de superfície preciso são de alta qualidade. As tolerâncias e os acabamentos de superfície perfeitos são tidos em conta aquando da sua conceção e, por conseguinte, são alcançados.
Utilizações de DFM para diferentes processos de fabrico
A DFM é observada em muitos processos de fabrico, entre os quais os mais comuns são discutidos abaixo:
Maquinação CNC
A maquinagem CNC é uma técnica muito comum adoptada pela análise DFM. Existem várias formas de alcançar o design para estes objectivos de fabrico, que são apresentadas a seguir:
- Quando as caraterísticas internas são concebidas, os projectistas cometem um erro ao torná-las afiadas. Em vez disso, devem ser arredondadas para que a geometria da ferramenta de corte possa ser acomodada.
- As paredes dos componentes, se forem demasiado finas, não conseguem suportar a carga de corte, levando à sua quebra. Por isso, os especialistas em DFM sugerem sempre paredes mais espessas.
- A profundidade da cavidade é analisada no DFM. Quando a cavidade é muito profunda, a ferramenta vibra, levando a um impacto no acabamento da superfície. Por isso, o DFM considera a alteração da geometria destes bolsões profundos.
- Os projectos são normalmente alterados durante a DFM; é dispendioso obter tolerâncias, e as que não são muito críticas são abandonadas para poupar dinheiro e tempo.
Impressão 3D
A impressão 3D requer a atenção dos especialistas em DFM antes de o componente entrar em produção. Alguns destes aspectos da impressão 3D são os seguintes:
- Algumas caraterísticas de um desenho que ficam salientes são demasiado fracas e, devido à gravidade, têm tendência a cair durante a impressão. A solução da DFM para este problema é utilizar andaimes por baixo dessas caraterísticas, que podem ser removidos mais tarde.
- A questão da espessura das paredes também prevalece na impressão 3D. Quando as paredes são muito espessas, podem partir-se ou não são impressas, pelo que os designers sugerem que se considerem paredes mais espessas.
Moldagem por injeção
A moldagem por injeção no contexto da DFM é abordada mais adiante:
- Os componentes moldados por injeção têm caraterísticas de corte inferior, e estas não podem ser produzidas porque podem perturbar o movimento da ferramenta. Por isso, os profissionais chamam a atenção para este problema e oferecem soluções alternativas.
- A injeção do molde é uma parte crucial do processo de moldagem por injeção. Deve ser feita de forma muito suave para que a peça não seja danificada. Para garantir isso, os engenheiros consideram a possibilidade de acrescentar um pequeno esboço do tempo de análise DFM no projeto, para que a ejeção seja fácil.
Fundição sob vácuo
Fundição sob vácuo consiste em deitar uretano líquido nos moldes. O DFM assegura que a produção de componentes fundidos a vácuo é efectuada sem quaisquer defeitos. Sugere-se a utilização de fundição a vácuo em componentes simples e peças únicas, uma vez que os moldes de silicone carecem de durabilidade.
DFM vs DFA
Compreender a diferença entre DFM e DFA é muito importante, e algumas delas são discutidas abaixo.
- A DFA preocupa-se sobretudo com os componentes de um conjunto mecânico, enquanto a DFM se centra mais num único componente.
- O DFM considera a seleção de materiais e a otimização do design, enquanto o DFA se centra mais na racionalização do processo de montagem.
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Conclusão
O guia completo acima deve ter-lhe fornecido informações detalhadas sobre DFM e o seu impacto no processo de fabrico. Compreender tudo sobre DFM ajudá-lo-á a tomar decisões relevantes relativamente ao fabrico dos seus componentes para os próximos projectos.
