Conception pour la fabrication : un guide détaillé

« Le point le plus important de la stratégie Design for Manufacturing (DFM) est qu’elle réduit le coût global et augmente l’efficacité de la production. »

Les dessins techniques ou techniques constituent la base de la fabrication de tout article, quelle que soit la méthode de fabrication. L'usinage CNC, le moulage par injection, le moulage sous pression et tout autre processus impliquent de dessiner une conception virtuelle de la pièce prévue (2D ou 3D) et d'exécuter la fabrication sur la base de ce modèle. Voici la stratégie de dessin appelée " Conception pour la fabrication.» Cette approche guide le concepteur dans la préparation d'un dessin afin que sa fabrication réduise le coût et maintienne la qualité requise.

Cet article de blog couvrira les principes de conception des approches de fabrication ainsi que les lignes directrices essentielles pour préparer de telles conceptions. 

Qu’est-ce que la conception pour la fabrication (DFM) ? 

C'est le processus de conception de produits, de pièces ou de composants pour simplifier l'étape de fabrication. Les ingénieurs ou les concepteurs optimisent chaque fonctionnalité et élément pour garantir que la conception s'aligne sur le cycle de vie de fabrication.

Dans le même temps, l'objectif principal du DFM est d'atténuer processus de fabrication avec une conception hautement compatible et réduire les coûts.

• DFM optimise la conception et les matériaux pour réduire les coûts et accélérer la production.
• Cela implique une analyse approfondie des processus de conception et de fabrication.
• Des outils informatiques avancés permettent des simulations détaillées de la fabrication.
• Son adoption est de plus en plus répandue parmi les fabricants en raison de ses avantages en termes d’efficacité et d’innovation.

De plus, l’approche de conception axée sur la fabricabilité peut mettre en œuvre les changements dès le début de la phase de conception. Un logiciel avancé peut simuler la fabrication de conceptions sur des ordinateurs. Il peut donner diverses idées pour améliorer la conception en fonction des capacités d'une technologie de fabrication particulière. 

Par exemple;

Si vous créez une conception d'arbre pour le fabriquer avec le fraisage CNC, vous pouvez simuler le fraisage de cet arbre dans un logiciel informatique. Il vous permet de modifier avec précision la conception en termes de qualité, de temps de cycle et même de paramètres avant de procéder au processus de fraisage proprement dit.

Quels sont les principes de conception pour la fabrication ?  

Avant de commencer la conception, considérer la bonne méthode de fabrication permet de décider de plusieurs aspects du dessin, des niveaux de tolérance aux géométries. Par exemple, la conception d'un moule à injection devant être fabriqué par EDM ou CNC peut nécessiter quelques considérations distinctes.

De plus, plusieurs principes peuvent être trouvés pour réaliser une conception réalisable. Cependant, nous discuterons uniquement des quatre principes fondamentaux couvrant la plupart des stratégies DFM. 

1. Le processus de conception

Conception CAO d'une pièce de train d'atterrissage

Le processus de conception dans Design for Manufacturing (DFM) se concentre sur des conceptions plus simples pour la fabrication. Les aspects clés incluent un dimensionnement correct pour éviter les mesures ambiguës ou complexes qui compliquent le processus de production. L'uniformité de la conception, telle que des tailles de trous standardisées ou des dispositions symétriques et un outillage simple. Ensuite, une épaisseur constante et une transition transparente

De plus, le processus de conception peut différer d’une méthode de fabrication à l’autre. Par exemple, l’angle de dépouille est essentiel dans les conceptions de moulage, mais pas dans l’usinage CNC. 

Prenons un exemple du principe du processus de conception pour une conception de fabrication CNC ;

• Une épaisseur de paroi minimale de 0.8 mm pour les métaux et de 1.5 mm pour les plastiques afin de garantir l'intégrité structurelle et d'éviter les déformations.
• La profondeur d'un trou est égale ou inférieure à quatre fois son diamètre pour plus de stabilité et de précision.
• Prise en compte d'un accès clair aux outils sur les surfaces d'usinage.
• Un rayon sur les coins internes représentant au moins un tiers de la profondeur de la cavité

2. Sélection des matériaux 

Le choix du matériau de fabrication implique de prendre en compte des facteurs tels que la résistance, la durabilité, le poids, l'esthétique, le coût et le respect des normes réglementaires. Ensuite, les matériaux doivent être compatibles avec le processus de fabrication prévu, qu'il s'agisse de fonderie, de forgeage, d'usinage ou de moulage.

La sélection des matériaux DFM est basée sur les critères suivants :

• Il doit correspondre aux exigences opérationnelles et à la durée de vie du produit, comme la dureté, la résistance, la conductivité électrique et thermique, etc. 
• Le coût devrait être relativement faible, soit en éliminant les déchets, soit en utilisant des options moins coûteuses et facilement disponibles.
• Les matériaux sélectionnés ne compromettent pas la qualité ou les performances du produit.
• Le matériau simplifie les processus de fabrication et réduit le temps de cycle de production.

3. Minimisation des délais et des coûts

Les pratiques de conception pour la fabrication rationalisent différentes étapes du cycle de vie du produit, de la conception à la production en passant par l'assemblage. Ils y parviennent en simplifiant la conception, en utilisant des composants standard et en optimisant les processus d'assemblage. Par conséquent, ils se concentrent également sur la réduction des déchets de matériaux et de la consommation d’énergie afin de réduire le coût global.

4. Simulation et tests

La simulation informatique de la conception est un principe nouveau et avancé. C'est particulièrement bénéfique pour Fabricants de prototypes car ils peuvent valider leurs conceptions et anticiper les problèmes potentiels de fabrication et opérationnels avec la simulation.

Les outils de simulation tels que l'analyse par éléments finis (FEA) et la dynamique des fluides computationnelle (CFD) peuvent montrer comment un produit se comportera sous diverses contraintes physiques, thermiques et mécaniques. Cette approche proactive permet d'identifier les faiblesses de la conception, telles que les concentrations de contraintes, les points de rupture potentiels par fatigue et les problèmes d'assemblage. En conséquence, les fabricants peuvent apporter des modifications avant des outils et une production coûteux. 

Les directives de conception pour la fabrication

Une conception de fabrication parfaite nécessite différentes considérations. Les concepteurs peuvent suivre des directives spécifiques tout au long du processus pour y parvenir.

1. Numéros de pièces inférieurs 

Le nombre total de pièces dans la conception du produit influence fortement le temps et le budget global du projet. La réduction du nombre de pièces dans un produit minimise et simplifie la complexité du processus et de l’assemblage.

2. Standardiser les composants 

Quel que soit le produit que vous concevez, vous pouvez rechercher des composants standards. Par exemple, utilisez des roulements et des joints standard si vous concevez des équipements de machines.

3. Concevoir des pièces multifonctionnelles

Les pièces qui remplissent plusieurs fonctions dans une conception rationalisent les processus de production et d'assemblage. Il offre la flexibilité d'incorporer des fonctionnalités supplémentaires telles que l'auto-fixation pour faciliter l'assemblage.

4. Optimiser les processus de fabrication

Choisissez des matériaux et des procédés qui réduisent les coûts de fabrication. De plus, vous pouvez éviter les opérations de finition inutiles et fixer des tolérances et des états de surface raisonnables.

5. Simplifiez les instructions d'assemblage

Vous devez également considérer la conception pour l’assemblage. La conception doit faciliter l’assemblage dans une seule direction. Verticalement, il est préférable d'utiliser la gravité et de simplifier le processus d'assemblage.

6. Conformité des pièces

Vous pouvez incorporer des fonctionnalités qui permettent une certaine variation dans l'assemblage, telles que des chanfreins ou des rayons modérés. Ces caractéristiques facilitent l'insertion et réduisent les risques de dommages.

7. Assemblage contrôlé

L'utilisation de capteurs tactiles, de systèmes de vision et de la conformité à la conception dans le processus d'assemblage améliore l'efficacité et réduit les erreurs.

8. Minimisation des déchets 

Concevoir des produits qui tiennent compte des déchets, notamment dans la fabrication soustractive. La réduction des déchets de matériaux contribue à la réduction des coûts.

Règles générales de conception pour la fabricabilité

• Veiller à une distance appropriée entre les trous des pièces. La distance entre les deux centres doit être trois fois supérieure au diamètre du trou.
• Les spécifications dimensionnelles de base doivent être clarifiées. Vous pouvez utiliser des cotes standardisées à partir d'une référence cohérente pour éviter les problèmes d'empilement des tolérances.
• Poids le plus léger possible tout en maintenant la durabilité.
• Utilisez des configurations d'outillage standard et simples plutôt que des outils personnalisés, à moins que l'échelle de production ne l'exige.
• Incorporez de nombreuses transitions de courbe comme des congés et des rayons pour améliorer la robustesse des pièces.
• Élaborez des stratégies de conception de pièces pour plusieurs étapes de fabrication sans avoir besoin de réorientation.

Qu'est-ce que la conception pour l'assemblage (DFA) ?

Il fait référence à la conception du produit en tenant compte des différents facteurs d'assemblage tels que l'orientation, le positionnement, l'insertion et la fixation. Comme DFM, DFA se concentre sur la réduction de la durée et des dépenses d’assemblage. De plus, la combinaison de DFM et DFA dans la conception de fabrication optimise le résultat final.

Il favorise ;

• Moins de composants séparés pour réduire les étapes d'assemblage
• Insertion simple
• Orientation simple et facile pour l'assemblage
• Techniques d’assemblage automatisées en phase de conception pour une intégration future

DFM et DFA : quelles sont les différences ?

Bien que les deux processus simplifient la fabrication et se complètent, DFM et DFA diffèrent. DFM se concentre sur le processus de fabrication, tandis que DFA se concentre sur la phase d'assemblage. 

Tableau : DFM par rapport à DFA

Nous vous aidons à optimiser votre conception pour la fabrication chez ProleanTech

Nos concepteurs et ingénieurs travaillent à la conception de pièces et de produits répondant à divers besoins de fabrication. Ils travaillent en étroite collaboration avec l’équipe de fabrication et les clients pour faciliter une transition fluide entre la conception et la production. Ainsi, nous pouvons vous aider à optimiser votre conception afin de réduire les coûts et les délais de production.   

Notre usine de fabrication a Usinage CNC, la fabrication de tôles et bien d'autres installations. Notre assistance à la conception et nos conseils peuvent réduire le coût de votre projet tout en maintenant la qualité et la fonctionnalité.

Vous pouvez télécharger votre conception et d’autres informations sur sa fabrication. Ainsi, notre équipe de conception peut examiner ce que nous pouvons faire avant de passer à la phase de production.

Conclusion 

La conformité de la conception avec les capacités de la technologie de fabrication prévue est la base d'un projet réussi. Plusieurs considérations de conception et de matériaux peuvent optimiser le temps et le budget de production. Ici, conception en vue de la fabrication ou conception en vue de la fabricabilité aborde ces considérations pour des résultats de qualité. Il aide les concepteurs à préparer une conception sans erreur avec une complexité et une facilité de fabrication minimales. 

Questions Fréquentes Posées

L’approche DFM peut-elle réduire le coût de fabrication ? 

Oui! La stratégie DFM peut réduire considérablement les coûts de fabrication en rationalisant les processus de fabrication, en réduisant les déchets de matériaux et en améliorant l'efficacité.

Quel est un exemple de conception pour la fabrication ? 

Un exemple de conception pour la fabrication (DFM) consiste à utiliser des composants communs et standardisés dans la conception d’un nouveau produit.

Comment DFM réduit-il le temps de cycle de production ? 

La conception axée sur la fabricabilité réduit le temps de cycle en simplifiant les conceptions et les processus, ce qui conduit à moins d'étapes de fabrication et à des assemblages moins complexes.

Pourquoi la conception pour la fabricabilité est-elle essentielle ?

Il contribue à un processus de production plus simple et améliore la qualité du produit. DFM garantit également que les produits peuvent atteindre le marché plus rapidement.