Ontwerp voor productie: een diepgaande gids

“Het belangrijkste punt van de Design for Manufacturing (DFM)-strategie is dat het de totale kosten verlaagt en de productie-efficiëntie verhoogt.”

Technische of technische tekeningen vormen de basis voor de vervaardiging van elk artikel, ongeacht de productiemethode. CNC-bewerkingen, spuitgieten, spuitgieten en elk ander proces omvat het tekenen van een virtueel ontwerp van het beoogde onderdeel (2D of 3D) en het uitvoeren van de productie op basis van dit model. Hier komt de tekenstrategie genaamd “ Ontwerp voor productie.” Deze aanpak begeleidt de ontwerper bij het voorbereiden van een tekening, zodat de productie ervan de kosten verlaagt en de vereiste kwaliteit behoudt.

Deze blogpost behandelt ontwerpprincipes voor productiebenaderingen met essentiële richtlijnen voor het voorbereiden van dergelijke ontwerpen. 

Wat is Design for Manufacturing (DFM)? 

Het is het proces waarbij producten, onderdelen of componenten worden ontworpen om de productiefase te vereenvoudigen. Ingenieurs of ontwerpers optimaliseren elk kenmerk en element om ervoor te zorgen dat het ontwerp aansluit bij de productielevenscyclus.

Ondertussen is het belangrijkste doel van DFM het verlichten van de productieproces met een zeer compatibel ontwerp en lagere kosten.

• DFM optimaliseert ontwerp en materialen om de kosten te verlagen en de productie te versnellen.
• Het omvat een grondige analyse van ontwerp- en productieprocessen.
• Geavanceerde computerhulpmiddelen maken gedetailleerde simulaties van de productie mogelijk.
• De acceptatie ervan onder fabrikanten groeit vanwege de voordelen op het gebied van efficiëntie en innovatie.

Bovendien kan de 'design for produceerbaarheid'-benadering de veranderingen al vroeg in de ontwerpfase doorvoeren. Geavanceerde software kan de vervaardiging van ontwerpen op computers simuleren. Het kan verschillende ideeën opleveren om het ontwerp te verbeteren op basis van de mogelijkheden van een bepaalde productietechnologie. 

Bijvoorbeeld;

Als u een asontwerp maakt om deze met CNC-frezen te vervaardigen, kunt u het frezen van die as in computersoftware simuleren. Hiermee kunt u het ontwerp nauwkeurig wijzigen op het gebied van kwaliteit, cyclustijd en zelfs de parameters voordat u doorgaat met het eigenlijke freesproces.

Wat zijn de Design for Manufacturing-principes?  

Voordat u met het ontwerp begint, helpt het overwegen van de juiste productiemethode om verschillende aspecten van het tekenen te bepalen, van tolerantieniveaus tot geometrieën. Voor het ontwerp van een spuitgietmatrijs die met EDM of CNC moet worden vervaardigd, zijn bijvoorbeeld enkele afzonderlijke overwegingen nodig.

Bovendien zijn er verschillende principes te vinden om een ​​maakbaar ontwerp te maken. We zullen echter alleen de vier fundamentele principes bespreken die van toepassing zijn op de meeste DFM-strategieën. 

1. Het ontwerpproces

CAD-ontwerp van landingsgestelonderdeel

Het ontwerpproces in Design for Manufacturing (DFM) richt zich op eenvoudigere ontwerpen voor productie. Belangrijke aspecten zijn onder meer correcte dimensionering om dubbelzinnige of complexe metingen te voorkomen die het productieproces bemoeilijken. De uniformiteit in het ontwerp, zoals gestandaardiseerde gatgroottes of symmetrische indelingen en eenvoudige tooling. Vervolgens consistente dikte en naadloze overgang

Bovendien kan het ontwerpproces per productiemethode verschillen. De trekhoek is bijvoorbeeld van cruciaal belang bij vormontwerpen, maar niet bij CNC-bewerkingen. 

Laten we een voorbeeld nemen van het ontwerpprocesprincipe voor een CNC-productieontwerp;

• Een minimale wanddikte van 0.8 mm voor metalen en 1.5 mm voor kunststoffen om de structurele integriteit te garanderen en vervorming te voorkomen
• De diepte van een gat is gelijk aan of kleiner dan vier keer de diameter voor stabiliteit en nauwkeurigheid
• Overweging van duidelijke toegang tot het gereedschap op de bewerkingsoppervlakken.
• Een straal op binnenhoeken met ten minste een derde van de spouwdiepte

2. Materiaalselectie 

Bij het kiezen van het materiaal voor de productie wordt rekening gehouden met factoren als sterkte, duurzaamheid, gewicht, esthetiek, kosten en naleving van wettelijke normen. Vervolgens moeten de materialen compatibel zijn met het beoogde productieproces, of het nu gaat om gieten, smeden, machinaal bewerken of vormen.

De DFM-materiaalselectie is gebaseerd op de volgende criteria;

• Het moet overeenkomen met de operationele eisen en levensduur van het product, zoals hardheid, sterkte, elektrische en thermische geleidbaarheid, enz. 
• De kosten moeten relatief laag zijn, hetzij door het afval te verwijderen, hetzij door minder dure en direct beschikbare opties te gebruiken.
• De geselecteerde materialen doen geen afbreuk aan de kwaliteit of prestaties van het product.
• Het materiaal vereenvoudigt productieprocessen en verkort de productiecyclustijd.

3. Minimalisering van tijd en kosten

Design-for-manufacturing-praktijken stroomlijnen verschillende stadia van de productlevenscyclus, van ontwerp tot productie tot assemblage. Ze bereiken dit door het ontwerp te vereenvoudigen, standaardcomponenten te gebruiken en de assemblageprocessen te optimaliseren. Daarom richten ze zich ook op het verminderen van materiaalverspilling en energieverbruik om de totale kosten te verlagen.

4. Simulatie en testen

Computersimulatie van ontwerp is een nieuw en geavanceerd principe. Het is vooral gunstig voor Makers van prototypes omdat ze hun ontwerpen kunnen valideren en met de simulatie kunnen anticiperen op mogelijke productie- en operationele problemen.

Simulatietools zoals eindige elementenanalyse (FEA) en computationele vloeistofdynamica (CFD) kunnen laten zien hoe een product zich zal gedragen onder verschillende fysieke, thermische en mechanische spanningen. Deze proactieve aanpak helpt bij het identificeren van zwakke punten in het ontwerp, zoals spanningsconcentraties, potentiële faalpunten door vermoeidheid en montageproblemen. Als gevolg hiervan kunnen fabrikanten zich aanpassen voordat dure gereedschappen en productie nodig zijn. 

De ontwerprichtlijnen voor productie

Een perfect productieontwerp vereist verschillende overwegingen. Ontwerpers kunnen gedurende het hele proces specifieke richtlijnen volgen om dit te bereiken.

1. Onderste onderdeelnummers 

Het totale aantal onderdelen in het productontwerp heeft een grote invloed op de tijd en het totale projectbudget. Het verlagen van het aantal onderdelen in een product minimaliseert en vereenvoudigt de complexiteit van het proces en de assemblage.

2. Componenten standaardiseren 

Welk product u ook ontwerpt, u ​​kunt op zoek gaan naar standaardcomponenten. Gebruik bijvoorbeeld standaardlagers en afdichtingen als u machines ontwerpt.

3. Ontwerp multifunctionele onderdelen

Onderdelen die meerdere functies vervullen in een ontwerp stroomlijnen de productie- en assemblageprocessen. Het biedt de flexibiliteit om extra functies op te nemen, zoals zelfbevestiging, om de montage te vergemakkelijken.

4. Optimaliseer fabricageprocessen

Kies materialen en processen die de productiekosten verlagen. Bovendien kunt u onnodige nabewerkingen vermijden en redelijke toleranties en oppervlakteafwerkingen garanderen.

5. Vereenvoudig de montage-instructies

U moet ook rekening houden met het ontwerp voor montage. Het ontwerp moet de montage in één richting vergemakkelijken. Verticaal verdient het de voorkeur om gebruik te maken van de zwaartekracht en het montageproces te vereenvoudigen.

6. Naleving van onderdelen

U kunt functies opnemen die enige variatie in de montage mogelijk maken, zoals afschuiningen of gematigde radii. Deze kenmerken vergemakkelijken het inbrengen en verminderen het risico op schade.

7. Gecontroleerde montage

Het gebruik van tactiele detectie, vision-systemen en ontworpen conformiteit in het assemblageproces verbetert de efficiëntie en vermindert fouten.

8. Afvalminimalisatie 

Ontwerp producten die rekening houden met afval, vooral bij subtractieve productie. Minder materiaalverspilling draagt ​​bij aan kostenreductie.

Algemene ontwerpregels voor maakbaarheid

• Zorg voor een geschikte afstand tussen de gaten in onderdelen. De afstand tussen de twee middelpunten moet drie keer de gatdiameter zijn.
• De specificaties van de basisafmetingen moeten worden verduidelijkt. U kunt gestandaardiseerde afmetingen op basis van een consistent nulpunt gebruiken om problemen met de tolerantiestapeling te voorkomen.
• Het lichtst haalbare gewicht met behoud van duurzaamheid.
• Gebruik standaard en eenvoudige gereedschapsinstellingen in plaats van aangepaste gereedschappen, tenzij de productieschaal dit vereist.
• Neem ruime curve-overgangen op, zoals afrondingen en radii, om de robuustheid van het onderdeel te verbeteren.
• Strategiseer onderdeelontwerpen voor meerdere productiestappen zonder dat heroriëntatie nodig is.

Wat is Design for Assembly (DFA)?

Het verwijst naar het ontwerpen van het product door rekening te houden met de verschillende factoren voor montage, zoals oriëntatie, positionering, inbrengen en bevestigen. Net als DFM richt DFA zich op het reduceren van de montageduur en -kosten. Bovendien optimaliseert het combineren van DFM en DFA in het productieontwerp het eindresultaat.

Bevordert;

• Minder afzonderlijke componenten om montagestappen te verminderen
• Eenvoudig inbrengen
• Eenvoudige en gemakkelijke oriëntatie voor montage
• Geautomatiseerde assemblagetechnieken in de ontwerpfase voor toekomstige integratie

DFM versus DFA: wat zijn de verschillen?

Hoewel beide processen de productie vereenvoudigen en elkaar aanvullen, verschillen DFM en DFA. DFM richt zich op het productieproces, terwijl DFA zich richt op de assemblagefase. 

Tabel: DFM versus DFA

Wij helpen uw ontwerp voor productie bij ProleanTech te optimaliseren

Onze ontwerpers en ingenieurs werken aan het ontwerpen van onderdelen en producten voor verschillende productiebehoeften. Ze werken nauw samen met het productieteam en de klanten om de naadloze ontwerp- en productietransitie te faciliteren. Zo kunnen we u helpen uw ontwerp te optimaliseren om de productiekosten en -tijd te verlagen.   

Onze productiefabriek heeft dat CNC-bewerking, plaatwerkproductie en nog veel meer faciliteiten. Onze ontwerpondersteuning en advies kunnen de kosten van uw project verlagen met behoud van kwaliteit en functionaliteit.

U kunt uw ontwerp en andere informatie over de productie ervan uploaden. Ons ontwerpteam kan dus kijken wat we kunnen doen voordat we verder gaan met de productiefase.

Conclusie 

Ontwerpnaleving van de mogelijkheden van de beoogde productietechnologie is de basis voor een succesvol project. Verschillende ontwerp- en materiaaloverwegingen kunnen de productietijd en het budget optimaliseren. Hier, ontwerp voor vervaardiging of ontwerp voor maakbaarheid behandelt deze overwegingen voor kwaliteitsresultaten. Het begeleidt ontwerpers bij het voorbereiden van een foutbestendig ontwerp met minimale complexiteit en fabricagegemak. 

Veelgestelde vragen

Kan de DFM-aanpak de productiekosten verlagen? 

Ja! De DFM-strategie kan de productiekosten aanzienlijk verlagen door productieprocessen te stroomlijnen, materiaalverspilling te verminderen en de efficiëntie te verbeteren.

Wat is een voorbeeld van Design for Manufacturing? 

Een voorbeeld van Design for Manufacturing (DFM) is het gebruik van gemeenschappelijke en gestandaardiseerde componenten in een nieuw productontwerp.

Hoe verkort DFM de productiecyclustijd? 

Ontwerp voor maakbaarheid verkort de cyclustijd door ontwerpen en processen te vereenvoudigen, wat leidt tot minder productiestappen en minder complexe assemblages.

Waarom is Design for maakbaarheid essentieel?

Het draagt ​​bij aan een eenvoudiger productieproces en verbetert de productkwaliteit. DFM zorgt er ook voor dat producten sneller de markt kunnen bereiken.