Design per la produzione: una guida approfondita

“Il punto più importante della strategia Design for Manufacturing (DFM) è che riduce i costi complessivi e aumenta l’efficienza della produzione”.

I disegni tecnici o ingegneristici costituiscono la base per la produzione di qualsiasi articolo, indipendentemente dal metodo di produzione. La lavorazione CNC, lo stampaggio a iniezione, la pressofusione e ogni altro processo prevede il disegno virtuale della parte prevista (2D o 3D) e l'esecuzione della produzione basata su questo modello. Ecco la strategia di disegno chiamata” Design per la produzione.” Questo approccio guida il progettista nella preparazione di un disegno in modo che la sua realizzazione riduca i costi e mantenga la qualità richiesta.

Questo post del blog tratterà i principi di progettazione per gli approcci alla produzione con linee guida essenziali per la preparazione di tali progetti. 

Cos'è il Design for Manufacturing (DFM)? 

È il processo di progettazione di prodotti, parti o componenti per semplificare la fase di produzione. Ingegneri o progettisti ottimizzano ogni caratteristica ed elemento per garantire che il progetto sia allineato al ciclo di vita della produzione.

Nel frattempo, l'obiettivo principale di DFM è quello di allentare il processo produttivo con un design altamente compatibile e ridurre i costi.

• DFM ottimizza design e materiali per ridurre i costi e accelerare la produzione.
• Si tratta di un'analisi approfondita dei processi di progettazione e produzione.
• Strumenti informatici avanzati consentono simulazioni dettagliate della produzione.
• La sua adozione è in crescita tra i produttori per i suoi vantaggi in termini di efficienza e innovazione.

Inoltre, l’approccio “progettazione per la producibilità” può implementare le modifiche nelle prime fasi della fase di progettazione. Il software avanzato può simulare la produzione di progetti sui computer. Può fornire varie idee per migliorare la progettazione in base alla capacità di una particolare tecnologia di produzione. 

Per esempio;

Se stai creando il progetto di un albero per realizzarlo con la fresatura CNC, puoi simulare la fresatura di quell'albero nel software del computer. Consente di modificare con precisione il progetto in termini di qualità, tempo di ciclo e persino parametri prima di procedere con il processo di fresatura vero e proprio.

Quali sono i principi di progettazione per la produzione?  

Prima di iniziare la progettazione, considerare il giusto metodo di produzione aiuta a decidere diversi aspetti del disegno, dai livelli di tolleranza alle geometrie. Ad esempio, la progettazione di uno stampo a iniezione da realizzare con EDM o CNC potrebbe richiedere alcune considerazioni separate.

Inoltre, è possibile trovare diversi principi per realizzare un progetto realizzabile. Tuttavia, discuteremo solo dei quattro principi fondamentali che coprono la maggior parte delle strategie DFM. 

1. Il processo di progettazione

Progettazione CAD della parte del carrello di atterraggio

Il processo di progettazione in Design for Manufacturing (DFM) si concentra su progetti più semplici per la produzione. Gli aspetti chiave includono il corretto dimensionamento per evitare misurazioni ambigue o complesse che complicano il processo di produzione. L'uniformità nella progettazione, come dimensioni dei fori standardizzate o disposizioni simmetriche e attrezzature semplici. Successivamente, spessore costante e transizione senza soluzione di continuità

Inoltre, il processo di progettazione potrebbe differire da un metodo di produzione all’altro. Ad esempio, l'angolo di sformo è fondamentale nella progettazione degli stampi, ma non nella lavorazione CNC. 

Prendiamo un esempio del principio del processo di progettazione per un progetto di produzione CNC;

• Uno spessore minimo della parete di 0.8 mm per i metalli e 1.5 mm per la plastica per garantire l'integrità strutturale ed evitare deformazioni
• La profondità di un foro è pari o inferiore a quattro volte il suo diametro per garantire stabilità e precisione
• Considerazione del libero accesso agli utensili sulle superfici di lavorazione.
• Un raggio sugli angoli interni con almeno un terzo della profondità della cavità

2. Selezione del materiale 

La scelta del materiale per la produzione implica considerare fattori quali resistenza, durata, peso, estetica, costi e conformità agli standard normativi. Successivamente, i materiali dovrebbero essere compatibili con il processo di produzione previsto, sia esso fusione, forgiatura, lavorazione meccanica o stampaggio.

La selezione del materiale DFM si basa sui seguenti criteri;

• Dovrebbe soddisfare le esigenze operative e la durata di vita del prodotto, come durezza, resistenza, conduttività elettrica e termica, ecc. 
• Il costo dovrebbe essere relativamente basso, rimuovendo i rifiuti o utilizzando opzioni meno costose e facilmente disponibili.
• I materiali selezionati non compromettono la qualità o le prestazioni del prodotto.
• Il materiale semplifica i processi di produzione e riduce i tempi del ciclo di produzione.

3. Minimizzazione di tempi e costi

Le pratiche di progettazione per la produzione semplificano le varie fasi del ciclo di vita del prodotto, dalla progettazione alla produzione fino all'assemblaggio. Raggiungono questo obiettivo semplificando la progettazione, utilizzando componenti standard e ottimizzando i processi di assemblaggio. Di conseguenza, si concentrano anche sulla riduzione degli sprechi di materiale e del consumo energetico per ridurre il costo complessivo.

4. Simulazione e test

La simulazione al computer della progettazione è un principio nuovo e avanzato. È particolarmente vantaggioso per Costruttori di prototipi perché possono convalidare i loro progetti e anticipare potenziali problemi operativi e di produzione con la simulazione.

Strumenti di simulazione come l'analisi degli elementi finiti (FEA) e la fluidodinamica computazionale (CFD) possono mostrare come si comporterà un prodotto sotto varie sollecitazioni fisiche, termiche e meccaniche. Questo approccio proattivo aiuta a identificare i punti deboli della progettazione, come concentrazioni di sollecitazioni, potenziali punti di cedimento per fatica e problemi di assemblaggio. Di conseguenza, i produttori possono modificare prima di costose attrezzature e produzione. 

Le linee guida sulla progettazione per la produzione

Una progettazione produttiva perfetta richiede considerazioni diverse. I progettisti possono seguire linee guida specifiche durante tutto il processo per raggiungere questo obiettivo.

1. Numeri delle parti inferiori 

Il numero totale di parti nella progettazione del prodotto influenza fortemente il tempo e il budget complessivo del progetto. La riduzione del numero di parti in un prodotto riduce al minimo e semplifica il processo e la complessità dell'assemblaggio.

2. Standardizzare i componenti 

Qualunque sia il prodotto che stai progettando, puoi cercare componenti standard. Ad esempio, se si progettano macchinari, utilizzare cuscinetti e guarnizioni standard.

3. Progettare parti multifunzionali

Le parti che svolgono più funzioni in un progetto semplificano i processi di produzione e assemblaggio. Offre la flessibilità di incorporare funzionalità aggiuntive come l'autofissaggio per facilitare l'assemblaggio.

4. Ottimizzare i processi di fabbricazione

Scegli materiali e processi che riducano i costi di produzione. Inoltre, è possibile evitare operazioni di finitura non necessarie e fissare tolleranze e finiture superficiali ragionevoli.

5. Semplificare le indicazioni di assemblaggio

È inoltre necessario considerare il progetto per l'assemblaggio. Il design dovrebbe facilitare l'assemblaggio in un'unica direzione. In verticale si preferisce sfruttare la gravità e semplificare il processo di assemblaggio.

6. Conformità delle parti

È possibile incorporare funzioni che consentano alcune variazioni nell'assieme, come smussi o raggi moderati. Queste caratteristiche facilitano l'inserimento e riducono i rischi di danni.

7. Assemblaggio controllato

L'utilizzo di sensori tattili, sistemi di visione e conformità progettata nel processo di assemblaggio migliora l'efficienza e riduce gli errori.

8. Minimizzazione dei rifiuti 

Progettare prodotti che tengano conto dei rifiuti, soprattutto nella produzione sottrattiva. Il minor spreco di materiale contribuisce alla riduzione dei costi.

Regole generali di progettazione per la producibilità

• Garantire una distanza adeguata tra i fori sulle parti. La distanza tra i due centri dovrebbe essere tre volte il diametro del foro.
• Le specifiche dimensionali di base dovrebbero essere chiarite. È possibile utilizzare quote standardizzate da un dato coerente per evitare problemi di impilamento delle tolleranze.
• Il peso più leggero possibile pur mantenendo la durata.
• Utilizzare configurazioni di utensili standard e semplici rispetto a utensili personalizzati a meno che la scala di produzione non lo richieda.
• Incorpora ampie transizioni di curve come raccordi e raggi per migliorare la robustezza della parte.
• Strategia di progettazione delle parti per più fasi di produzione senza la necessità di riorientamento.

Che cos'è Design for Assembly (DFA)?

Si riferisce alla progettazione del prodotto considerando i principali fattori per l'assemblaggio come orientamento, posizionamento, inserimento e fissaggio. Come DFM, DFA si concentra sulla riduzione della durata e delle spese di assemblaggio. Inoltre, la combinazione di DFM e DFA nella progettazione della produzione ottimizza il risultato finale.

Promuove;

• Meno componenti separati per ridurre le fasi di assemblaggio
• Inserimento semplice
• Orientamento semplice e facile per il montaggio
• Tecniche di assemblaggio automatizzato in fase di progettazione per future integrazioni

DFM vs DFA: quali sono le differenze?

Sebbene entrambi i processi semplifichino la produzione e si completino a vicenda, DFM e DFA differiscono. DFM si concentra sul processo di produzione, mentre DFA si concentra sulla fase di assemblaggio. 

Tabella: DFM vs DFA

Aiutiamo a ottimizzare il tuo progetto per la produzione presso Boda

I nostri progettisti e ingegneri stanno lavorando alla progettazione di parti e prodotti per varie esigenze di produzione. Lavorano a stretto contatto con il team di produzione e i clienti per facilitare la transizione senza soluzione di continuità tra progettazione e produzione. Pertanto, possiamo aiutarti a ottimizzare il tuo progetto per ridurre i costi e i tempi di produzione.   

La nostra fabbrica di produzione ha Lavorazione CNC, fabbricazione di lamiere e molte altre strutture. Il nostro supporto e consulenza sulla progettazione possono ridurre il costo del progetto mantenendo qualità e funzionalità.

Puoi caricare il tuo design e altre informazioni sulla sua produzione. Quindi, il nostro team di progettazione può esaminare cosa possiamo fare prima di procedere con la fase di produzione.

Conclusione 

La conformità del progetto con le capacità della tecnologia di produzione prevista è la base per un progetto di successo. Diverse considerazioni sulla progettazione e sui materiali possono ottimizzare i tempi e il budget di produzione. Qui, progettazione per la produzione o progettazione per la producibilità affronta queste considerazioni per ottenere risultati di qualità. Guida i progettisti nella preparazione di un progetto a prova di errore con complessità minima e facilità di produzione. 

DOMANDE FREQUENTI

L’approccio DFM può ridurre i costi di produzione? 

SÌ! La strategia DFM può ridurre significativamente i costi di produzione semplificando i processi produttivi, riducendo gli sprechi di materiale e migliorando l’efficienza.

Qual è un esempio di Design for Manufacturing? 

Un esempio di Design for Manufacturing (DFM) utilizza componenti comuni e standardizzati nella progettazione di un nuovo prodotto.

In che modo DFM riduce i tempi del ciclo produttivo? 

La progettazione finalizzata alla producibilità riduce i tempi di ciclo semplificando progetti e processi, riducendo le fasi di produzione e assemblaggi meno complessi.

Perché il design per la producibilità è essenziale?

Contribuisce a semplificare il processo di produzione e migliora la qualità del prodotto. DFM garantisce inoltre che i prodotti possano raggiungere il mercato più rapidamente.