“설계-제조 전략(DFM)의 가장 중요한 점은 전체 비용을 절감하고 생산 효율성을 높이는 것입니다.”
기술 또는 엔지니어링 도면은 제조 방법에 관계없이 모든 제품 제조의 기초입니다. CNC 가공, 사출 성형, 다이캐스팅 등 모든 공정은 제조하려는 부품의 가상 설계(2D 또는 3D)를 그리고 이 모델을 기반으로 제조를 진행하는 과정을 포함합니다. 여기서 "설계 전략"이라는 것이 등장합니다. 제조를위한 디자인이러한 접근 방식은 설계자가 도면을 준비할 때 제조 비용을 절감하고 필요한 품질을 유지할 수 있도록 안내합니다.
이 블로그 게시물에서는 제조 방식에 대한 설계 원칙과 그러한 설계를 준비하는 데 필요한 필수 지침을 다룹니다.
제조를 위한 설계(DFM)란 무엇인가요?
제품, 부품 또는 구성 요소를 설계하여 제조 단계를 단순화하는 과정입니다. 엔지니어 또는 설계자는 각 기능과 요소를 최적화하여 설계가 제조 수명주기와 일치하도록 합니다.
한편, DFM의 주요 목표는 부담을 완화하는 것입니다. 제조 공정 호환성이 뛰어난 설계로 비용을 절감합니다.
- DFM은 설계와 재료를 최적화하여 비용을 절감하고 생산 속도를 높입니다.
- 이는 설계 및 제조 공정에 대한 철저한 분석을 포함합니다.
- 첨단 컴퓨터 도구를 활용하면 제조 공정을 상세하게 시뮬레이션할 수 있습니다.
- 효율성과 혁신성 측면에서 이점이 많아 제조업체들 사이에서 채택이 증가하고 있습니다.
더욱이, 제조 용이성을 고려한 설계 접근 방식은 설계 초기 단계에서 변경 사항을 적용할 수 있게 해줍니다. 고급 소프트웨어는 컴퓨터에서 설계의 제조 과정을 시뮬레이션할 수 있으며, 특정 제조 기술의 가능성에 따라 설계를 개선할 수 있는 다양한 아이디어를 제공할 수 있습니다.
예를 들어;
CNC 밀링으로 제작할 샤프트 설계를 진행하는 경우, 컴퓨터 소프트웨어에서 해당 샤프트의 밀링 과정을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 통해 실제 밀링 공정을 진행하기 전에 품질, 사이클 시간, 심지어 매개변수까지 정확하게 변경해 볼 수 있습니다.
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제조를 고려한 설계 원칙이란 무엇인가요?
설계를 시작하기 전에 적절한 제조 방법을 고려하는 것은 공차 수준부터 형상에 이르기까지 도면의 여러 측면을 결정하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, EDM 또는 CNC로 제작할 사출 금형의 설계에는 몇 가지 별도의 고려 사항이 필요할 수 있습니다.
또한, 제조 가능한 설계를 만드는 데에는 여러 가지 원칙이 있습니다. 하지만 여기서는 대부분의 DFM 전략을 포괄하는 네 가지 기본 원칙에 대해서만 논의하겠습니다.
1. 디자인 프로세스
착륙 장치 부품의 CAD 설계
제조 용이성 설계(DFM)의 설계 프로세스는 제조를 용이하게 하는 설계에 중점을 둡니다. 주요 측면으로는 생산 공정을 복잡하게 만드는 모호하거나 복잡한 측정을 피하기 위한 정확한 치수 기입, 표준화된 구멍 크기 또는 대칭적인 레이아웃과 같은 설계의 균일성, 그리고 간단한 툴링이 있습니다. 또한, 일관된 두께와 매끄러운 전환도 중요합니다.
또한 설계 과정은 제조 방법에 따라 다를 수 있습니다. 예를 들어, 드래프트 각도는 몰드 설계에서는 중요하지만 CNC 가공에서는 중요하지 않습니다.
CNC 제조 설계의 설계 프로세스 원칙을 예로 들어 보겠습니다.
- 구조적 안정성을 확보하고 변형을 방지하기 위해 금속의 경우 최소 벽 두께는 0.8mm, 플라스틱의 경우 1.5mm 이상이어야 합니다.
- 안정성과 정확성을 위해 구멍의 깊이는 지름의 네 배 이하이어야 합니다.
- 가공 표면에 공구가 원활하게 접근할 수 있도록 고려해야 합니다.
- 내부 모서리의 곡률 반경은 공동 깊이의 최소 3분의 1 이상이어야 합니다.
2. 재료 선택
제조에 사용할 재료를 선택할 때는 강도, 내구성, 무게, 미관, 비용, 규제 표준 준수 등의 요소를 고려해야 합니다. 또한, 선택한 재료는 주조, 단조, 기계 가공 또는 성형 등 의도된 제조 공정과 호환되어야 합니다.
DFM 재료 선택은 다음 기준에 따라 이루어집니다.
- 제품의 작동 요구 사항 및 수명에 맞는 경도, 강도, 전기 및 열 전도성 등의 특성을 갖춰야 합니다.
- 폐기물을 제거하거나 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 대안을 사용함으로써 비용은 비교적 낮아야 합니다.
- 선택된 재료는 제품의 품질이나 성능을 저하시키지 않습니다.
- 이 소재는 제조 공정을 단순화하고 생산 주기 시간을 단축합니다.
3. 시간 및 비용 최소화
제조를 고려한 설계 방식은 설계부터 생산, 조립에 이르기까지 제품 수명주기의 다양한 단계를 간소화합니다. 이는 설계를 단순화하고, 표준 부품을 사용하며, 조립 공정을 최적화함으로써 달성됩니다. 결과적으로, 재료 낭비와 에너지 소비를 줄여 전반적인 비용을 절감하는 데에도 중점을 둡니다.
4. 시뮬레이션 및 테스트
설계의 컴퓨터 시뮬레이션은 새롭고 진보된 원리입니다. 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. 시제품 제작자 시뮬레이션을 통해 설계의 타당성을 검증하고 잠재적인 제조 및 운영 문제를 예측할 수 있기 때문입니다.
유한 요소 해석(FEA) 및 전산 유체 역학(CFD)과 같은 시뮬레이션 도구는 제품이 다양한 물리적, 열적, 기계적 스트레스 하에서 어떻게 거동할지 보여줄 수 있습니다. 이러한 사전 예방적 접근 방식은 응력 집중, 잠재적 피로 파손 지점, 조립 문제 등 설계상의 약점을 파악하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로 제조업체는 비용이 많이 드는 금형 제작 및 생산 전에 설계를 수정할 수 있습니다.
제조를 위한 설계 지침
완벽한 제조 설계에는 여러 가지 고려 사항이 필요합니다. 설계자는 이를 달성하기 위해 전체 과정에서 특정 지침을 따를 수 있습니다.
1. 부품 번호 낮추기
제품 설계에 사용되는 부품의 총 개수는 프로젝트 소요 시간과 전체 예산에 큰 영향을 미칩니다. 제품의 부품 수를 줄이면 공정 및 조립의 복잡성이 최소화되고 단순화됩니다.
2. 구성 요소 표준화
어떤 제품을 설계하든 표준 부품을 찾아볼 수 있습니다. 예를 들어 기계 장비를 설계한다면 표준 베어링과 씰을 사용하십시오.
3. 다기능 부품 설계
설계에서 여러 기능을 수행하는 부품은 생산 및 조립 공정을 간소화합니다. 또한 조립을 돕기 위해 자체 고정 장치와 같은 추가 기능을 통합할 수 있는 유연성을 제공합니다.
4. 제조 공정 최적화
제조 비용을 절감하는 재료와 공정을 선택하십시오. 또한 불필요한 후가공 작업을 피하고 적절한 공차와 표면 마감을 확보할 수 있습니다.
5. 조립 설명서를 간소화하세요
조립 편의성을 고려한 설계도 필요합니다. 설계는 한 방향으로의 조립이 용이하도록 해야 합니다. 수직 방향으로는 중력을 활용하여 조립 과정을 단순화하는 것이 바람직합니다.
6. 부품 준수
모서리 경사나 적당한 곡률 반경과 같이 조립 과정에서 약간의 변형을 허용하는 기능을 추가할 수 있습니다. 이러한 기능은 삽입을 용이하게 하고 손상 위험을 줄입니다.
7. 제어 조립
촉각 감지, 비전 시스템 및 설계 단계부터 규정 준수를 고려한 조립 공정을 통해 효율성을 높이고 오류를 줄일 수 있습니다.
8. 폐기물 최소화
특히 절삭 가공과 같은 제조 공정에서 폐기물을 고려한 제품 설계를 하십시오. 재료 낭비를 줄이면 비용 절감에 도움이 됩니다.
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제조 용이성을 위한 설계의 일반 규칙
- 부품의 구멍 간 간격이 적절한지 확인하십시오. 두 중심 사이의 거리는 구멍 지름의 세 배여야 합니다.
- 기본 치수 사양을 명확히 해야 합니다. 일관된 기준점을 사용하여 표준화된 치수를 적용하면 공차 누적 문제를 방지할 수 있습니다.
- 내구성을 유지하면서 최대한 가벼운 무게를 목표로 합니다.
- 생산 규모가 크지 않다면 맞춤형 툴링보다는 표준적이고 간단한 툴링 설정을 사용하십시오.
- 부품의 견고성을 향상시키기 위해 필렛 및 반경과 같은 적절한 곡선 전환을 적용하십시오.
- 재설계 없이 여러 제조 단계에 걸쳐 부품 설계 전략을 수립할 수 있습니다.
조립 용이성 설계(DFA)란 무엇인가요?
이는 방향, 위치, 삽입 및 고정과 같은 조립에 필요한 여러 요소를 고려하여 제품을 설계하는 것을 의미합니다. DFM과 마찬가지로 DFA는 조립 시간과 비용을 절감하는 데 중점을 둡니다. 또한 제조 설계에 DFM과 DFA를 결합하면 최종 결과를 최적화할 수 있습니다.
그것은 촉진합니다;
- 구성 요소 수를 줄여 조립 단계를 최소화합니다.
- 간단한 삽입
- 간단하고 쉬운 조립 방법 안내
- 향후 통합을 위한 설계 단계의 자동 조립 기술
DFM과 DFA의 차이점은 무엇일까요?
DFM과 DFA는 모두 제조 공정을 단순화하고 서로를 보완하지만 차이점이 있습니다. DFM은 제조 공정에 중점을 두는 반면, DFA는 조립 단계에 중점을 둡니다.
표: DFM과 DFA 비교
| 아래 | DFM | DFA |
| 초점 | 전체 제조 공정 | 생산의 조립 단계 |
| 목표 | 비용 효율적이고 효과적인 부품 생산 | 조립 시간 및 비용 절감 |
| 주요 고려 사항 | 재료 선택, 제조 기술 | 부품 수, 부품 조립 및 취급의 용이성 |
| 혜택 | 제조 공정 간소화, 복잡성 감소 | 조립 간소화, 인건비 절감 |
| 영향 | 생산 효율성 및 확장성 | 조립 효율성 및 속도 |
Boda에서는 제조에 최적화된 설계를 지원해 드립니다.
저희 디자이너와 엔지니어들은 다양한 제조 요구에 맞는 부품 및 제품 설계를 진행하고 있습니다. 제조팀 및 고객과 긴밀히 협력하여 설계와 생산 간의 원활한 전환을 지원합니다. 이를 통해 생산 비용과 시간을 절감할 수 있도록 설계 최적화를 도와드립니다.
저희 제조 공장은 CNC 가공판금 가공을 비롯한 다양한 설비를 갖추고 있습니다. 당사의 설계 지원 및 컨설팅을 통해 품질과 기능성을 유지하면서 프로젝트 비용을 절감할 수 있습니다.
디자인과 제작 관련 정보를 업로드해 주시면, 저희 디자인팀에서 제작 단계에 들어가기 전에 어떤 부분을 보완할 수 있을지 검토해 보겠습니다.
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맺음말
의도된 제조 기술의 역량에 맞춘 설계는 성공적인 프로젝트의 기반입니다. 여러 가지 설계 및 재료 고려 사항을 통해 생산 시간과 예산을 최적화할 수 있습니다. 여기서는, 제조 용이성을 고려한 설계 또는 제조 용이성을 고려한 설계 이 책은 고품질 결과를 위한 이러한 고려 사항들을 다룹니다. 또한 설계자가 최소한의 복잡성과 용이한 제조를 통해 오류 발생 가능성을 최소화하는 설계를 준비할 수 있도록 안내합니다.
자주 묻는 질문
DFM(설계 제조성 평가) 방식이 제조 비용을 낮출 수 있을까요?
네! DFM 전략은 제조 공정을 간소화하고, 자재 낭비를 줄이며, 효율성을 향상시켜 제조 비용을 크게 낮출 수 있습니다.
제조를 고려한 설계의 예는 무엇인가요?
제조를 고려한 설계(DFM)의 한 예는 신제품 설계에 공통적이고 표준화된 부품을 사용하는 것입니다.
DFM은 어떻게 생산 주기 시간을 단축합니까?
제조 용이성을 고려한 설계는 설계와 공정을 단순화하여 제조 단계를 줄이고 조립의 복잡성을 낮춤으로써 생산 주기 시간을 단축합니다.
제조 용이성을 고려한 설계가 필수적인 이유는 무엇일까요?
DFM은 생산 공정을 간소화하고 제품 품질을 향상시키는 데 기여합니다. 또한 제품을 더 빠르게 시장에 출시할 수 있도록 해줍니다.