Design para manufatura: um guia detalhado

“O ponto mais importante da estratégia Design for Manufacturing (DFM) é que ela reduz o custo geral e aumenta a eficiência da produção.”

Os desenhos técnicos ou de engenharia são a base para a fabricação de qualquer item, independentemente do método de fabricação. Usinagem CNC, moldagem por injeção, fundição sob pressão e todos os outros processos envolvem o desenho de um projeto virtual da peça pretendida (2D ou 3D) e a execução da fabricação com base neste modelo. Aí vem a estratégia de desenho chamada” Design para manufatura.” Essa abordagem orienta o projetista na elaboração de um desenho para que sua fabricação reduza o custo e mantenha a qualidade exigida.

Esta postagem do blog abordará os princípios de design para abordagens de fabricação com diretrizes essenciais para a preparação de tais projetos. 

O que é Design para Manufatura (DFM)? 

É o processo de projetar produtos, peças ou componentes para simplificar a fase de fabricação. Engenheiros ou designers otimizam cada recurso e elemento para garantir que o projeto esteja alinhado com o ciclo de vida de fabricação.

Entretanto, o principal objectivo da DFM é facilitar a processo de fabricação, com um design altamente compatível e reduzir custos.

• O DFM otimiza o design e os materiais para reduzir custos e acelerar a produção.
• Envolve uma análise completa dos processos de design e fabricação.
• Ferramentas computacionais avançadas permitem simulações detalhadas de fabricação.
• Sua adoção está crescendo entre os fabricantes por seus benefícios em eficiência e inovação.

Além disso, a abordagem do design para a capacidade de fabricação pode implementar as mudanças no início da fase de design. Software avançado pode simular a fabricação de projetos em computadores. Pode fornecer várias idéias para melhorar o projeto de acordo com a capacidade de uma tecnologia de fabricação específica. 

Por exemplo;

Se você estiver criando um projeto de eixo para fabricá-lo com fresamento CNC, poderá simular o fresamento desse eixo em um software de computador. Ele permite que você altere com precisão o projeto em termos de qualidade, tempo de ciclo e até mesmo os parâmetros antes de prosseguir com o processo de fresamento real.

Quais são os princípios de design para fabricação?  

Antes de iniciar o projeto, considerar o método de fabricação correto ajuda a decidir vários aspectos do desenho, desde níveis de tolerância até geometrias. Por exemplo, o projeto de um molde de injeção a ser fabricado com EDM ou CNC pode precisar de algumas considerações separadas.

Além disso, vários princípios podem ser encontrados para tornar um projeto fabricável. Contudo, discutiremos apenas os quatro princípios fundamentais que abrangem a maioria das estratégias de DFM. 

1. O Processo de Design

Projeto CAD da peça do trem de pouso

O processo de design em Design for Manufacturing (DFM) concentra-se em projetos mais fáceis de fabricação. Os principais aspectos incluem o dimensionamento correto para evitar medições ambíguas ou complexas que complicam o processo de produção. A uniformidade no projeto, como tamanhos de furos padronizados ou layouts simétricos e ferramentas simples. Em seguida, espessura consistente e transição perfeita

Além disso, o processo de design pode diferir de um método de fabricação para outro. Por exemplo, o ângulo de inclinação é crítico em projetos de moldagem, mas não na usinagem CNC. 

Vejamos um exemplo do princípio do processo de design para um projeto de fabricação CNC;

• Uma espessura mínima de parede de 0.8 mm para metais e 1.5 mm para plásticos para garantir a integridade estrutural e evitar deformações
• A profundidade de um furo é igual ou inferior a quatro vezes o seu diâmetro para estabilidade e precisão
• Consideração de acesso livre à ferramenta nas superfícies de usinagem.
• Um raio nos cantos internos com pelo menos um terço da profundidade da cavidade

2. Seleção de material 

A escolha do material para fabricação envolve considerar fatores como resistência, durabilidade, peso, estética, custo e conformidade com as normas regulatórias. Em seguida, os materiais devem ser compatíveis com o processo de fabricação pretendido, seja fundição, forjamento, usinagem ou moldagem.

A seleção do material DFM é baseada nos seguintes critérios;

• Deve corresponder às demandas operacionais e à vida útil do produto, como dureza, resistência, condutividade elétrica e térmica, etc. 
• O custo deve ser relativamente baixo, quer através da remoção dos resíduos, quer através da utilização de opções menos dispendiosas e prontamente disponíveis.
• Os materiais selecionados não comprometem a qualidade ou o desempenho do produto.
• O material simplifica os processos de fabricação e reduz o tempo do ciclo de produção.

3. Minimização de tempo e custos

As práticas de projeto para fabricação simplificam vários estágios do ciclo de vida do produto, desde o projeto até a produção e a montagem. Eles conseguem isso simplificando o projeto, usando componentes padrão e otimizando os processos de montagem. Consequentemente, eles também se concentram na redução do desperdício de materiais e do consumo de energia para reduzir o custo geral.

4. Simulação e teste

A simulação computacional do projeto é um princípio novo e avançado. É especialmente benéfico para Fabricantes de protótipos porque eles podem validar seus projetos e antecipar possíveis problemas operacionais e de fabricação com a simulação.

Ferramentas de simulação como análise de elementos finitos (FEA) e dinâmica de fluidos computacional (CFD) podem mostrar como um produto se comportará sob diversas tensões físicas, térmicas e mecânicas. Essa abordagem proativa ajuda a identificar pontos fracos no projeto, como concentrações de tensão, possíveis pontos de falha por fadiga e problemas de montagem. Como resultado, os fabricantes podem modificar antes de ferramentas e produção dispendiosas. 

As Diretrizes de Design para Fabricação

Um projeto de fabricação perfeito requer considerações diferentes. Os designers podem seguir diretrizes específicas ao longo do processo para conseguir isso.

1. Números de peças mais baixos 

O número total de peças no design do produto influencia fortemente o tempo e o orçamento geral do projeto. A redução do número de peças em um produto minimiza e simplifica o processo e a complexidade da montagem.

2. Padronizar componentes 

Qualquer que seja o produto que você esteja projetando, você pode procurar componentes padrão. Por exemplo, use rolamentos e vedações padrão se você projetar equipamentos de máquinas.

3. Projete peças multifuncionais

Peças que atendem a múltiplas funções em um projeto agilizam os processos de produção e montagem. Oferece flexibilidade para incorporar recursos adicionais, como autofixação, para auxiliar na montagem.

4. Otimize os processos de fabricação

Escolha materiais e processos que reduzam os custos de fabricação. Além disso, você pode evitar operações de acabamento desnecessárias e corrigir tolerâncias e acabamentos superficiais razoáveis.

5. Simplifique as instruções de montagem

Você também precisa considerar o design para montagem. O projeto deve facilitar a montagem em uma única direção. Verticalmente, é preferível utilizar a gravidade e simplificar o processo de montagem.

6. Conformidade de peças

Você pode incorporar recursos que permitam alguma variação na montagem, como chanfros ou raios moderados. Esses recursos facilitam a inserção e reduzem os riscos de danos.

7. Montagem controlada

O uso de detecção tátil, sistemas de visão e conformidade projetada no processo de montagem aumenta a eficiência e reduz erros.

8. Minimização de Resíduos 

Projete produtos que considerem o desperdício, especialmente na fabricação subtrativa. A redução do desperdício de material contribui para a redução de custos.

Regras Gerais de Design para Fabricabilidade

• Garanta uma distância adequada entre os furos nas peças. A distância entre os dois centros deve ser três vezes o diâmetro do furo.
• As especificações dimensionais básicas devem ser esclarecidas. Você pode usar dimensões padronizadas a partir de uma referência consistente para evitar problemas de empilhamento de tolerância.
• O peso mais leve possível, mantendo a durabilidade.
• Use configurações de ferramentas padrão e simples em vez de ferramentas personalizadas, a menos que a escala de produção exija isso.
• Incorpore amplas transições de curvas, como filetes e raios, para aumentar a robustez da peça.
• Crie estratégias de projetos de peças para diversas etapas de fabricação sem a necessidade de reorientação.

O que é Design para Montagem (DFA)?

Refere-se ao projeto do produto considerando os fatores de serviço para montagem, como orientação, posicionamento, inserção e fixação. Assim como o DFM, o DFA se concentra na redução da duração e das despesas de montagem. Além disso, combinar DFM e DFA no projeto de fabricação otimiza o resultado final.

Isso promove;

• Menos componentes separados para reduzir as etapas de montagem
• Inserção simples
• Orientação simples e fácil para montagem
• Técnicas de montagem automatizadas na fase de projeto para integração futura

DFM vs DFA: Quais são as diferenças?

Embora ambos os processos simplifiquem a fabricação e se complementem, o DFM e o DFA são diferentes. O DFM concentra-se no processo de fabricação, enquanto o DFA concentra-se na fase de montagem. 

Tabela: DFM vs DFA

Ajudamos a otimizar seu projeto para fabricação na Boda

Nossos designers e engenheiros estão trabalhando no projeto de peças e produtos para diversas necessidades de fabricação. Eles trabalham em estreita colaboração com a equipe de fabricação e os clientes para facilitar a transição perfeita de design e produção. Assim, podemos ajudar a otimizar seu projeto para reduzir o custo e o tempo de produção.   

Nossa fábrica tem usinagem CNC, fabricação de chapas metálicas e muitas outras instalações. Nosso suporte e consultoria de design podem reduzir o custo do seu projeto, mantendo a qualidade e a funcionalidade.

Você pode enviar seu design e outras informações sobre sua fabricação. Assim, a nossa equipa de design pode ver o que podemos fazer antes de prosseguir com a fase de produção.

Conclusão 

A conformidade do projeto com as capacidades da tecnologia de fabricação pretendida é a base para um projeto bem-sucedido. Várias considerações de design e materiais podem otimizar o tempo e o orçamento de produção. Aqui, projeto para fabricação ou projeto para manufaturabilidade aborda essas considerações para resultados de qualidade. Ele orienta os projetistas na preparação de um projeto à prova de erros, com complexidade mínima e facilidade de fabricação. 

Perguntas Frequentes

A abordagem DFM pode reduzir o custo de fabricação? 

Sim! A estratégia DFM pode reduzir significativamente os custos de produção, simplificando os processos de produção, reduzindo o desperdício de materiais e melhorando a eficiência.

O que é um exemplo de Design para Manufatura? 

Um exemplo de Design for Manufacturing (DFM) é o uso de componentes comuns e padronizados em um novo design de produto.

Como o DFM reduz o tempo do ciclo de produção? 

O design voltado para a capacidade de fabricação reduz o tempo de ciclo, simplificando projetos e processos, levando a menos etapas de fabricação e montagens menos complexas.

Por que o Design para a manufaturabilidade é essencial?

Contribui para um processo de produção mais simples e melhora a qualidade do produto. O DFM também garante que os produtos cheguem ao mercado mais rapidamente.