Design for Manufacturability and Assembly: Ihr Leitfaden für einen intelligenteren Herstellungsprozess

In diesem Artikel werden wir uns ansehen, was DFM ist. Wir werden sehen, wie es Sie davor bewahren kann, Zeit und Geld zu verschwenden und sich zu ärgern. Sie werden die einfachen Regeln des DFM kennen lernen. Diese Regeln können ein gutes Produktdesign in ein großartiges Produkt verwandeln, das Geld einbringt. Dies ist Ihr Leitfaden, um die Herstellung von Anfang an zu erleichtern.

Was genau ist Design for Manufacture (DFM)?

Was ist das eigentlich, das Design for Manufacture (DFM)? Einfach ausgedrückt: DFM ist die Aufgabe, Produkte so zu entwerfen, dass sie leicht herzustellen sind. Das ist eine einfache Idee, aber sie ist sehr, sehr stark. Das Hauptziel von DFM ist es, den Herstellungsprozess so einfach und kostengünstig wie möglich zu gestalten. Es ist ein Hauptbestandteil des Produktentwicklungsprozesses. Diese Arbeitsweise wird manchmal auch als Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) bezeichnet.

Stellen Sie sich das vor wie das Bauen mit Bauklötzen. Bevor man anfängt zu bauen, denkt man über die Klötze nach, die man hat. Du überlegst auch, wie sie zusammenpassen. Sie entwerfen keinen Turm, für den Sie einen speziellen, einzigartigen Block benötigen, den Sie nicht haben. DFM ist das Gleiche. Es bringt Designer dazu, über die "Blöcke" nachzudenken. Diese "Blöcke" sind die Werkzeuge, Materialien und Fertigungsmethoden, die sie verwenden können, bevor sie den ursprünglichen Entwurf fertigstellen. Das Konzept des Designs besteht darin, den kreativen Teil des Designprozesses mit dem zu verbinden, was eine Fabrik tatsächlich tun kann.

DFM funktioniert so, dass Konstruktions- und Fertigungsingenieure zusammengebracht werden. Sie sprechen zu Beginn des Projekts miteinander, und sie sprechen oft miteinander. Das gemeinsame Gespräch hilft ihnen, Probleme bei der Herstellung des Produkts zu finden und zu beheben. Diese Probleme werden Herstellbarkeitsprobleme genannt. Sie können sie beheben, lange bevor das Produkt in den Produktionsprozess eintritt. Dieser einfache Schritt der Zusammenarbeit ist der wichtigste Teil eines jeden guten DFM-Plans, um den besten Entwurf zu erstellen. Dies ist der wichtigste Punkt der fertigungsgerechten Konstruktion.

Warum ist DFM in der Produktentwicklung so wichtig?

Bei jedem Produktentwicklungsprojekt wird ein Großteil der Kosten sehr früh im Entwurfsprozess festgelegt. Tatsächlich zeigen Studien, dass bis zu 80% der Herstellungskosten eines Produkts in der Entwurfsphase festgelegt werden. Aus diesem Grund ist DFM so wichtig. Wenn man wartet, bis der Entwurf fertig ist, um darüber nachzudenken, wie er hergestellt werden soll, hat man eine große Chance verpasst, Geld und Zeit zu sparen. Die Einführung von DFM ändert das.

Ohne einen starken Fokus auf DFM kann man große Probleme bekommen. Ein Teil, das nicht einfach ist, kann schwer zu fertigen sein. Dies kann zu Fehlern und Ausschuss führen. Die Verwendung spezieller Materialien oder sehr genauer Maße kann die Herstellungskosten eines Produkts in die Höhe treiben. Diese Herstellungsprobleme können zu Verzögerungen führen und Ihren Gewinn schmälern. Ich habe schon Projekte scheitern sehen, weil die Kosten für die Herstellung eines einzigen Teils zu hoch waren. Der ursprüngliche Entwurf sah auf dem Papier großartig aus, war aber in der Praxis ein großes Problem.

Ein gutes Design für den Fertigungsprozess funktioniert wie eine Brücke. Er verbindet das Design- und das Produktionsteam. Es stellt sicher, dass der Entwurf für den von Ihnen gewählten Fertigungsprozess optimiert ist. Das DFM-Verfahren verringert die Anzahl der später erforderlichen Konstruktionsänderungen. Weniger Änderungen bedeuten, dass Sie Ihr Produkt schneller auf den Markt bringen können. Das bedeutet auch, dass Ihr Team zufriedener sein wird. Der gesamte Prozess der Produktentwicklung wird einfacher.

Was sind die Hauptprinzipien des Designs für die Fertigung?

Um DFM gut durchzuführen, sollten Sie einige einfache Regeln befolgen. Diese Grundsätze der fertigungsgerechten Konstruktion helfen Ihnen, gute Konstruktionsentscheidungen zu treffen. Sie machen es dem Team, das das Produkt herstellen wird, leichter. Ich nenne sie die goldenen Regeln des intelligenten Produktdesigns. Diese Schlüsselprinzipien machen einen großen Unterschied darin, wie einfach und billig es ist, etwas herzustellen.

Die erste Regel lautet, weniger Teile zu verwenden. Wenn man weniger Teile hat, muss man weniger kaufen und weniger im Auge behalten. Außerdem wird der Montageprozess vereinfacht. Dadurch sinken die Herstellungskosten von Anfang an. Ein weiterer Grundgedanke der DFM-Prinzipien ist die Verwendung von Standardteilen, wenn dies möglich ist. Sonderanfertigungen kosten viel Geld und brauchen viel Zeit, um beschafft zu werden. Die Verwendung gängiger Schrauben, Bolzen und Halterungen macht die Herstellung Ihres Produkts immer einfacher. Außerdem wird dadurch der Herstellungs- und Montageprozess vereinfacht. Diese Grundsätze der fertigungsgerechten Konstruktion bilden die Grundlage für Ihre Arbeit.

Im Folgenden finden Sie einige der wichtigsten DFM-Grundsätze, die Sie bei Ihrer Arbeit unterstützen sollen.

Wie funktioniert der DFM-Prozess eigentlich?

Der Prozess der fertigungsgerechten Konstruktion besteht nicht nur aus einem Schritt. Es handelt sich um eine Gruppe von Schritten und Prüfungen, die während der Produktentwicklung stattfinden. Er beginnt, sobald Sie eine Idee für einen ersten Entwurf haben. Der erste Schritt besteht darin, Ihre Designer und Fertigungsexperten miteinander ins Gespräch zu bringen. Dieses DFM-Team wird von Anfang bis Ende zusammenarbeiten.

Als nächstes führt das Team eine DFM-Analyse durch. Es betrachtet das Produktdesign und stellt schwierige Fragen. Können wir dieses Teil herstellen? Gibt es einen einfacheren Weg? Welche Probleme könnten auftauchen? Bei dieser Entwurfsprüfung werden DFM-Werkzeuge wie spezielle Computerprogramme oder einfache Checklisten eingesetzt. Diese Hilfsmittel helfen ihnen, potenzielle Probleme mit der Herstellbarkeit zu erkennen. Das Ziel dieser DFM-Analyse ist es, diese Probleme zu finden, solange sie noch billig und einfach zu beheben sind. Die DFM zielt darauf ab, die Herstellung zu verbessern.

Bei der DFM-Analyse prüft das Team alles. Sie sehen sich die Form der Teile, die gewählten Materialien und die Maße an. Sie prüfen den gesamten Plan für die Herstellung und Montage. Das Ergebnis dieser DFM-Analyse ist eine Liste von Vorschlägen. Die Konstrukteure nutzen diese Informationen dann zur Optimierung des Entwurfs. Dieses Muster des Entwerfens, Überprüfens und Verbesserns setzt sich fort, bis der Entwurf für eine einfache Herstellung optimiert ist. So sieht eine gute DFM-Praxis aus.

Kann DFM meinen Fertigungsprozess wirklich vereinfachen?

Ja, das kann sie. Dies ist eines der Hauptziele des DFM. Wenn der Herstellungsprozess einfach ist, ist er billiger. Er ist auch schneller und zuverlässiger. Wenn Sie Produkte unter Berücksichtigung des DFM entwerfen, nehmen Sie aktiv schwierige Schritte aus dem Produktionsprozess heraus. Sie machen den Menschen, die Ihr Produkt tatsächlich herstellen, das Leben leichter.

DFM hilft in mehrfacher Hinsicht. Erstens wird durch die Vereinfachung des Entwurfs die Anzahl der für die Fertigung und Montage erforderlichen Schritte verringert. Weniger Schritte bedeuten weniger Möglichkeiten für Fehler. Das bedeutet auch, dass der Montageprozess schneller ist. Dies kann direkt zur Erhöhung der Fertigungsgeschwindigkeit beitragen. Zweitens zwingt DFM Sie dazu, einfache, wiederholbare Fertigungsverfahren einzusetzen. Es zwingt Sie, Teile zu entwerfen, die mit normalen Werkzeugen und Maschinen hergestellt werden können. Dies ist ein Hauptbestandteil des fertigungsgerechten Designs oder DFM.

Wenn Sie die Fertigung mit DFM rationalisieren, fällt auch weniger Abfall an. Sie verwenden Materialien auf bessere Weise. Sie haben weniger Teile, die weggeworfen werden. Das spart nicht nur Geld. Es ist auch besser für unseren Planeten. Das Ziel eines guten DFM-Plans ist es, einen optimalen Entwurf zu erstellen. Dieser Entwurf sollte alle Schritte zur Herstellung ohne Probleme durchlaufen. So werden Probleme beseitigt, bevor sie überhaupt entstehen können.

Was sind die Hauptvorteile von DFM?

Wenn Sie die DFM-Praktiken ständig anwenden, werden Sie großartige Ergebnisse sehen. Dabei geht es um weit mehr als nur darum, die Herstellung von Produkten zu erleichtern. Ein guter DFM-Plan kann Ihr gesamtes Unternehmen besser machen. Ich habe gesehen, wie Unternehmen viel mehr Geld verdient haben, nur weil sie sich ernsthaft mit ihrem Design for Manufacturing und ihrem Designplan beschäftigt haben.

Die erste positive Auswirkung ist eine Kostensenkung. Indem Sie die Herstellung eines Produkts vereinfachen, senken Sie direkt die Kosten für Arbeiter, Materialien und die Fabrik. Diese niedrigeren Herstellungskosten bedeuten, dass Sie Ihr Produkt entweder billiger verkaufen oder mehr Gewinn machen können. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass Ihr Produkt schneller auf den Markt kommt. Ein Produkt, das für eine einfache Herstellung konzipiert ist, durchläuft den Produktionsprozess viel schneller. Es gibt weniger Verzögerungen und Probleme, die behoben werden müssen.

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile von DFM:

• Niedrigere Herstellungskosten: Ein einfacheres Design, die Verwendung von Gleichteilen und die Auswahl der richtigen Materialien führen zu einer kostengünstigeren Herstellung.
• Kürzere Markteinführungszeit: Ein reibungsloser Fertigungsprozess mit weniger Überraschungen bedeutet, dass Sie Ihr Produkt schneller zum Kunden bringen.
• Bessere Produktqualität: Bei einfachen Entwürfen mit weniger Teilen kann oft weniger schief gehen. DFM führt zu Produkten, auf die man sich verlassen kann.
• Bessere Teamarbeit: DFM sorgt dafür, dass die Entwicklungs- und Fertigungsteams zusammenarbeiten. Dadurch werden Mauern zwischen den Gruppen abgebaut und sie arbeiten als Team zusammen.

Wie beginnen Sie mit dem Design für die Fertigung?

Der Einstieg in das DFM muss nicht schwierig sein. Sie können mit kleinen Schritten beginnen. Der wichtigste Schritt bei der Einführung des fertigungsgerechten Designs besteht darin, schon in einem frühen Stadium der Entwicklung mit dem Gespräch zu beginnen. Bringen Sie Ihre Konstruktionsingenieure und Ihre Fertigungsexperten in einen gemeinsamen Raum. Lassen Sie sie die allerersten Zeichnungen und Ideen gemeinsam betrachten.

Erstellen Sie einen einfachen Satz von Gestaltungsrichtlinien. Dies kann eine Checkliste auf einer Seite sein. Sie könnte Fragen enthalten wie: Können wir weniger Teile verwenden? Verwenden wir gängige Schrauben? Ist für die Herstellung dieses Teils ein spezielles Werkzeug erforderlich? Diese DFM-Richtlinien geben Ihrem Team einen gemeinsamen Plan, mit dem es arbeiten kann. Stellen Sie sicher, dass jede Person, die an der Entwicklung eines Produkts beteiligt ist, diese grundlegenden DFM-Prinzipien versteht.

Sie sollten Ihr Team auch schulen. Informieren Sie Ihre Konstrukteure über die verschiedenen Fertigungsverfahren, die ihnen zur Verfügung stehen. Wenn ein Konstrukteur versteht, wie ein Teil hergestellt wird, kann er bessere Entscheidungen treffen. Sie beginnen, wie ein Fertigungsexperte zu denken. Der Aufbau dieses gemeinsamen Wissens ist sehr wichtig, um DFM effektiv in die Arbeitsweise Ihres Unternehmens zu integrieren. Auf diese Weise können Sie ein großartiges DFM-Programm aufbauen.

Verändert die Additive Fertigung das Design für die Fertigung?

Ja, das tut es, und zwar in großem Stil. Die additive Fertigung, die viele Menschen als 3D-Druck bezeichnen, ändert einige der alten DFM-Regeln. Bei alten Herstellungsmethoden, wie dem Schneiden von Metall, wird oft Material abgetragen. Auf diese Weise lassen sich komplexe Formen nur schwer und kostspielig herstellen. Bei der additiven Fertigung werden die Teile jedoch Schicht für Schicht aufgebaut. Dadurch ergeben sich neue und aufregende Möglichkeiten.

Daraus hat sich ein neuer Studienbereich entwickelt, der als Design for Additive Manufacturing (DFAM) bezeichnet wird. Mit DFAM kostet die Herstellung komplexer Teile fast nichts mehr. Sie können komplexe Formen auf der Innenseite eines Teils herstellen. Oder man kann viele Teile zu einem einzigen, komplexen Teil zusammenfügen. Das wäre auf andere Weise unmöglich zu fertigen. Das Ziel des DFM ist immer noch das gleiche. Das Ziel besteht darin, die Fertigung so gut wie möglich zu gestalten. Aber die genauen Regeln, die Sie befolgen, ändern sich.

Ein wichtiger DFM-Grundsatz ist zum Beispiel, weniger Teile zu verwenden. Die additive Fertigung ist in dieser Hinsicht sehr gut. Man kann eine Gruppe von 10 verschiedenen Teilen nehmen und sie als ein einziges Teil drucken. Das macht den Fertigungs- und Montageprozess viel, viel einfacher. Aber man muss auch über neue Dinge nachdenken. Man muss sich Gedanken über Stützstrukturen und die Richtung des Drucks machen. Die Werkzeuge sind also unterschiedlich, aber der Grundgedanke des DFM ist derselbe. Der Grundgedanke ist, dass man für den jeweiligen Fertigungsprozess entwerfen muss. Das ist immer noch sehr wichtig.

Welche häufigen Fehler schaden einem guten DFM-Plan?

Selbst wenn man sein Bestes gibt, kann etwas schief gehen. Ich habe ein paar häufige Fehler gesehen, die einen DFM-Plan schwächen können. Der größte Fehler ist, zu lange zu warten. Wenn Sie Ihre DFM-Analyse durchführen, nachdem die Entwurfsphase fast abgeschlossen ist, ist es zu spät. Die Kosten für Änderungen sind hoch. Die Leute wollen nicht zurückgehen und von vorne beginnen. Ein erfolgreiches DFM beginnt gleich am ersten Tag.

Ein weiterer Fehler ist, dass die Leute nicht miteinander reden. DFM ist eine Teamarbeit. Wenn die Konstrukteure und die Fertigungsexperten nicht miteinander reden, wird der Prozess scheitern. Oder wenn sie einander nicht zuhören, wird er ebenfalls scheitern. Der DFM-Prozess muss eine Partnerschaft sein, in der man sich gegenseitig respektiert. Die Konstrukteure müssen bereit sein, Ideen zu hören. Und das Fertigungsteam muss hilfreiche Ratschläge geben. Diese Verbindung zwischen dem Design- und dem Fertigungsprozess ist sehr wichtig.

Schließlich ist es ein Fehler, nicht über die gesamte Lebensdauer der Produktherstellung nachzudenken. Beim DFM geht es nicht nur um das erste Mal, dass Sie etwas herstellen. Es geht auch um den Entwurf für die Montage, die Prüfung, den Versand und die spätere Reparatur. Bei einem Six-Sigma-Konzept beispielsweise wird die Qualität über einen langen Zeitraum hinweg berücksichtigt. Ein guter DFM-Prozess berücksichtigt all diese Dinge. Wie einfach ist es, das Produkt zu reparieren? Wie können wir die Lieferung billiger machen? Ein wirklich effektives DFM betrachtet das gesamte Bild. All diese Dinge wirken sich auf die fertigungsgerechte Konstruktion aus.

Wie kann ich sicherstellen, dass mein DFM-Prozess zu einem besseren Endprodukt führt?

Das Endziel des DFM ist nicht nur ein billigeres Produkt. Es ist auch ein besseres Produkt. Um dies zu erreichen, muss Ihr DFM-Prozess von Anfang an auf Qualität ausgerichtet sein. Ein guter DFM-Prozess sollte sicherstellen, dass der Entwurf nicht nur einfach herzustellen ist. Er muss auch stabil sein und lange Zeit gut funktionieren. Dieser ganzheitliche Ansatz beim Produktdesign ist sehr wichtig.

Nutzen Sie Ihren DFM-Prozess, um Fehler bei der Herstellung Ihres Produkts unmöglich zu machen. Dies wird manchmal als "Poka-Yoke" bezeichnet. Sie können Konstruktionsmerkmale verwenden, die verhindern, dass die Teile falsch zusammengesetzt werden. Verwenden Sie zum Beispiel ein Lochmuster, das nicht auf allen Seiten gleich ist. Dadurch kann ein Teil nur auf eine Weise aufgesetzt werden. Diese kleinen Designentscheidungen, die durch DFM gesteuert werden, bedeuten weniger Fehler am Fließband. Dies führt zu einem qualitativ hochwertigeren Produkt für den Kunden.

Und schließlich sollten Sie immer weiter lernen. Nachdem Sie ein Produkt hergestellt haben, gehen Sie zurück und schauen Sie, wie es gelaufen ist. Welche Teile Ihres DFM-Prozesses haben gut funktioniert? Was hat nicht funktioniert? Was könnten Sie beim nächsten Mal besser machen? Diese Art der Rückmeldung ist es, die ein gutes DFM-Programm zu einem großartigen Programm macht. Es hilft Ihnen, Ihre DFM-Richtlinien zu verbessern. Außerdem wird dadurch die Zusammenarbeit zwischen Ihren Entwicklungs- und Fertigungsteams im Laufe der Zeit verbessert. Durch diese ständige Verbesserung trägt DFM dazu bei, dass Sie nicht nur ein großartiges Produkt entwickeln, sondern viele davon. Auf diese Weise können Sie die Herstellbarkeit eines Produkts und seinen Erfolg sicherstellen.

Das Wichtigste zur Erinnerung

• Früh beginnen: Der beste Zeitpunkt, um über DFM nachzudenken, ist ganz am Anfang des Entwurfsprozesses. Das spart am meisten Geld und Zeit.
• Miteinander reden: Beim DFM geht es um das Gespräch zwischen Konstrukteuren und Fertigungsexperten.
• Halten Sie es einfach: Die besten Entwürfe sind in der Regel am einfachsten zu realisieren. Verwenden Sie so wenig Teile wie möglich und so viele gemeinsame Teile wie möglich. Dies ist eine der wichtigsten DFM-Ideen.
• Kennen Sie Ihren Prozess: Entwerfen Sie für Ihr genaues Herstellungsverfahren, egal ob es sich um Spritzguss, Metallschneiden oder additive Fertigung handelt.
• DFM spart Geld: Der größte Vorteil von DFM sind die niedrigeren Herstellungskosten. Dies führt zu einem Produkt, das mehr Geld einbringt.
• Denken Sie über die Fabrik hinaus: Ein gutes DFM denkt auch an Zusammenbau, Versand und Reparaturen. Dies trägt dazu bei, dass am Ende ein besseres Produkt entsteht. Dies ist das Ziel der fertigungsgerechten Konstruktion und Montage.