Die Bedeutung von Design for Manufacturing

Warum ist Design for Manufacturing wichtig?

Kostensenkung: Rund 70 % der Herstellungskosten eines Produkts lassen sich auf Designentscheidungen wie die Auswahl von Materialien und Produktionsverfahren zurückführen. Die restlichen 30 % der Kosten entfallen auf Produktionsentscheidungen wie Prozessplanung und Werkzeugauswahl. Die Konzentration auf die Optimierung des Designs reduziert die Herstellungskosten.‍

Rationalisierte Skalierung der Produktion: Die Schwierigkeit bei der Hardwareentwicklung liegt in der Skalierung vom Prototyp zur Produktion. Die Berücksichtigung von DFM bereits zu Beginn des Produktentwicklungszyklus reduziert den Aufwand für Neukonstruktionen, verbessert die Produktqualität und verkürzt die Zeit bis zur Markteinführung.

Grundlagen für ein effektives Design for Manufacturing

Standardisierung: Die Standardisierung senkt die Kosten, indem sie Anforderungen an den Lagerbestand und die Skalierung reduziert. Hier finden Sie einige Möglichkeiten, wie Sie die Standardisierung vorantreiben können:

• Entwerfen Sie Teile, die innerhalb eines Produkts wiederverwendet oder zwischen Produktlinien ausgetauscht werden können.
• Standardisieren Sie Ihre Hardware innerhalb Ihrer Produkte, um den Lagerbedarf zu verringern.
• Gestalten Sie Ihre Entwürfe modular, um Produktänderungen oder Umgestaltungen zu vereinfachen.
• Verwenden Sie nach Möglichkeit Standardkomponenten anstelle von Sonderanfertigungen.

Einfaches Design: Die Vereinfachung Ihres Designs verringert den Zeit- und Lageraufwand für die Herstellung Ihres Produkts, was sich auf die Kosten auswirkt. Um Ihr Produkt zu vereinfachen, können Sie:

• Montageschritte und Lagerbestände durch die Herstellung multifunktionaler Teile minimieren.
• Angepasste Designs oder Schnellverschlüsse wie Schnappverbindungen verwenden. Befestigungstechniken wie Verschrauben oder Verkleben dauern länger und erfordern einen höheren Lagerbestand.
• Testen Sie Ihre verbesserten Entwürfe schnell mit 3D-gedruckten Prototypen.
  

Ausrichtung und Compliance: Fehler bei der Ausrichtung können Teile oder Geräte beschädigen, den Ertrag verringern oder sogar zu einem Stillstand von Anlagen führen. Passen Sie Ihre Entwürfe an, um Abweichungen, Ausrichtungsfehler und Toleranzüberschreitungen zu berücksichtigen, indem Sie eine der folgenden Maßnahmen ergreifen:

• Lösen Sie Montageprobleme, indem Sie analysieren, wie sich die Toleranzen auf Ihre Baugruppe auswirken.
• Konstruieren Sie integrierte Teilemerkmale, um die Ausrichtung während der Montage zu erleichtern.
• Fügen Sie Verjüngungen oder Fasen hinzu, um die Komponenten während der Montage einfacher zusammenzufügen.
  

Verringerung der Rüstzeit: Verringern Sie die Rüstzeit, indem Sie die Anzahl der für ein Teil erforderlichen Arbeitsgänge reduzieren oder die Montageschritte durch 3D-gedruckte Vorrichtungen und verbesserte Arbeitsabläufe vereinfachen.

• Verringern Sie die Anzahl der für jedes Teil oder jede Baugruppe erforderlichen Rüstvorgänge oder Arbeitsabläufe pro Teil oder Baugruppe.
• Drucken Sie individuelle Werkstückhalterung, um die Rüstzeit zu verkürzen und die Mitarbeiter bei der Ausrichtung, Prüfung und Montage zu unterstützen.
• Überprüfen Sie, wo Ihre Fertigungslinie mit besseren Werkzeugen oder Arbeitsplätzen optimiert werden könnte.

Wie Sie Design for Manufacturing in Ihrem Unternehmen einführen

Kommunikation: Die Überarbeitung eines Produktdesigns ist keine Einbahnstraße. Arbeiten Sie bei der Überarbeitung und Verbesserung Ihres Designs mit den Mitarbeitern in der Produktion zusammen, da diese viele Probleme der Produktion aus erster Hand kennen!‍

Verfahren: Welches Herstellungsverfahren wäre für die Produktion am günstigsten? Additive oder subtraktive Fertigung oder Umformung? Gut konstruierte Teile sollten für ihren Herstellungsprozess optimiert sein und können diesen sogar nutzen, um eine Konstruktion weiter zu vereinfachen. Die Analyse des Verfahrens, mit dem jedes Teil hergestellt wird, kann zu einfacheren Einrichtungen und Verfahren führen, um die Kosten für die Teile zu senken.‍

Materialien: Die Auswahl des Materials kann sich auf Ihre Kosten, die Qualität der Teile und das Fertigungsverfahren auswirken. Welche Eigenschaften benötigt Ihr Teil? Wie viele Betriebszyklen sollte es überdauern? Gibt es bestimmte Gewichtsanforderungen? ‍

Infrastruktur: Wie ist Ihre Fertigungslinie aufgebaut und unterstützt? Genauso wie Sie ein Teiledesign für seinen Herstellungsprozess optimieren, können Sie Ihren Produktionsworkflow für die Fertigungsanlage optimieren.

Wie fügt sich der 3D-Druck in das Design for Manufacturing ein?

Wird die Additive Fertigung im DFM eingesetzt, liegt ihr wesentlicher Nutzen in der schnellen Iteration und Verbesserung. Sie steigert Ihre Produktivität, indem sie die Zeit und die Kosten für die Herstellung eines Teils reduziert – ganz gleich, ob es sich um einen Prototyp, ein Werkzeug oder ein Teil für die Endanwendung handelt. ‍

Prototypen: Der 3D-Druck ermöglicht schnelle Iterationen. So können Sie viele verschiedene Entwürfe frühzeitig und oft testen. Sie können durch die Entwürfe Ihrer Teile sowie Fertigungs- und Montagevorrichtungen gehen, um das Verfahren zu verfeinern und dadurch zu beschleunigen, die Kosten zu senken und den Ertrag zu steigern.‍

Werkzeuge: Der 3D-Druck Ihrer Werkzeuge verkürzt Ihre Anlaufzeiten in der Produktion, da die Vorlaufzeit für die Werkzeugherstellung entfällt. So können Sie ganz einfach konforme oder ergonomische Werkzeuge herstellen, die den Konturen des Werkstücks entsprechen. Genau wie beim Prototyping können Sie schnell mehrere Versionen eines Werkzeugs durchlaufen, um es vor der Implementierung in der Produktionslinie zu verfeinern.‍

Bauteil für die Endanwendung: Der 3D-Druck ist aufgrund spezifischer Konstruktionsanforderungen, die andere Fertigungsmethoden unrentabel machen, oftmals eine geeignete Alternative für zahlreiche Endanwendungen. Hierzu gibt es eine Reihe spezieller Designrichtlinien, die je nach genutztem Druckertyp variieren können. ‍

Möglichkeiten in der Additiven Fertigung: ‍

Suchen Sie nach Möglichkeiten in Ihren Produkt und in Ihrer Produktionslinie, um lange Vorlaufzeiten und hohe Herstellungskosten zu reduzieren. Begründen Sie, welche Teile oder Unterbaugruppen vom 3D-Druck profitieren, indem Sie die Rendite Ihrer Investition berechnen. Laden Sie Ihre Teile in die Eiger Software von Markforged hoch, um die Materialkosten und die Druckzeit zu ermitteln. ‍

Für jedes Teil gibt es immer einen Wendepunkt, an dem andere Fertigungsmethoden kostengünstiger werden. Vergleichen Sie die Werte für die Kosten pro Menge und die Zeit pro Menge, um festzustellen, wo Ihre Teile auf dieser Kurve liegen.

Kontaktieren Sie uns für eine kostenlose Beratung über mögliche Anwendungen und wie Markforged zu Ihrem Unternehmen passt.