L'importanza della progettazione per la produzione

Perché la progettazione per la produzione è importante?

Riduzione dei costi: circa il 70% dei costi di produzione di un prodotto può derivare da decisioni di progettazione come i materiali e il metodo di produzione. Il restante 30% dei costi è costituito da decisioni di produzione come la pianificazione del processo e la selezione degli utensili. Concentrandosi sull'ottimizzazione della progettazione si riducono i costi di produzione.‍

Scalabilità della produzione semplificata: la difficoltà nello sviluppo degli attrezzi deriva dal passaggio dal prototipo alla produzione. Considerare il DFM fin dall'inizio del ciclo di sviluppo del prodotto riduce il lavoro di riprogettazione, migliora la qualità del prodotto e accelera il time to market.

Fondamenti di una progettazione efficace per la produzione

Standardizzazione: la standardizzazione abbatte i costi grazie alla riduzione delle scorte e delle esigenze di scalabilità. Ecco alcuni modi per ragionare sulla standardizzazione delle parti:

• Progettare parti che possono essere riutilizzate all'interno di un prodotto o condivise tra linee di prodotto.
• Standardizzare gli attrezzi all'interno dei prodotti per ridurre le esigenze di inventario.
• Rendere modulari i progetti per semplificare le modifiche o le riprogettazioni dei prodotti.
• Utilizzare componenti standard anziché personalizzati, ove possibile.‍

Semplicità di progettazione: la semplificazione del progetto riduce il tempo e l'inventario necessari per la realizzazione del prodotto, il che si riflette sul suo costo. Per semplificare il prodotto, è possibile:

• Ridurre al minimo le fasi di assemblaggio e le scorte realizzando parti multifunzionali.
• Utilizzare l'allineamento progettato o metodi di fissaggio rapido come gli incastri a scatto. Le tecniche di fissaggio, come l'imbullonatura o l'incollaggio, richiedono tempi più lunghi per il fissaggio e un maggiore inventario.
• Testare rapidamente i progetti migliorati con prototipi stampati in 3D.
  

Allineamento e conformità: gli errori di allineamento possono danneggiare le parti o le attrezzature, riducendo la resa o addirittura causando l'arresto della linea. Modificare i progetti per tenere conto di sbavature, disallineamento e sovrapposizione di tolleranze eseguendo una di queste operazioni:

• Risolvere i problemi di assemblaggio analizzando come le tolleranze si impongono nell'assemblaggio.
• Progettare feature integrate delle parti per facilitare l'allineamento durante l'assemblaggio.
• Aggiungere rastremazioni o smussi per guidare i componenti durante le fasi di inserimento dell'assemblaggio.
  

Riduzione dei tempi di configurazione: ridurre i tempi di configurazione riducendo il numero di operazioni necessarie per ogni parte o semplificando le fasi di assemblaggio con attrezzature stampate in 3D e miglioramenti del flusso di lavoro.

• Ridurre il numero di configurazioni o rotazioni necessarie per ogni parte o assemblaggio.
• Stampare in 3D i sistemi di presa pezzo personalizzati per ridurre i tempi di configurazione e assistere gli operatori nelle operazioni di allineamento, ispezione e assemblaggio.
• Valutare dove la linea potrebbe essere migliorata con strumenti o postazioni di lavoro migliori.

Da dove cominciare con la progettazione per la produzione

Comunicazione: l'iterazione nella progettazione di un prodotto va in entrambe le direzioni. Lavorare con le persone all'interno del reparto per iterare e migliorare il progetto, perché spesso hanno sperimentato in prima persona molti dei problemi di produzione!

Processo: quale metodo di produzione sarebbe più conveniente per la produzione? Additivo, sottrattivo o di formatura? Le parti ben progettate dovrebbero essere ottimizzate per il processo di produzione, e possono persino trarre vantaggio da esso per semplificare ulteriormente il progetto. L'analisi del processo di produzione di ogni parte può portare a configurazioni e operazioni più semplici per ridurre il costo delle parti.‍

Materiali: la scelta dei materiali può influire sui costi, sulla qualità delle parti e sul metodo di produzione. Quali proprietà deve avere la parte da realizzare? Quanti cicli dovrebbe durare? Ci sono requisiti di peso? ‍

Infrastruttura: come è configurata e supportata la linea di produzione? Così come si ottimizza la progettazione di una parte per il processo di produzione, è possibile ottimizzare il flusso di lavoro di produzione per il relativo impianto di produzione.

Come si inserisce la stampa 3D nella progettazione per la produzione?

Il valore chiave della produzione additiva utilizzata nel DFM risiede nell'iterazione rapida e nel miglioramento. La stampa 3D aumenta la produttività riducendo i tempi e i costi di realizzazione di una parte, indipendentemente se si tratta di un prototipo, un utensile o una parte finita. ‍

Prototipi: la stampa 3D consente un'iterazione rapida e consente di testare in anticipo e di sovente molti progetti diversi. È possibile eseguire cicli di progettazione sia delle parti che dei relativi dispositivi di produzione e assemblaggio per perfezionare il processo, rendendolo più economico, più produttivo e più veloce.‍

Strumentazioni: la stampa 3D degli utensili riduce i tempi di avvio della produzione eliminando i vincoli dei lead time per la fabbricazione degli utensili, semplificando la produzione di utensili conformi o ergonomici che si adattano ai contorni del pezzo da lavorare. Proprio come nel caso della prototipazione, è possibile iterare rapidamente più versioni di un utensile per perfezionarlo prima dell'implementazione nella linea.‍

Parti finite: la stampa 3D è un'opzione praticabile per alcune applicazioni finite, spesso a causa di requisiti di progettazione specifici che rendono proibitivi i costi di altri metodi di produzione. Si avvale di una serie di linee guida di progettazione, che possono variare a seconda del tipo di stampante utilizzata. ‍

Ricerca di opportunità di produzione additiva: ‍

Cercate opportunità sia all'interno del prodotto che nella vostra linea di produzione per ridurre i lunghi lead time e gli elevati costi di produzione. Motivate quali parti o sottoassiemi trarranno vantaggio dalla stampa 3D con il calcolo del ritorno sull'investimento (ROI). Caricate le parti nel software Eiger di Markforged per ottenere il costo del materiale e il tempo di stampa. ‍

Per una determinata parte c'è sempre un punto di inflessione in cui altri metodi di produzione diventano più economicamente vantaggiosi. Confrontate i valori del costo per quantità e del tempo per quantità per vedere dove si collocano le parti in questione lungo questa curva.

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