Desain untuk Manufaktur (DFM): 3 Wawasan Kunci untuk Mengurangi Biaya dan Mempercepat Produksi

DFM adalah singkatan dari design for manufacturing dan merupakan bagian dari proses pengembangan produk yang dimulai saat desain Anda beralih dari pengembangan prototipe ke pengenalan produk baru. Ketika dilakukan dengan benar, ini dapat secara signifikan menurunkan waktu dan biaya manufaktur dan produksi Anda. Dalam artikel ini, kita membahas tiga hal kunci yang perlu Anda ketahui tentang DFM dan bagaimana itu mempengaruhi kemanfaatan manufaktur produk Anda.

Apa itu DFM dan mengapa itu penting?

Desain untuk manufaktur (DFM) adalah praktik merancang produk dengan bagian dan rangkaian yang mudah diproduksi massal dan dirangkaikan. Ini adalah tingkat berikutnya dari desain produk yang diperlukan untuk membuat produk diproduksi secara hemat biaya. Sebagian besar insinyur berpengalaman, karena tahun pengalaman manufaktur, membangun beberapa pekerjaan desain untuk manufaktur ke dalam tahap awal namun, proses secara keseluruhan sangat rinci sehingga upayanya memerlukan tahap sendiri. Ada waktu yang tepat untuk melakukan DFM, dan ini dapat cukup mahal ketika dilakukan terlambat dalam proses pengembangan produk. Secara umum, waktu yang tepat untuk desain manufaktur adalah setelah pengembangan konsep ditetapkan, beberapa putaran prototipe dibuat, dan cukup pengujian diselesaikan di mana tim teknis yakin dengan desain.

Bagaimana melakukan analisis DFM?

• Tinjau dan pahami niat desain.
• Pilih bahan yang memenuhi persyaratan desain sambil tetap mempertimbangkan semua proses yang menambah biaya.
• Tentukan proses manufaktur akhir untuk setiap bagian berdasarkan geometri bagian dan volume yang diyakini.
• Desain bagian sehingga ukuran stok yang dipilih meminimalkan penghapusan material untuk mengurangi waktu penggerindaan.
• Tinjau toleransi dengan hati-hati untuk memastikan fit, form, dan fungsi yang tepat dan tentukan toleransi yang longgar mungkin. Toleransi harus mengizinkan produk yang baik yang dapat diproduksi menggunakan metode manufaktur yang dipilih.
• Tinjau kompleksitas (biaya) satu bagian dibandingkan waktu rangkaian untuk rangkaian multi-bagian.
• Untuk bagian injeksi plastik, tinjau ketebalan dinding, sudut draft, tulang, dan tekstur untuk keseragaman dan konsistensi dalam proses cetak.
• Tinjau desain rangkaian dengan perhatian yang cermat pada urutan rangkaian, jumlah bagian, dan waktu rangkaian yang diperlukan.
• Minimalkan jumlah ukuran perangkat keras yang berbeda, sehingga mengurangi alat yang diperlukan.
• Minimalkan jumlah fixture dan jig rangkaian yang diperlukan.
• Toleransi bagian untuk pengukuran yang mudah selama inspeksi masuk. Coba mencegah bagian perlu dibelah saat diukur
• Ketika produk mengandung elektronik, tinjau persyaratan keselamatan untuk baik proses rangkaian dan penggunaan akhir oleh pelanggan.
• Tinjau labeling produk yang tepat untuk meminimalkan risiko dan mematuhi persyaratan regulasi dan industri.

Apa faktor kunci yang mempengaruhi desain untuk manufaktur?

Proses manufaktur

Satu hal yang paling mempengaruhi desain produk adalah proses yang diperlukan untuk memproduksi. Jika Anda dengan hati-hati merancang bagian mesin untuk meminimalkan jumlah pengaturan, ini dapat menjaga biaya rendah. Misalnya, jika semua penggerindaan terjadi di satu sisi, ini menghilangkan kebutuhan untuk melepas dan memindahkan ulang ke sisi lain, sehingga mengurangi waktu dan biaya tenaga kerja. Hal lain yang dapat meminimalkan biaya bagian mesin adalah jumlah pergantian alat yang diperlukan untuk memproduksinya. Misalnya, jika semua radius sama dan cukup besar, Anda dapat menggunakan endmill yang sama untuk menghapus material dan menghasilkan filet di sudut, menghilangkan kebutuhan pergantian alat. Juga, menggunakan lubang yang sama atau lubang yang ditap di seluruh bagian akan meminimalkan pergantian alat. Opsi lain selama DFM adalah untuk menghilangkan operasi sekunder yang memerlukan memindahkan bagian ke mesin lain. Seperti ketika bagian lathe memiliki detail yang diselesaikan pada mesin milling atau mesin EDM (Electrical Discharge Machining). Dengan kemajuan pusat penggerindaan CNC dan penambahan mesin sumbu keempat dan/atau kelima, ini telah menjadi kurang faktor, meskipun tidak semua bengkel memiliki mesin yang lebih baru ini.

Jumlah bagian

Tidak mengejutkan bahwa cara tercepat untuk mengurangi biaya adalah mengurangi jumlah bagian berbeda yang diproduksi. Tergantung pada fungsi dan kebutuhan pengguna ini mungkin tidak mungkin, tetapi ada beberapa strategi untuk menurunkan jumlah bagian tanpa mengorbankan kualitas produk. Beberapa bagian mungkin dapat digabungkan dari beberapa bagian kecil menjadi satu bagian plastik besar. Demikian pula, rangkaian modular memungkinkan Anda menambahkan tambahan ke berbagai model produk tanpa meningkatkan produksi bagian untuk semua unit. Lihat komponen dan lihat apakah Anda dapat menggunakan bagian yang sama di beberapa tempat, seperti menggunakan bagian yang sama untuk kedua setengah casing luar. Dengan memproduksi volume yang lebih tinggi dari satu bagian daripada jumlah kecil dari dua bagian Anda dapat secara dramatis memotong harga per potongan. Ini juga dapat mempengaruhi biaya inspeksi dan rangkaian karena Anda tidak akan memiliki kertas kerja dan kontrol kualitas untuk bagian terpisah.

Volume penjualan yang diyakini

Volume penjualan yang diyakini memainkan peran dalam menentukan produksi bagian. Jika volume produksi cukup tinggi, mungkin masuk akal untuk mempertimbangkan molding atau casting bagian. Sementara kedua proses ini melibatkan biaya tooling yang besar, Anda dapat mengurangi harga per potongan dengan mengamortisasi biaya tooling selama umur produk. Dalam beberapa kasus, bagian volume tinggi mungkin pada awalnya dikerjakan, selama beberapa bulan, untuk memungkinkan desain untuk menstabilkan. Jika tidak ada perubahan desain bagian, metode produksi mungkin bertransisi ke molding atau casting sebagai program pengurangan biaya.

Persyaratan finishing

Persyaratan finishing sebuah bagian juga mempengaruhi desain untuk manufaktur. Banyak finishing yang tersedia berdasarkan bahan dan faktor lingkungan. Misalnya, bagian logam akan memerlukan setidaknya satu operasi sekunder untuk diselesaikan. Opsi termudah adalah stainless steel yang hanya memerlukan proses pembersihan yang disebut passivation. Dengan bagian aluminium, pilihan banyak, dengan anodizing dalam beberapa warna, hard anodizing, nickel plating, painting, dan powder coating yang paling populer.

Toleransi yang diperlukan

Toleransi menguraikan variasi apa saja dalam dimensi produk yang diizinkan sebelum mengorbankan fungsi produk. Meninjau toleransi adalah aspek yang diperlukan dari proses desain manufaktur. Toleransi sebuah bagian mempengaruhi tidak hanya harga tetapi juga rangkaian dan fungsi produk. Bagian harus ditoleransi untuk memastikan bahwa mereka pasir bersama-sama dan berfungsi dalam rentang yang disediakan pada cetak biru. Jumlah dimensi yang berlebihan atau toleransi yang sangat ketat pada bagian dapat menyebabkan inspeksi memakan waktu lebih lama dan lebih mahal. Toleransi yang lebih ketat juga lebih mahal untuk diproduksi dan mengakibatkan tingkat kegagalan bagian yang lebih tinggi. Bagian harus ditoleransi sehingga dapat diverifikasi dengan mudah saat diperiksa. Ada juga masalah biaya jika toleransi memerlukan peralatan khusus untuk diproduksi atau diperiksa. Berita baik adalah dengan munculnya pusat penggerindaan CNC toleransi yang lebih ketat hampirlah menjadi hal yang wajar. Biasanya, +/- .005″ dulu menjadi standar tetapi sekarang +/- .003″ tidak lebih mahal karena presisi pusat penggerindaan.

Seleksi material

Seleksi material menentukan tidak hanya biaya bahan mentah tetapi juga laju makan penggerindaan (waktu). Dengan banyak produk hari ini yang elektromekanis, desain papan sirkuit cetak dan seleksi komponen adalah kritikal. Pertimbangan yang hati-hati terhadap ketersediaan komponen; obsolesensi adalah masalah yang mahal. Persyaratan transfer panas komponen dapat mempengaruhi kinerja dan fungsi banyak papan elektronik. Analisis termal dan keselamatan juga merupakan aspek dari tinjauan DFM elektronik. Tinjauan verifikasi kinerja produk diperlukan untuk memastikan keselamatan perakit. Sementara ini berkaitan dengan perangkat keras, pembuatan perangkat lunak umumnya mendapatkan tinjauan yang dekat dan beberapa pembaruan. Pengujian dan sertifikasi produk dapat memiliki dampak signifikan terhadap biaya namun, mereka biasanya sertifikasi satu kali (CE atau UL).

Proses rangkaian

Dengan biaya tenaga kerja, Anda perlu mempertimbangkan waktu rangkaian yang diperlukan. Jika menyederhanakan bagian mengubah satu bagian menjadi beberapa bagian, yang memerlukan rangkaian, seseorang perlu menimbang penghematan biaya terhadap waktu rangkaian yang ditambahkan dan perangkat keras yang diperlukan. Semakin sederhana produk untuk dirangkaikan, semakin hemat biaya itu akan menjadi. Selain itu, pindah ke satu bagian yang rumit mungkin menghemat uang jika itu menghilangkan kebutuhan akan fixture atau jig penyelarasan. Semua faktor ini perlu dievaluasi selama DFM.

Sulit untuk mencakup semua tugas dan nuansa proses DFM dalam satu artikel. Memahami bahwa proses tidak dapat dimulai sampai Anda membuat prototipe dan melakukan pengujian yang cukup adalah inti kunci. Yang lain adalah bahwa proses ini ketat dan multitahap, memerlukan pekerjaan desain terintegrasi yang hati-hati yang dilakukan oleh insinyur yang terbiasa dengan proses fabrikasi yang diantisipasi. Saat melakukan desain untuk manufaktur, tidak ada yang menggantikan pengalaman. Jika Anda tidak yakin cara memulai atau ingin saran ahli tentang merancang alat Anda, hubungi kami dan kami akan senang membantu.