La importancia del diseño para la fabricación

¿Por qué es importante el diseño para la fabricación?

Reducción de costos: Alrededor del 70% de los costos de fabricación de un producto se pueden derivar de decisiones de diseño como los materiales y el método de fabricación. El 30% restante de los costos corresponde a decisiones de producción como la planificación de procesos y la selección de herramientas. Centrarse en la optimización del diseño reduce el costo de fabricación. ‍

Escalado optimizado de la producción: La lucha del desarrollo de hardware proviene de escalar del prototipo a la producción. Tener en cuenta DFM desde el comienzo del ciclo de desarrollo del producto reduce el trabajo de rediseño, mejora la calidad del producto y acelera el tiempo de comercialización.

Conceptos básicos del diseño eficaz para la fabricación

Estandarización: La estandarización reduce los costos al reducir el inventario y las necesidades de ampliación. A continuación, se muestran algunas formas de pensar en la estandarización de piezas:

• Diseñe piezas que puedan reutilizarse dentro de un producto o compartirse entre líneas de productos.
• Estandarice su hardware dentro de sus productos para reducir las necesidades de inventario.
• Haga que sus diseños sean modulares para simplificar los cambios o rediseños de productos.
• Utilice componentes estándar en lugar de componentes personalizados cuando pueda. ‍

Simplicidad de diseño: La simplificación de su diseño reduce el tiempo y el inventario necesarios para fabricar su producto, lo que se correlaciona con su costo. Para simplificar su producto, puede:

• Minimice los pasos de ensamblaje y el inventario mediante la fabricación de piezas multifuncionales.
• Utilice una alineación diseñada en el interior o métodos de sujeción rápidos como los ajustes a presión. Las técnicas de sujeción, que incluyen atornillar o pegar, requieren más tiempo para asegurar y requieren más inventario.
• Pruebe sus diseños mejorados rápidamente con prototipos impresos en 3D.
  

Alineación y cumplimiento: Los errores en la alineación pueden dañar las piezas o el equipo, reduciendo el rendimiento o incluso provocando el corte de la línea. Modifique sus diseños para tener en cuenta la inclinación, la desalineación y la acumulación de tolerancia mediante cualquiera de las siguientes acciones:

• Resuelva los problemas de ensamblaje analizando cómo se acumularán las tolerancias en su ensamblaje.
• Diseñe características de piezas integradas para ayudar con la alineación durante el ensamblaje.
• Agregue conos o chaflanes para guiar los componentes durante los pasos de inserción del ensamblaje.
  

Reducción del tiempo de configuración: Reduzca el tiempo de configuración reduciendo la cantidad de operaciones necesarias por pieza o simplificando los pasos de ensamblaje con accesorios impresos en 3D y mejoras en el flujo de trabajo.

• Reduzca la cantidad de configuraciones o rotaciones requeridas por pieza o ensamblaje.
• Imprima en 3D sujeciones de trabajo personalizadas para reducir el tiempo de configuración y ayudar a los trabajadores con la alineación, la inspección y el ensamblaje.
• Evalúe dónde se podría actualizar su línea con herramientas o estaciones de trabajo mejoradas.

Por dónde empezar con el diseño para la fabricación

Comunicación: La iteración en el diseño de productos va en ambos sentidos. ¡Trabaje con la gente en la planta para iterar y mejorar su diseño, porque a menudo han experimentado muchos de los problemas de producción de primera mano! ‍

Proceso: ¿Qué método de fabricación sería más rentable para la producción? ¿Aditivo, sustractivo o formador? Las piezas bien diseñadas deben optimizarse para su proceso de fabricación, e incluso pueden aprovecharlo para simplificar aún más un diseño. El análisis del proceso mediante el cual se fabrica cada pieza puede conducir a configuraciones y operaciones más simples para reducir el costo de la pieza. ‍

Materiales: Su elección de material puede afectar su costo, la calidad de la pieza y el método de fabricación. ¿Qué propiedades requiere tu parte? ¿Cuántos ciclos debería durar? ¿Hay requisitos de peso? ‍

Infraestructura: ¿Cómo está configurada y respaldada su línea de producción? Así como optimizaría el diseño de una pieza para su proceso de fabricación, puede optimizar su flujo de trabajo de producción para su instalación de fabricación.

¿Cómo se adapta la impresión 3D al diseño para la fabricación?

El valor clave de la fabricación aditiva tal como se utiliza en DFM radica en una rápida iteración y mejora. Aumenta su productividad al reducir el tiempo y el costo de fabricar una pieza, ya sea un prototipo, una herramienta o una pieza final. ‍

Prototipos: La impresión 3D permite una iteración rápida para que pueda probar muchos diseños diferentes temprano y con frecuencia. Puede recorrer los diseños tanto de sus piezas como de sus accesorios de fabricación y ensamblaje para refinar el proceso:hacerlo más barato, con mayor rendimiento y más rápido. ‍

Herramientas: La impresión 3D de sus herramientas reduce el tiempo de aceleración de la producción al eliminar las limitaciones de tiempo de espera para la fabricación de herramientas, lo que simplifica la producción de herramientas conformes o ergonómicas que coinciden con los contornos de la pieza de trabajo. Al igual que con la creación de prototipos, puede iterar rápidamente a través de múltiples versiones de una herramienta para refinarla antes de implementarla en la línea. ‍

Piezas de uso final: La impresión 3D es una opción viable para algunas aplicaciones de uso final, a menudo debido a requisitos de diseño específicos que hacen que otros métodos de fabricación tengan un costo prohibitivo. Viene con su propio conjunto de pautas de diseño, que pueden variar según el tipo de impresora utilizada. ‍

Buscando oportunidades de fabricación aditiva: ‍

Busque oportunidades tanto dentro de su producto como en su línea de producción para reducir los largos plazos de entrega y los altos costos de fabricación. Justificar qué piezas o subconjuntos se beneficiarán de la impresión 3D con cálculos de retorno de la inversión (ROI). Cargue sus piezas en el software Eiger de Markforged para obtener el costo del material y el tiempo de impresión. ‍

Para una pieza determinada, siempre hay un punto de inflexión en el que otros métodos de fabricación se vuelven más rentables. Compare los valores de costo por cantidad y tiempo por cantidad para ver dónde se ubican las piezas en cuestión a lo largo de esta curva.

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