Dominando el Diseño para Ensamblaje (DFA): Principios clave y mejores prácticas

Los términos "diseño para fabricación y ensamblaje" (DFMA) y "diseño para ensamblaje" (DFA) se refieren a un conjunto de prácticas y principios que buscan adaptar las fases conceptuales y de diseño del desarrollo de producto al método de fabricación dado y de tal manera que asegure la facilidad y rentabilidad de producción y ensamblaje.

Los marcos DFA han tomado varias formas a lo largo de las décadas, comenzando en serio durante los años 70. Un desarrollo pionero fue el Método de Evaluación de Ensamblaje (AEM) de Hitachi, que usó un estándar de pérdida de puntos para calificar la facilidad de ensamblaje para un producto particular (para ensamblaje automático, en particular). El concepto de "diseño para ensamblaje" como lo conocemos hoy se acuñó en 1977, estableciendo criterios y estrategias para determinar si un producto dado es un candidato adecuado para ensamblaje automatizado, así como el sistema de ensamblaje ideal y grado de automatización.

Diseñar una pieza para ensamblaje puede coincidir con mejorar su funcionalidad, calidad y consistencia. Además, adherirse a principios de diseño para ensamblaje puede ayudar a reducir equipos de producción necesarios e inventario de piezas (en muchos casos, estos beneficios secundarios en realidad se vuelven un punto de venta más significativo que los costos de ensamblaje reducidos). Seguir directrices DFA también puede ayudar a resaltar problemas de diseño potenciales temprano en el ciclo del producto —lo que puede ayudar a agilizar el proceso de prototipado y reducir aún más gastos de producción.

Aquí tienes una guía rápida sobre cómo empezar a incorporar principios DFA en tus procesos de desarrollo de producto:

Minimiza el conteo de piezas

La regla número uno del DFA: combina piezas siempre que sea posible siempre que no afecte la viabilidad de la pieza. Conteos de piezas más bajos pueden llevar a ensamblaje final más rápido.

Sin embargo, minimizar el conteo de piezas no es lo mismo que eliminar características de la pieza. Lejos de eso, de hecho —esta práctica puede ser útil para reducir el número de sujetadores necesarios y eliminar costos de mano de obra innecesarios.

Incorpora sujetadores en el diseño de la pieza

Una forma específica de reducir el conteo de piezas es incorporar sujetadores directamente en la pieza misma (en lugar de requerir tornillos, pernos u otros componentes adicionales). Encajes a presión y bisagras vivas son dos plantillas comunes de diseño para ensamblaje para sujetadores que no requieren herramientas adicionales ni equipo especial para construir. Los tornillos y sujetadores pueden ser una necesidad para piezas y aplicaciones particulares, pero, en general, deberían eliminarse si es posible.

Presta atención a la simetría

Una directriz general cuando se trata de simetría y ensamblaje: las piezas deberían ser simétricas para que sean fáciles de orientar durante el proceso de ensamblaje, o deberían ser visiblemente asimétricas para que puedan identificarse y orientarse fácilmente.

Evita diseñar piezas para zurdos o diestros (ya que esto podría esencialmente duplicar tus necesidades de herramientado), incluso si esto lleva a características obsoletas o innecesarias que no interfieren de otra manera con la función de la pieza.

Haz imposible instalar piezas incorrectamente

Incluir características auto-alineantes entre las piezas que previenen que diferentes componentes se unan incorrectamente es otra forma de aumentar la eficiencia del proceso de ensamblaje.

Los sujetadores son notorios por requerir significativa mano de obra de ensamblaje. Como tal, asegurar que la orientación de cada pieza sea fácil de determinar es crítico para mantener el ensamblaje rápido y rentable. Algo tan simple como una muesca en una pieza redonda puede hacer mucho para agilizar el proceso.

Optimiza tus tolerancias

El mecanizado y equipos de herramientado modernos son capaces de lograr tolerancias increíblemente ajustadas. Sin embargo, no todos los productos se beneficiarán de tales estándares estrictos —el costo de mecanizar piezas y herramientas con tolerancias tan precisas puede volverse increíblemente costoso y consumir mucho tiempo, deshaciendo cualquier beneficio de costo o eficiencia.

Ensamblajes con múltiples piezas mecanizadas a tolerancias extremadamente ajustadas también aumentan el riesgo de problemas de rendimiento si uno o más de los componentes está fuera de especificación. Permitir que tus tolerancias se aflojen un poco a menudo ayuda a reducir costos y mejorar la resiliencia de tus diseños al mismo tiempo.

Diseña usando piezas COTS

Las piezas comerciales estándar (COTS) son, como su nombre sugiere, piezas que puedes comprar de un proveedor —en lugar de fabricarlas tú mismo. Piezas COTS comunes incluyen componentes como envoltorios, resortes, engranajes, pasadores, sensores y más. Estas piezas están bastante estandarizadas, y la mayoría de trabajadores de ensamblaje y soluciones de ensamblaje automatizado entienden lo que se requiere para usarlas y ensamblarlas.

Mantener tus necesidades de mecanizado y fabricación personalizadas al mínimo ayuda a agilizar el proceso de diseño, mientras también reduce barreras para adquirir inventario adecuado y materias primas o componentes. Este beneficio es especialmente valioso para piezas que pueden ver aumentos de demanda en el futuro.

Usa las mismas herramientas en todos los ensamblajes

Usar una sola herramienta para todo el ensamblaje —o mejor aún, para toda la línea de productos— puede mejorar la eficiencia energética, de mano de obra y de costo tanto del ensamblaje como del desensamblaje.

Si un ensamblaje usa diferentes tipos de tornillos o sujetadores en diferentes secciones, cada tipo de sujetador adicional requerirá una herramienta adicional durante el proceso de ensamblaje. No mezcles cabezas hexagonales con cabezas de zócalo cuando una u otra servirá.

Descubre la forma segura de asegurar que tus piezas cumplan directrices DFA

La aplicación efectiva de principios de diseño para fabricación y ensamblaje es crítica en el mundo bajo demanda de hoy. Sin embargo, aprovechar la gama completa de beneficios que brindan las directrices DFMA a menudo requiere hacer malabares con muchos factores —incluyendo selección y uso de software de diseño, requisitos técnicos de una aplicación, consideraciones ambientales, selección y abastecimiento de materiales, restricciones presupuestarias, plazos ajustados y más.

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