O que é Design para Manufatura?
O Design para Manufatura (DFM - Design for Manufacturing) - ou Design para Montagem (DFA - Design for Assembly) - trata de integrar numa atividade comum o projeto do produto e o planejamento do processo de fabricação do mesmo. O objetivo é tornar a fabricação mais fácil e menos custosa já a partir da concepção/engenharia do produto. A importância do DFM é sublinhada pelo fato de que cerca de 70% dos custos de fabricação de um produto (custo de materiais, processamento e montagem) são determinados por decisões de projeto, com decisões de produção (como planejamento de processo ou seleção de máquina-ferramenta) responsável por apenas 20%.
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Um grupo de princípios ou diretrizes de projeto estruturado pode auxiliar o designer a reduzir o custo e a dificuldade de fabricar um item. Abaixo segue uma lista dessas regras.
Reduza o número total de peças.
A redução do número de peças em um produto é provavelmente a melhor oportunidade para reduzir os custos de fabricação. Menos partes implicam menos compras, estoque, manuseio, tempo de processamento, tempo de desenvolvimento, equipamentos, tempo de engenharia, dificuldade de montagem, inspeção de serviço, teste, etc. Em geral, isso reduz o nível de intensidade de todas as atividades relacionadas ao produto durante a sua vida inteira.
Uma parte que não precisa ter um movimento relativo em relação a outras partes, não precisa ser feito de um material diferente, ou uma parte que tornaria a montagem ou o serviço de outras partes extremamente difícil ou impossível, é um excelente objeto para a eliminação. Algumas abordagens para reduzir parte-contagem são baseados no uso de estruturas de uma peça e seleção de processos de fabricação, tais como injeção moldagem, extrusão, fundição de precisão e metalurgia do pó, entre outros.
Desenvolva um design modular.
O uso de módulos no design do produto simplifica as atividades de fabricação tais como inspeção, teste, montagem, compra, redesenho, manutenção, serviço e assim por diante. Uma razão é que os módulos agregam versatilidade à atualização do produto no processo de redesenho, ajudam a executar testes antes do final. O conjunto é montado e permite o uso de componentes padrão para minimizar as variações do produto. No entanto, a conexão pode ser um fator limitante ao aplicar esta regra.
Uso de componentes padrão.
Os componentes padrão são menos dispendiosos do que os itens customizados. A alta disponibilidade desses componentes reduz os prazos de entrega do produto. Além disso, seus fatores de confiabilidade estão bem verificados. Além disso, o uso de componentes padrão refere-se à pressão de produção para o fornecedor, aliviando em parte a preocupação da fábrica em cumprir os cronogramas de produção.
Design de peças para ser multifuncional.
As peças multifuncionais reduzem o número total de peças em um design, assim, obtendo os benefícios dados na regra 1. Alguns exemplos são uma parte para atuar como um elétrico condutor e como elemento estrutural, ou como elemento dissipador de calor e como elemento estrutural. Além disso, pode haver elementos que, além de sua função principal, possuem recursos de guia, alinhamento ou auto-fixação para facilitar a montagem e / ou superfícies reflexivas para facilitar a inspeção, etc.
Design de peças para uso múltiplo. Em uma empresa de fabricação, diferentes produtos podem compartilhar partes que foram projetadas para uso múltiplo. Essas partes podem ter as mesmas funções ou diferentes quando usadas em diferentes produtos. Para fazer isso, é necessário identificar as peças que são adequadas para uso múltiplo. Por exemplo, todas as peças usadas na empresa (compradas ou feitas) podem ser classificadas em dois grupos: o primeiro contendo todas as peças que são usadas comumente em todos os produtos.
Então, as famílias das partes são criadas definindo categorias de partes similares em cada grupo. O objetivo é minimizar o número de categorias, as variações dentro das categorias, e o número de recursos de design dentro de cada variação. O resultado é um conjunto de famílias de peças padrão das quais as peças de uso múltiplo são criadas. Depois de organizar todas as partes em famílias, os processos de fabricação são padronizados para cada parte da família.
A produção de uma parte pertencente a uma determinada família de peças seguiria o roteamento de fabricação que foi configurado para sua família, ignorando as operações que não são necessárias para isso. Além disso, em mudanças de design para produtos e especialmente em novos projetos de produtos, os componentes padrão de uso múltiplo devem ser usados.
Design para facilidade de fabricação.
Selecione a combinação ideal entre o material e o processo de fabricação para minimizar o custo geral de fabricação. Em geral, as operações finais, como pintura, polimento, acabamento de usinagem, etc. devem ser evitados. A tolerância excessiva, o requisito de finalização da superfície, e assim por diante são problemas comumente encontrados que resultam em custos de produção superiores aos necessários.
Evite fixações separadas.
O uso de fixadores aumenta o custo de fabricação de uma peça devido ao operações de manuseio e alimentação que devem ser realizadas. Além do alto custo do equipamento necessários para eles, essas operações não são 100% bem-sucedidas, portanto contribuem para reduzir a eficiência de fabricação. Em geral, os elementos de fixação devem ser evitados e substituídos, por exemplo, usando guias ou encaixes instantâneos.
Se os fixadores tiverem que ser usados, então alguns passos devem ser seguidos para selecioná-los. Minimize o número, o tamanho e a variação utilizados; Além disso, utilize componentes padrão sempre que possível. Evite parafusos muito longos, ou muito curtos, arruelas separadas, furos roscados e cabeças redondas e planas (não é bom para apanhar vácuo). Os parafusos auto-roscados e chanfrados são preferidos porque melhoram sucesso de colocação. Os parafusos com cabeças laterais verticais devem ser selecionados no vácuo.
Minimize as instruções de montagem.
Todas as peças devem ser montadas em uma direção. Se possível, o melhor a maneira de adicionar peças é de cima, em uma direção vertical, paralela à direção gravitacional (para baixo). Dentro desta forma, os efeitos da gravidade ajudam o processo de montagem, ao contrário de ter que compensar seu efeito quando outras direções são escolhidas.
Maximize a conformidade.
Podem ocorrer erros durante as operações de inserção devido a variações nas dimensões das peças ou na precisão do dispositivo de posicionamento utilizado. Este comportamento defeituoso pode causar danos à peça e/ou ao equipamento. Por este motivo, é necessário incluir conformidade no projeto de peça e no processo de montagem. Exemplos de características de conformidade integradas incluem pontas ou chanfros e raios de tamanhos moderados para facilitar a inserção, e elementos externos não funcionais para ajudar a detectar recursos ocultos.
Para o processo de montagem, a seleção de uma peça de base rígida, capacidades de detecção tátil e sistemas de visão são exemplo de conformidade. Uma solução simples é o uso de peças de alta qualidade com o design-in-compliance, uma parte de base rígida e conformidade seletiva na ferramenta de montagem.
Minimize o manuseio.
O manuseio consiste em posicionar, orientar e corrigir uma peça ou componente. Para facilitar a orientação, as peças simétricas devem ser usadas sempre que possível. Se não for possível, então a assimetria deve ser exagerada para evitar falhas. Use recursos de orientação externos para ajudar a orientação de uma parte. As operações subseqüentes devem ser projetadas para que a orientação da peça seja mantida.
Além disso, revistas, alimentadores de tubos, tiras de peças, e assim por diante, devem ser usados para manter essa orientação entre operações. Evite usar peças flexíveis - use placas de circuito escravo em vez disso. Se os cabos tiverem que ser usados, então incluir um conector fofo para ligar o cabo (montagem robótica) para que possa ser localizado facilmente. Quando estiver projetando o produto, tente minimizar o fluxo de resíduos de materiais, peças e assim por diante, na operação de manufatura. Além disso, leve em consideração a embalagem, selecione a embalagem apropriada e segura para o produto.
