Conception pour la fabrication (DFM) est un nouveau concept de conception qui s'inscrit dans l'état d'esprit de la conception pour l'excellence (DFX). La conception pour l'excellence fait référence à des méthodes relativement nouvelles pour coordonner les processus de conception et de fabrication. En raison de leurs nombreux avantages, ces méthodologies sont de plus en plus utilisées dans la conception des produits.
Les concepteurs sélectionnent une ou plusieurs méthodes DFX qui s'appliquent à leurs objectifs de conception de produits. Les concepteurs peuvent alors garantir une conception de produit exceptionnelle en mettant en œuvre les concepts de chaque méthode.
Si vous êtes un concepteur de produits en devenir dans l'industrie de la production, la compréhension de la DFM et l'utilisation de ses principes vous aideront à perfectionner vos compétences. Sans plus attendre, explorons la DFM en détail ci-dessous.
Qu'est-ce que la DFM ?
Le processus d'ingénierie consistant à concevoir des articles afin d'optimiser leur facilité de fabrication et leur coût de production en fonction des exigences de forme, d'ajustement et de fonction est connu sous le nom de "processus d'ingénierie". la conception pour la fabrication (DFM).
Une DFM efficace dans les opérations de fabrication repose sur diverses évaluations pour différents produits et processus de production, allant des tolérances serrées et des temps de refroidissement pour les pièces moulées au type de matériau ou à la sélection de la machine.
En raison des nombreux processus de fabrication, tels que l'outillage et le moulage par injection, le processus DFM devient plus important pour assurer la fabricabilité et la qualité des produits tout en maintenant les coûts de production à un niveau raisonnable tout au long de la chaîne de production. développement de produits cycle de vie.
En outre, la DFM établit des exigences de qualité pour la fabrication, telles que la cohérence des matières premières et des composants, un processus d'assemblage efficace et une réduction du nombre de pièces.
Les premières étapes de la conception d'un produit sont idéales pour la conception pour la fabrication L'efficacité du processus de conception est renforcée, ce qui permet de mieux juger tout au long du processus de conception, de réduire le nombre de reconceptions et de perturbations de la chaîne d'approvisionnement, d'obtenir un produit de haute qualité, d'accélérer la mise sur le marché et de réaliser d'importantes économies de coûts.
L'évolution de la conception pour la fabrication depuis ses premières phases :
Toute approche de conception commerciale est susceptible de prendre en compte la manière dont le produit sous-jacent sera fabriqué. Cependant, la conception pour la fabrication a évolué vers une approche plus organisée et plus analytique de cette préoccupation sous-jacente, ce qui constitue un changement important par rapport aux techniques précédentes.
Depuis sa création, cette procédure est passée par les étapes suivantes :
- Dans un premier temps, les fabricants ont dû se contenter d'une production véritablement modélisée pour mettre à l'échelle des gammes de produits expérimentaux et s'appuyer sur des essais et des erreurs. Cette limitation a changé ces dernières années avec l'adoption généralisée de l'impression 3D, mais même cette méthode peut s'avérer longue et coûteuse.
- Auparavant, en l'absence de simulation de fabrication numérique, la seule source valable de données sur la fabricabilité était la comparaison avec des projets antérieurs.
- Si les tableurs étaient utiles pour les calculs simples de fabricabilité, ils ne comportaient pas de mécanismes permettant d'examiner les interdépendances complexes entre la conception, le processus de fabrication, la durabilité et la structure des coûts.
- Étant donné que de nombreux facteurs de production étaient pratiquement bloqués pendant la phase de conception, il était extrêmement difficile de séparer complètement les responsabilités professionnelles des ingénieurs de conception et de production dans les premiers temps de la DFM.
Par rapport au passé et au présent, les outils logiciels d'analyse DFM avancés permettent aux entreprises d'intégrer une compréhension beaucoup plus approfondie des défis de la fabricabilité et de la durabilité dans leur processus de production. la conception en vue de la fabrication processus.
Quels sont les principes de la DFM ?
Créer un produit qui réponde aux la conception pour la fabrication peut être possible en se concentrant sur les cinq domaines clés, à savoir
- Processus de fabrication
- Conception du produit
- Matériau du produit
- Environnement des services
- Essais et conformité aux différentes normes
Nous allons maintenant explorer plus en profondeur chacun de ces domaines.
Processus de fabrication :
L'utilisation d'un processus de fabrication approprié est importante pour le succès du produit. De nombreux critères doivent être pris en compte pour choisir la meilleure méthode de fabrication pour un produit, notamment le coût, le matériau du produit, le volume, le polissage de la surface, les exigences de post-traitement et les tolérances.
En raison de l'importance des coûts initiaux et des frais généraux, l'adoption du moulage par injection pour des produits fabriqués en quantités modestes, par exemple, n'est pas viable. Dans de telles circonstances, la fabrication additive ou les procédures de thermoformage peuvent être préférables. Au lieu d'investir massivement dans des moules et des outils, ces technologies permettent une fabrication moins coûteuse avec moins de pièces.
L'entreprise doit achever les procédures de production le plus rapidement possible, car les quatre autres critères en dépendent fortement. La conception du produit peut proposer plusieurs procédures de fabrication.
Chaque option doit être examinée à l'aide des principes de la DFM en vue d'une sélection optimale. Au lieu du coût de fabrication, c'est la viabilité totale qui doit être prise en compte. Bien qu'une technique de fabrication puisse avoir un coût de production inférieur à celui d'une autre, les coûts globaux peuvent augmenter de façon spectaculaire au niveau de la distribution, etc.
Les tolérances attribuées au produit sont un autre facteur qui peut avoir un impact significatif sur le coût du produit final. Des tolérances inutilement serrées peuvent augmenter les coûts en exigeant un temps d'usinage supplémentaire ou une procédure d'usinage secondaire.
L'entreprise peut parfois être amenée à adapter la méthode de fabrication pour répondre à des critères particuliers. Les concepteurs doivent utiliser les tolérances les plus faibles possibles tout en répondant aux besoins fonctionnels du produit. L'utilisation de ces tolérances permet de minimiser les coûts d'outillage et le nombre de défauts, tout en facilitant la fabrication du produit.
Conception du produit :
La conception du produit est probablement l'un des aspects les plus importants qui influencent la faisabilité de l'opération. Une conception efficace peut réduire considérablement les coûts et les délais, même avec de légères modifications. Toutefois, l'inverse peut également être vrai.
Lorsque les concepteurs ne comprennent pas la fabrication, beaucoup de choses peuvent mal tourner. C'est pourquoi les concepteurs veulent des outils DFM pour évaluer l'impact de leurs décisions de conception sur la production.
Prenons le cas d'un produit en plastique dont les parois ont des épaisseurs variables. Dans un premier temps, il peut sembler judicieux de réduire les prix des matières premières dans la mesure du possible, tant que la résistance visée n'est pas compromise.
Toutefois, si l'on considère les difficultés que pose la fabrication d'un produit en plastique dont l'épaisseur varie, on s'aperçoit rapidement qu'il est beaucoup plus facile de maintenir une épaisseur constante. Tout ingénieur digne de ce nom le comprend, mais les concepteurs qui réalisent des prototypes de produits ne le comprennent pas forcément.
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Matériau du produit :
Au cours des premières étapes de la conception et du développement d'un nouveau produit, les ingénieurs doivent prendre des décisions cruciales concernant la sélection des matières premières, y compris leur qualité et leur forme. Le choix approprié dépend du résultat souhaité et des performances attendues du produit.
The engineers are led in the direction of the most appropriate choice by several factors, including strength, thermal and electrical resistance, surface polish, flammability, opacity, and machining ability. The machinability of the material decreases as the material’s hardness increases. A substantial influence on the total cost of the item can be exerted not only by selecting the appropriate metal but also by carefully considering the material quality and form.
When we talk about the raw material’s form, we refer to its shape and size before it has been machined. For instance, metals are typically distributed as plates, bar stocks, strips, and sheets. In most cases, more than one type can be utilized; however, their rates and qualities are distinct.
For instance, the price of aluminum bar stock is around 50% less than that of aluminum plate on a per-kilogram basis. It is essential to investigate the implications of favoring one sort of raw material over another, given the overall context of the situation.
Service Environment:
Evaluating the service environment is one of the phases that must be taken in an efficient DFM process to design a functional and inexpensive product. The construction standards for a product that is intended to function in a dusty environment are not the same as those for a product that is intended to function underwater.
DFM recommends that one should strive to achieve product quality that is consistent with the typical working circumstances of the product. During the DFM process, it is necessary to consider the intensity and effect of environmental elements such as rain, snow, wind, salt, moisture, and abrasives.
To bring down manufacturing costs, it is essential to distinguish between reasonable expectations and those that are not. It is not necessary to have marine-grade criteria for a product that will be utilized exclusively in dry environments during its lifetime.
For instance, the superior corrosion resistance capabilities of the 5083 marine-grade aluminum make it an absolute necessity for use in maritime applications. However, it would not be reasonable to use this grade of aluminum in situations with a moderate to low likelihood of corrosion.
We simply consider regular operating circumstances when doing DFM to avoid adding extra expenditures to the production process.
Testing:
Manufacturing engineers must constantly keep testing and compliance standards in mind when performing DFM to avoid later problems. A product that can be made for a fraction of the initial cost but cannot pass certifications will never see the light of day.
There are different sorts of certification standards. They can be industry, third-party, or company-set standards to ensure a high-quality product. Regulatory agencies may also establish applicable standards for numerous products. To comply with these requirements, the producer must have testing capability for each.
The product design is advised to be tested for conformance before mass production begins when using DFM processes. Waiting till the end of the product development process might incur significant expenditures and may even necessitate the product being returned to the design stage.
Non-destructive testing procedures are suggested since the test component will remain completely functioning and intact even after the testing process is completed.
Conclusion :
As per this guide, understanding and implementing the la conception pour la fabrication principles helps drive multi-faceted design and manufacturing businesses. By implementing the right principles of DFM, a product’s production quality and performance can ideally accelerate.
Vous avez encore des questions sur la conception pour la fabrication? Please consult with our experts at Prototool.com.
