Design for Manufacturing con la stampa 3D

DFM o Design for Manufacturing è l’insieme di tecniche e tecnologie di progettazione per ridurre significatamene i costi e la complessità di un prodotto e per rendere più snella ed economica la produzione.

Molto più semplicemente, significa progettare prodotti in modo che siano facili da fabbricare.

Quando si sviluppa un prodotto o bisogna apportarne modifiche in tempi ridotti, si richiede una progettazione e produzione smart ed efficiente, per essere competitivi e pronti il prima possibile al lancio sul mercato.

Si nota che rispetto a prima, il toolkit di un ingegnere si è sviluppato, e strumenti avanzati come le stampanti 3D migliorano e aiutano a semplificare i flussi di lavoro e a rendere sempre più coese le aree di progettazione e di produzione.

Vuoi sapere le regole e i principi del Design for Manufacturing e prendere spunto per la tua produzione?

Continua a leggere.

Perché il DFM o Design for Manufacturing?

Il design for manufacturing viene applicato nei diversi settori industriali per il semplice fatto che riduce i costi operativi e i tempi di messa in commercio dei prodotti, senza dimenticare l’enorme miglioramento in termini di qualità e affidabilità.

Quando si sviluppa un nuovo componente o prodotto, è bene partire dall’idea di applicare il DFM, quindi verificare che le singole parti siano progettate e fabbricate in modo corretto per rendere a sua volta i risultato finale più efficiente.

Ad un livello più approfondito il DFM assicura all’ingegnere che il prodotto sia affidabile in termini di riduzione dei costi di attrezzaggio, dei singoli costi delle materie prime, aumento della velocità del ciclo produttivo e riduzione di componenti insignificanti.

Regole e principi generali del Design for Manufacturing

Quando si tratta di progettazione vanno presi in considerazione cinque fattori:

  • Processo: scegli i processi di produzione corretti.
  • Design: aderisci alle linee guida di progettazione dei processi di produzione.
  • Materiali: considera che i materiali scelti durante la progettazione hanno diverse esigenze di produzione.
  • Testing: progetta per consentire una facile ispezione e test.

Sebbene il Design for Manufacturing dipenda dal processo produttivo, le regole che seguiranno saranno pertinenti alla tipologia di tecnologia che si vorrà trattare.

Minimizzare il conteggio dei pezzi

Meno parti equivale a meno costi.

La riduzione dei componenti riduce di conseguenza la difficoltà nell’assemblare, nell’ispezionare e nel ridurre il minimo le prove.

Utilizzare componenti standard

Avere componenti standard e sostituirli a quelli su misura, permette di risparmiare sulla distinta base dei componenti, avere tempi di consegna minori e semplificare la logistica e l’approvvigionamento.

Progettazione di parti multifunzionali

Progettare un componete che può servire a più scopi può essere di grande aiuto, in quanto diventa polifunzionale e utile in caso di modifiche di processo o di prodotto.

Determinare la gamma di montaggio e finitura accettabile

Le operazioni finali su un componente come ad esempio le lavorazioni metalmeccaniche o di rifinitura superficiale aumentano i costi di produzione e a volte non sono così necessari per l’uso finale del pezzo.

Determinare quali sono le parti critiche da quelle no, diminuisce i costi di produzione e i controlli qualità.

Facilitare la manipolazione

Le parti devono essere progettate in modo da essere facilmente assemblabili e manipolate durate la fase di produzione.

Progettazione per il fissaggio

Durante la progettazione bisogna considerare anche la fase di fissaggio delle parti.

Durante il processo produttivo le macchine utensili, le stazioni di assemblaggio e le apparecchiature di trasferimento automatico devono essere in grado di impugnare o fissare la parte in una posizione nota per le operazioni successive.

Progettazione per facilitare l’allineamento

Progettare in modo smart e con i giusti software, vedi SolidWorks, permette di ridurre al minimo se non eliminare del tutto errori di assemblaggio e allineamento.

Così facendo si possono, con pochi click, modificare le dimensioni, rastremazioni, smussi e dimensioni del raggio

Accelerare e semplificare il Design for Manufacturing con la stampa 3D

Nel tempo si è assistito ad un rapido utilizzo della stampa 3D nella produzione tradizionale, dagli utensili e attrezzature customizzati, stampi a basso volume, sino alle celle di stampa automatizzate, largamente usate nelle produzioni a basso – medio volume.

Tra le diverse tecnologie additive manufacturing presenti oggi, solo due sono quelle più sfruttate per prototipi di stampa 3D:

  • SLA o stereolitografia
  • SLS o sinterizzazione laser selettiva

Le stampanti in SLA offrono una selezione di materiali ingegneristici e producono componenti isotropi lisci, forti e altamente dettagliati.

Le stampanti in SLS sono più orientate verso la produzione di prototipi funzionali e parti di produzione in materiali termoplastici flessibili o rigidi come il nylon.

Effetti positivi della prototipazione nella produzione

 Per valutare gli aspetti funzionali di un progetto ancor prima che questo venga messo in produzione, si ricrea una prototipo.

Questo permette di eliminare il rischio di difetti dell’oggetto lungo la catena di montaggio o che funzioni come previsto.

 Un altro punto a favore sta nella sostituzione di parti di ricambio costose che non sono facilmente disponibili, risparmiando settimane o mesi di produzione e ritardi nella messa in commercio.

Stampi ad iniezione a basso volume

 Un’altra applicazione che si sposa perfettamente con il mondo della stampa 3D e la produzione tradizionale è la creazione di stampi.

Alcuni materiali SLA ad alta resistenza alla temperatura possono essere utilizzati per produrre stampi a iniezione a basso volume.

Questi stampi possono essere utilizzati per:

 

  • Fare progetti di prova e configurazioni di utensili.
  • Sperimentare con diversi materiali.
  • Eseguire cicli di produzione a basso volume.

Custom Manufacturing

Quando si tratta di produzione in quantità limitata di componenti personalizzati, fare affidamento a processi tradizionali come lo stampaggio a iniezione spesso non è economico a causa dei costi elevati di produzione.

 La libertà di progettazione e il rapido miglioramento delle caratteristiche del materiale e delle prestazioni, rende la stampa 3D uno strumento sempre più utilizzato per creare pezzi di produzione personalizzati senza vincoli, come può accadere invece nella produzione tradizionale.

 

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Matteo Marini

Matteo Marini

Marketing Specialist

Intraprendente, creativo, sopra le righe e amante del “preciso”.