Projeto para montagem e Projeto para fabricação são duas metodologias diferentes que são frequentemente consideradas como uma só, chamadas de DFMA. Design for Assembly é a otimização do produto e do processo de montagem, enquanto Design for Manufacturing se concentra na seleção de materiais e processos de fabricação.
Um bom projeto de montagem é essencial para a capacidade de fabricação. O objetivo é desenvolver peças e produtos que possam ser montados de forma rápida e sem esforço. Esta postagem do blog lhe dará uma visão geral completa do design de montagem. Continue lendo.
O que é Design para Montagem?
Design for Assembly, também conhecido como DFA, é o processo pelo qual produtos e montagens são projetados para que possam ser montados de maneira fácil e eficiente. O objetivo do DFA é minimizar o número de peças, o tempo necessário para montar o produto e os custos de montagem.
O DFA é uma ferramenta importante para engenheiros no desenvolvimento de produtos. Usando o DFA, os engenheiros podem otimizar o projeto de um produto para montagem e garantir que o produto possa ser montado de forma rápida, fácil e econômica.
Normalmente, isso acontece no início do ciclo de desenvolvimento do produto, antes da construção dos protótipos. Isso permite que os engenheiros façam alterações no design do produto para facilitar a montagem.
Importância do design para montagem
Ajuda a reduzir o tempo de produção: o DFA pode ajudar a simplificar o processo de design e reduzir a necessidade de diversas revisões e alterações. Isto pode reduzir os tempos de produção e acelerar a criação de novos produtos.
Ajuda a reduzir custos de produção: o DFA pode ajudá-lo a projetar produtos melhores a um custo menor, usando menos peças em seu projeto.
Ajuda a reduzir o consumo e o desperdício de materiais: O DFA ajuda a otimizar os processos de produção e a reduzir o desperdício de materiais, eliminando a necessidade de testes repetidos.
Ajuda a aumentar a confiabilidade do produto: Através do DFA, os projetistas buscam a confiabilidade do produto, reduzindo o número de peças de montagem, reduzindo assim a probabilidade de falha.
Facilita a montagem e desmontagem do produto: Design for Assembly visa o design modular para facilitar a montagem dos produtos. Também facilita a desmontagem. Isto é essencial para reparo e manutenção do produto.
Ajuda a configurar uma montagem automatizada: Com a ajuda do DFA, as etapas de montagem são simplificadas e máquinas ou robôs podem alinhar as peças de montagem, aumentando assim a eficiência dos processos de produção. Essa automação de montagem significa montagem mais fácil e custos mais baixos para o fabricante.
Princípios de construção para montagem
Design for Assembly é um conjunto de regras e diretrizes para ajudá-lo a projetar seu produto para ser fácil de montar. É importante seguir esses princípios de montagem porque eles agilizam o processo de prototipagem, reduzem o tempo e o custo da montagem e aumentam a qualidade do produto e a satisfação do cliente. Abaixo você encontrará alguns princípios de montagem.
Minimize o número de peças
Um dos principais objetivos do DFA é minimizar o número de peças. O número de peças é um indicador importante da qualidade do design de um produto. Bons produtos geralmente têm menos peças, e essas peças tendem a ser mais duráveis e mais fáceis de fabricar, reparar e manter. Além disso, também é importante minimizar o número de diferentes tipos de peças e simplificar o formato de cada peça.
Otimize operações e processos de montagem
Tente reduzir o número de operações de montagem necessárias para tornar os processos de desenvolvimento de produtos mais rápidos, mais gerenciáveis, mais consistentes e mais produtivos. Ao projetar um produto para montagem, você deve considerar o tipo de processo de montagem que será usado em toda a linha de produtos. Existem dois tipos principais de processos de montagem: automatizados e manuais. Os processos de montagem automatizados são geralmente mais rápidos e eficientes do que os manuais, mas podem ser mais caros para configurar e manter. Os processos de montagem manual, por outro lado, são normalmente mais baratos de configurar e manter, mas podem ser mais lentos e menos eficientes.
Considere designs modulares
Para obter uma montagem rápida e eficiente, os projetistas devem considerar projetos modulares e incorporar montagens modulares, o que significa usar componentes padronizados que sejam intercambiáveis em tamanho e formato com outros componentes.
Além disso, o design modular oferece muitas outras vantagens. Um dos principais benefícios do design modular é que ele torna o sistema mais escalável. Isso significa que um sistema pode ser facilmente expandido ou alterado conforme necessário, sem a necessidade de redesenhar completamente todo o sistema. Além disso, o design modular pode tornar um sistema mais flexível, permitindo a sua adaptação a diferentes ambientes ou aplicações.
Por exemplo, um fabricante de bicicletas pode projetar um quadro que seja facilmente montado com diferentes tipos de garfos, rodas e componentes. Isso permitiria à empresa produzir rapidamente diferentes modelos de bicicletas sem ter que redesenhar todo o quadro a cada vez.
Fixadores integrados
O número de peças que precisam ser fabricadas e montadas pode ser reduzido incorporando fixadores nas próprias peças. Isso elimina parafusos, porcas ou outros componentes adicionais, agilizando o processo de montagem.
Outra opção é projetar peças que possam ser montadas sem fixadores, como parafusos ou pregos. As peças que se encaixam sem fixadores são chamadas de peças de encaixe. As peças de encaixe são mais fáceis de montar e desmontar e têm menos probabilidade de se soltarem com o tempo.
Crie um design simétrico
No design e na engenharia de produtos, a simetria é frequentemente usada para criar um design esteticamente mais agradável ou para tornar um design mais funcional. Por exemplo, muitos produtos são projetados com componentes simétricos para que possam ser montados de maneira fácil e correta.
Ao projetar para montagem (DFA), os engenheiros devem considerar os princípios de simetria para otimizar o processo de montagem. Existem dois tipos principais de simetria considerados no DFA: simetria bilateral e rotacional. Simetria bilateral significa que um produto pode ser dividido em duas metades iguais, sendo cada metade uma imagem espelhada da outra. Este é o tipo de simetria mais comumente usado no design de produtos.
Simetria rotacional significa que um produto pode ser girado em torno de um centro e ainda assim ter a mesma aparência. Este tipo de simetria é frequentemente utilizado em produtos que precisam ser montados a partir de múltiplas peças, permitindo que cada peça seja facilmente girada para a posição correta.
Em geral, produtos com designs mais simétricos são mais fáceis de montar do que aqueles com menos simetria. Ao considerar os princípios da simetria, os engenheiros podem projetar produtos que sejam mais fáceis e rápidos de montar, resultando em custos de produção mais baixos.
Use a prevenção de erros (ou Poka Yoke)
Os designers também podem aplicar os princípios do poka-yoke durante o processo de desenvolvimento do produto. Eles podem ajudar a evitar problemas de montagem, dificultando a instalação incorreta de peças. A prevenção de defeitos consiste em projetar o produto de forma que seja impossível montá-lo incorretamente.
Isso pode ser feito de diversas maneiras, como: B. adicionando obstáculos físicos (por exemplo, um entalhe) à peça ou usando codificação de cores ou formas diferentes para peças diferentes. Ao evitar erros, a montagem pode tornar-se muito mais fácil e rápida e o risco de erros pode ser reduzido.
Uso de peças padrão disponíveis
O design de fácil montagem utiliza peças padronizadas e disponíveis comercialmente. Isso torna a montagem do produto mais fácil e econômica. Também torna mais fácil substituir peças em caso de quebra ou desgaste.
O uso de peças padronizadas durante a montagem oferece muitas vantagens. Primeiro, o número total de peças que precisam ser manuseadas, classificadas e montadas é reduzido. Isso pode resultar em uma redução significativa nos custos trabalhistas. Em segundo lugar, os recursos de produção necessários e o tempo necessário para a montagem, bem como a probabilidade de erros também podem ser reduzidos. Finalmente, a qualidade do produto final pode ser melhorada porque as peças padronizadas têm maior probabilidade de se encaixarem corretamente e funcionarem adequadamente.
Mantenha as tolerâncias realistas
Se uma peça não puder ser montada dentro das tolerâncias especificadas, o defeito provavelmente está no próprio projeto. Em muitos casos, é possível redesenhar a peça para que ela possa ser montada dentro das tolerâncias exigidas. Ao avaliar se a tolerância é realista, é importante considerar todos os fatores que afetam a montagem, incluindo:
- O tamanho e a forma da peça
- O tipo de processo de montagem (manual ou automatizado)
- O nível de qualificação dos operadores
- O tipo de equipamento utilizado
Se a tolerância se revelar irrealista, deverá ser ajustada. Em alguns casos, a tolerância pode ser ligeiramente aumentada para compensar variações de fabricação. No entanto, é importante manter as tolerâncias tão restritas quanto possível para garantir a qualidade do produto final.
Considerações adicionais
Para projetar para montagem, os engenheiros devem primeiro compreender o processo de montagem. Você precisa saber como o produto será montado, quais ferramentas e equipamentos serão utilizados e qual será a sequência de montagem. Com essas informações, eles podem projetar as peças e componentes para que possam ser montados de maneira fácil e eficiente.
Ao projetar seu produto, certifique-se de que os componentes não sejam nem muito pequenos nem muito grandes. Adicione recursos que facilitam segurar e mover peças, alinhá-las e inseri-las. Peças autocompensadoras e autolocalizáveis podem acelerar significativamente a montagem. Às vezes, um pequeno chanfro ou depressão pode fazer uma grande diferença.
Esteja ciente de certos tipos de elementos (molas, objetos em forma de xícara, etc.) que podem emaranhar-se e emperrar. Se um trabalhador de montagem tiver que gastar tempo desembaraçando ou separando peças agrupadas, será um desperdício de dinheiro e potencial.
Em resumo, os designers devem tentar manter o design do produto o mais simples possível e evitar recursos desnecessários. Isto reduz significativamente os custos gerais de produção e montagem.
6 dicas para o DFA fazer a diferença
Projetar o processo de montagem é fundamental para traduzir os requisitos do cliente em um projeto prático de produto que possa ser fabricado. O DFA nos permite visualizar os requisitos do cliente e projetar um produto que atenda a esses requisitos. No entanto, o DFA pode ser desafiador, mas existem algumas dicas gerais que podem facilitar o processo.
1. O tipo de produto deve ser considerado antes da produção. Isso o ajudará a compreender os requisitos de montagem e a determinar se o produto requer manutenção ou reparo.
2. Ao projetar um produto, é importante antecipar possíveis problemas durante a montagem ou reparo e desenvolver soluções para corrigir esses problemas.
3. Testar operações e processos de montagem produzindo protótipos para encontrar e corrigir erros.
4. Use componentes disponíveis comercialmente (peças COTS) em seu projeto. Ao minimizar a necessidade de usinagem e fabricação interna personalizada, o departamento de fabricação pode se concentrar nos aspectos únicos ou desafiadores do seu projeto. O uso dessas peças reduz o tempo e o esforço necessários para produzir seu projeto.
5. As tolerâncias devem ser realistas ou estar dentro de limites razoáveis. Tolerâncias extremamente precisas são desnecessárias porque consomem tempo e podem levar a problemas de montagem e altos custos de fabricação.
6. Para melhorar a velocidade e a precisão de um processo de montagem, evite componentes pequenos ou grandes e forneça às suas peças recursos que as tornem mais fáceis de segurar, mover, alinhar e inserir.
Qual é a diferença entre DFA e DFD?
Existem algumas diferenças importantes entre Design for Assembly (DFA) e Design for Disassembly (DFD). O DFA concentra-se na simplificação do processo de montagem, enquanto o DFD enfatiza a facilidade de desmontagem. Além disso, o DFA normalmente resulta em produtos com menos peças e menor complexidade, enquanto o DFD geralmente adiciona recursos adicionais para facilitar a desmontagem.
O DFA tenta minimizar o número de peças, etapas de montagem e complexidade de um produto. O objetivo é tornar o processo de montagem o mais eficiente e descomplicado possível. Isso geralmente resulta em produtos com design mais simples e mais fáceis de fabricar. O DFA normalmente é aplicado no início do processo de design, antes que as especificações finais sejam determinadas.
O DFD, por outro lado, concentra-se em tornar o processo de desmontagem simples e eficiente. O objetivo é minimizar o tempo e o esforço necessários para desmontar um produto para que ele possa ser reciclado ou reutilizado. O DFD geralmente adiciona funcionalidades adicionais a um produto, como: Por exemplo, fixadores fáceis de remover para facilitar a desmontagem. O DFD normalmente resulta em produtos com mais peças e maior complexidade. Por esta razão, o DFD é frequentemente considerado apenas como uma reflexão tardia no processo de design.
Projeto de moldagem por injeção para montagem
Projetar a montagem de componentes moldados por injeção com outras peças requer uma compreensão dos diferentes métodos de montagem e seu impacto no projeto geral.
Esta seção discute a montagem de fixadores em peças moldadas por injeção e explica como eles podem ser integrados à sua estratégia de projeto.
Durante a fase de projeto de peças moldadas por injeção de plástico, os projetistas tentam reduzir o número de peças utilizadas em seus produtos. Reduzir o número de peças pode melhorar a eficiência e a relação custo-benefício de um produto. Os projetistas devem procurar maneiras de incorporar fixadores para otimizar a montagem.
Fixação mecânica
Os fixadores mecânicos são os fixadores mais comuns. Isso inclui parafusos, porcas e pernos, rebites, cavilhas, suportes e outros fixadores de metal usados para unir dois ou mais objetos.
Selecione os fixadores para o seu produto, certificando-se de que o diâmetro dos parafusos seja adequado à tarefa, que o formato da cabeça possa ser automatizado e que haja arruelas para evitar peças soltas.
Outra opção são os parafusos auto-roscantes, que economizam tempo desnecessário de montagem.
Embora o uso de fixadores mecânicos aumente o custo de fabricação do produto, também permite fácil reparo ou reciclagem no final da vida útil, se for durável.
Ao projetar com fixadores metálicos, considere as diferenças de material causadas por mudanças ambientais; A temperatura e a umidade podem influenciar as propriedades do material.
Fechos de pressão
Conexões de encaixe ou fechos de encaixe, como fixadores adesivos, são um tipo de fixador embutido.
Eles representam uma maneira muito simples e barata de conectar dois elementos. São utilizados quando os elementos são muito grandes ou pesados para outros tipos de fixação, como parafusos ou pregos.
As peças são unidas e um gancho se encaixa em um corte inferior de um elemento, prendendo as peças.
O gancho e o rebaixo devem ser projetados de forma que possam ser removidos novamente sem danificar os dois componentes, caso contrário resultará em uma conexão permanente.
As peças de encaixe podem incorrer em custos de moldagem mais elevados devido às complicadas secções transversais necessárias, mas os custos de montagem são relativamente baixos.
Projeto de impressão 3D para montagem
Os engenheiros estão sempre procurando maneiras de melhorar seus projetos, tornando-os mais rápidos, melhores, mais baratos ou mais leves. É aqui que entra a impressão 3D!
A impressão 3D pode tornar a prototipagem mais fácil e eficiente. No entanto, aqui estão algumas dicas do DFA que você deve ter em mente ao projetar suas peças:
1. Crie os componentes individuais que formarão sua montagem. Certifique-se de que as peças individuais se encaixem bem e não tenham superfícies ou curvas sobrepostas.
2. Ao projetar em CAD 3D, é importante manter os componentes separados. Quando duas peças se sobrepõem, sua impressora 3D as imprime juntas como se fossem um único componente. Idealmente, as montagens móveis com componentes separados não teriam contato entre si, mas isso não é possível na vida real. Portanto, é importante garantir que haja espaço negativo entre todos os componentes de uma montagem.
3. Para criar um objeto impresso em 3D com material de suporte solúvel, uma impressora deve extrudar o material do modelo e o material de suporte. Se apenas for utilizado material de modelo, o modelo não poderá ser impresso porque as lacunas criadas pelo ar durante o processo de impressão não podem ser preenchidas.
4. Para garantir que os conjuntos impressos em 3D funcionem sem problemas, reduza o atrito imprimindo componentes que não devem ser desmontados inteiros.
5. Ao projetar uma montagem complexa para impressão 3D, é melhor dividir os componentes em peças individuais que possam ser impressas individualmente. Por exemplo, se você tiver uma montagem com diversas peças feitas de materiais e cores diferentes – e sua impressora não puder imprimir em diversos materiais – será necessário imprimir uma peça por vez e depois montá-las.
Primeiros passos com o DFA na WayKen
No geral, o DFA é uma ferramenta poderosa que pode melhorar a eficiência do processo de fabricação e reduzir o custo de produção de um produto. Quando usado corretamente, o DFA pode ajudar a melhorar a qualidade do produto final e reduzir o tempo e o esforço necessários para a montagem.
Também oferecemos uma variedade de serviços de consultoria em projeto e fabricação de produtos para ajudá-lo a preparar suas peças para produção, incluindo DFM, inspeção de peças e muito mais. Contate-nos hoje para saber mais!
