DFMA, uma técnica de "verde"

7 de março de 2014




Uma das características mais importantes de um engenheiro é a capacidade de projetar produtos que podem ser fabricados com processos eficientes em termos de custos, alavancando tecnologias existentes para o meio ambiente. O DFA é uma técnica para reduzir o custo total de um produto

Jessica Irons *


Muitos engenheiros está provavelmente familiarizado com os termos DFM (Design for Manufacturing) e DFA (Design for Assembly).

DFA é uma técnica para reduzir o custo total do produto, reduzir o número total de componentes, o tempo de montagem e de complexidade de operações de montagem. DFM é uma técnica para reduzir o custo dos componentes, através da escolha do melhor processo de fabrico, materiais e equipamento otimizado para fabricar o produto.

Uma das últimas tendências no mundo do design é combinar estas duas técnicas (DFM e DFA), a fim de simplificar tanto a fabricação e montagem. O conceito de que dela deriva, chamado Projeto para Fabricação e Montagem (projeto para fabricação e montagem) ou DFMA é um método usado com freqüência crescente em design de produto.

O DFMA pode ser usado durante todo o ciclo de desenvolvimento do produto, desde a escolha do conceito para o monitoramento do projeto, estimativa de custos e avaliação comparativa do produto. Por exemplo, um OEM de caixas registradoras redesenhou um de seus principais produtos com a DMFA técnico, conseguindo alcançar uma redução de 85% no número de componentes, tempo de montagem em 75% da força de trabalho em 44% e número de fornecedores de 65%. É também conseguiu reduzir o uso de ferramentas e instalação de equipamentos, economizando US $ 1,1 milhão de trabalho para toda a vida útil do produto e liberação de 33% da área plantada para a produção.

A análise do produto completo

O DFMA (Design for Fabricação e Montagem) centra-se na análise de produtos e componentes e subconjuntos completos. Se uma parcela significativa do custo final de um produto é devido aos materiais, é razoável supor que a maneira mais rápida para reduzir custos seria remover os componentes / sub-conjuntos. Boothroyd e Dewhurst, os pioneiros do método DFMA, desenvolveu o conceito de o número mínimo teórico de componentes, que é o objetivo que o designer deve perguntar-se para obter um projeto com o menor número possível de componentes / sub-conjuntos.

Para determinar se um componente é um candidato para a eliminação, você deve responder a uma série de perguntas simples. Deve-se perguntar se o componente é necessária para a funcionalidade do produto, se o componente tem um movimento relativo em relação aos outros componentes, se o produto é para ser de um material diferente do que os outros componentes, e se o componente é necessário para o 'manutenção ou desmontagem do produto. Se você responder "sim" a qualquer uma dessas perguntas, o componente em questão pode ser necessária. Se a resposta for "não" a todas as perguntas, o componente é um candidato para exclusão. O exercício de design de produto, de tal maneira que satisfaça o número mínimo teórico de componentes é deixado para a imaginação e criatividade da equipe de projeto.

A redução do número de componentes é um dos principais benefícios da aplicação do DFMA.

O número de membros interessados ​​em todos os departamentos de uma organização, desde a engenharia até sourcing, compras de produção, das vendas ao marketing e serviço ao cliente de qualidade. A redução no número total de componentes tem a vantagem óbvia de um menor número de SKUs (Stock Keeping Unit, o código de identificação do produto) para gerenciar e menos matérias-primas a serem utilizadas, mas também tem muitos outros benefícios ocultos. Um número menor de componentes resulta em um menor número de desenhos para gerir, menos problemas de tolerância, menos montagem linhas / equipamentos (e, portanto, menos trabalho para a montagem), um número menor de ferramentas, gabaritos, sistemas de fixação, etc. e uma cadeia de fornecimento global mais fácil.

A identificação dos componentes a serem apagados

Os candidatos são tipicamente suportes de eliminação, fixadores e as bandejas de folha cuja única função é fixar outros componentes e sub-montados de forma que as funções do produto. Esses componentes são os mais freqüentemente considerado para exclusão quando questões são colocadas sobre o número mínimo teórico de componentes. Uma forma de reduzir o número total de parafusos, parafusos, etc. é empregar um método diferente para alojar os componentes internos, tais como o uso de um chassis de polipropileno expandido interno (PPE).

A resistência da espuma EPP permite a fixação dos componentes internos, tais como placas de circuito impresso, ventiladores e energia por fricção em forma, sem a necessidade de elementos adicionais. Os componentes são colocados ou simplesmente deslizando-os para a posição e são mantidos no lugar dall'espanso. Em linha com os princípios da DFMA, pode então ser eliminado parafusos, suportes e outros dispositivos de fixação cuja única função é manter os componentes na posição.

Um método para a substituição da estrutura interna de um dispositivo com o PPE consiste em adoptar uma abordagem sanduíche com partes superiores e inferiores, em que o PPE bloquear entre os seus componentes. Em vez de fixar um bolinho ventilador ou uma placa de circuito impresso para uma parede ou para o chassis com parafusos, os componentes podem ser encaixados na parte inferior da PPE sobre a qual é aplicada para a peça de EPI superior mo '"sanduíche". Este sistema permite-lhe não só para remover elementos de fixação e suportes, mas também ajuda a amortecer as vibrações e / ou o ruído do ventilador.

Fixação de encaixe rápido

Durante a montagem, a inserção de encaixe dos vários componentes nell'espanso é muito mais rápida do que o conjunto que requer quatro ou mais parafusos para fixar um componente de chassis. O método da sanduíche de espuma permite uma redução considerável do tempo de trabalho - em alguns casos, em mais de 50% - e a eliminação da necessidade de montagem de ferramentas, tais como a chave de parafusos. Além disso, quando uma manutenção ou reparação é substituir determinados componentes, o fato de que você pode remover e substituir componentes rapidamente fazer reparos muito mais eficiente. Finalmente, graças ao acoplamento de clicar, remover e separar os componentes para a desmontagem e reciclagem no final da vida é muito mais fácil.

Além da capacidade de resistência, as propriedades da PPE para dar uma estrutura de armação na resistência da espuma e elevada rigidez. Graças a esta característica, o invólucro exterior de um dispositivo pode ser feito com um material mais fino e, em alguns casos, pode mesmo ser completamente eliminado, deixando all'espanso a função de protecção interna, suporte e invólucro exterior. No caso de a bomba de calor ilustrado, a espuma actua como um revestimento interno e externo de apoio, protegendo o dispositivo durante o transporte. No caso de o invólucro exterior deve ter uma textura ou um revestimento de superfície especial, a espuma pode ser impresso para se obter o produto final a aparência desejada.

Uma vantagem única da PPE é a capacidade para imprimir em diferentes tipos de canais de componentes. Os canais são úteis para o encaminhamento de tubos, cabos ou ainda para direccionar o fluxo de ar. As pequenas costelas compressíveis impresso nas laterais dos canais permitem que você insira e mantenha os fios e tubos, sem a necessidade de hardware adicional. No caso de os canais para o fluxo de ar, estes podem ser concebidos e impressa de tal forma que o ar é desviado para o dissipador de calor, para longe dos componentes. A direcção do fluxo de ar no interior do chassi para o ponto em que serve, permite a utilização de ventiladores mais pequenas, que são frequentemente também mais silenciosa e eficiente do ponto de vista energético.

Em um único pacote, um dispositivo médico tem um dissipador de calor externo, com a espuma interior que dirige o fluxo de ar para os pontos da direita, e um invólucro exterior que actua como um dissipador de calor.

Também encurtar o processo de design

O método DFMA permite encurtar o processo de projeto em 40% e, apesar de o conceito inicial do projeto requer mais tempo, como resultado menos tempo é necessário para que as alterações a serem feitas no projeto e documentação. O uso de EPI para alcançar o chassis interno também ajuda a reduzir o tempo de desenho e prototipagem, porque os protótipos podem ser alcançados sem a ajuda de equipamento específico.

Uma vez que a fase inicial do projeto, é possível construir um protótipo preliminar usando uma fresadora CNC. Depois de completar o projeto com um programa de modelagem 3D CAD, o programa de designer da máquina CNC para o corte de um boleto de EPI. O protótipo pode ser testada através da montagem de componentes, e se forem necessárias alterações, o engenheiro pode realizar-los com a ajuda de uma faca de lâmina. As melhorias são então adicionados ao modelo CAD ea próxima iteração do protótipo pode ser rapidamente implementado na máquina de fresagem CNC.

O PPE interno chassi oferece designers uma maior flexibilidade e liberdade na escolha do desenho do chassis em relação ao invólucro de folha de plástico interna ou externa. Designers não precisa mais se preocupar em como corrigir os componentes da estrutura, mas apenas para projetar a espuma da forma mais adequada para a camada externa, a fim de inserir e fixar os componentes pressão. Em alguns casos, pode até mesmo ser capaz de remover o invólucro exterior. No caso em que o invólucro exterior não pode ser substituído, os designers são livres para mudar o interior do dispositivo, fazendo alterações ao invólucro exterior.

Um toque de criatividade

Uma vez que o PPE também pode ser impresso em formas extremamente complexas, deixa muito espaço para a criatividade do designer. No entanto, uma vez que o uso da espuma EPP como um componente interno de equipamentos e dispositivos é um conceito relativamente novo nos Estados Unidos, muitas vezes a parte mais difícil é ensinar designers para pensar, literalmente, em uma nova forma de concepção dos seus produtos. E é aqui que entra em jogo DFMA.

Introduzir o conceito de um designer DFMA e reduzindo o número total de componentes vai incentivá-lo a pensar de uma maneira nova. Por sua vez, isso fará com que ele pense em reduzir o maior número possível de componentes, o que torna muito mais viável a idéia de usar o EPI conforme chassis interno. Designers podem então compartilhar seus conhecimentos com os colegas para ajudar a espalhar o conceito além de sua equipe de projeto ou trabalho em grupo.

Uma vez que uma idéia tomou conta, ele vai se espalhar por toda a organização, economizando tempo, dinheiro, materiais, e dor de cabeça.Basta começar a pensar dentro da caixa - literalmente substituindo o interior da caixa com espuma.



* Jessica Irons recebeu seu mestrado em gestão de engenharia e especialista em Marketing na Sonoco soluções de proteção. Sonoco é um fornecedor global de bilhões de dólares em embalagens de produtos de consumo, produtos industriais, embalagens de proteção e serviços da cadeia de suprimentos de embalagens, com sede em Hartsville, Carolina do Sul Contato: Sra. Irons, no número 847) 632 - e-mail 9694: jessica.irons @ sonoco.com.

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