제조 설계(DFM)에 대해 알아야 할 3가지 사항

DFM은 디자인을 위한 제조를 의미하며 디자인이 프로토타입 개발에서 신제품 출시로 전환될 때 시작되는 제품 개발 프로세스의 일부입니다. 올바르게 수행하면 제조 및 생산 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 이 기사에서는 DFM에 대해 알아야 할 세 가지 주요 사항과 DFM이 제품 제조 가능성에 미치는 영향에 대해 설명합니다.

DFM이란 무엇이며 왜 중요한가요?

DFM(Design for Manufacturing)은 대량 생산 및 조립이 용이한 부품 및 어셈블리로 제품을 설계하는 관행입니다. 제품을 경제적으로 생산하기 위해 필요한 다음 단계의 제품 디자인입니다. 대부분의 노련한 엔지니어는 다년간의 제조 경험으로 인해 제조 작업을 위한 일부 설계를 초기 단계로 구축하지만 전체 프로세스가 너무 세부적이어서 자체 단계가 필요합니다. DFM을 수행하기에 적절한 시기가 있으며 제품 개발 프로세스가 너무 늦게 완료되면 상당한 비용이 소요될 수 있습니다. 일반적으로 제조 설계를 위한 적절한 시기는 개념 개발이 중단되고, 여러 차례의 프로토타입이 제작되고, 기술팀이 설계에 확신을 가질 수 있는 충분한 테스트가 완료된 후입니다.

DFM 분석은 어떻게 수행합니까?

• 설계 의도를 검토하고 이해합니다.
• 모든 비용 추가 프로세스를 염두에 두고 설계 요구 사항을 충족하는 재료를 선택합니다.
• 부품 형상 및 예상 부피를 기반으로 각 부품의 최종 제조 프로세스를 결정합니다.
• 가공 시간을 줄이기 위해 선택한 스톡 크기가 재료 제거를 최소화하도록 부품을 설계합니다.
• 적합한 맞춤, 형태 및 기능을 보장하고 가능한 한 가장 느슨한 허용 오차를 결정하기 위해 허용 오차를 주의 깊게 검토하십시오. 허용 오차는 선택한 제조 방법을 사용하여 생산할 수 있는 우수한 제품을 허용해야 합니다.
• 단일 부품의 복잡성(비용) 대 다중 부품 조립의 조립 시간을 검토합니다.
• 플라스틱 사출 성형 부품의 경우 성형 공정의 균일성과 일관성을 위해 벽 두께, 구배, 리브 및 질감을 검토합니다.
• 조립 순서, 부품 수 및 필요한 조립 시간에 주의하여 조립품 설계를 검토합니다.
• 필요한 다양한 크기의 하드웨어 수를 최소화하여 필요한 도구를 줄입니다.
• 필요한 조립 고정구 및 지그의 수를 최소화합니다.
• 입고 검사 시 쉽게 측정할 수 있는 공차 부품. 측정할 때 부품을 절단할 필요가 없도록 하십시오.
• 제품에 전자 제품이 포함된 경우 조립 프로세스와 고객의 최종 사용에 대한 안전 요구사항을 검토하세요.
• 적절한 제품 라벨링을 검토하여 위험을 최소화하고 규제 및 산업 요구사항을 준수합니다.

제조를 위한 설계에 영향을 미치는 몇 가지 핵심 요소는 무엇입니까?

제조 과정

제품 디자인에 가장 큰 영향을 미치는 한 가지는 제조에 필요한 프로세스입니다. 설정 수를 최소화하도록 가공 부품을 신중하게 설계하면 비용을 낮게 유지할 수 있습니다. 예를 들어, 모든 가공이 한 면에서 발생하면 다른 면으로 클램핑을 풀고 재배치할 필요가 없으므로 시간과 인건비가 절감됩니다. 가공 부품의 비용을 최소화할 수 있는 또 다른 것은 부품을 생산하는 데 필요한 공구 변경 횟수입니다. 예를 들어, 모든 반경이 동일하고 충분히 크면 동일한 엔드밀을 사용하여 재료를 제거하고 모서리에 필렛을 생성할 수 있으므로 도구를 변경할 필요가 없습니다. 또한 부품 전체에 동일한 크기의 구멍이나 탭 구멍을 사용하면 도구 변경을 최소화할 수 있습니다. DFM 중 또 다른 옵션은 부품을 다른 기계로 이동해야 하는 2차 작업을 제거하는 것입니다. 선반 부품에 밀링 머신이나 EDM(Electrical Discharge Machining) 머신에서 세부 사항이 완료되는 것과 같습니다. CNC 머시닝 센터의 발전과 4축 및/또는 5축 기계의 추가로 인해 모든 기계 공장에 이러한 최신 기계가 있는 것은 아니지만 이러한 요소가 줄어들었습니다.

부품 수량

비용을 줄이는 가장 빠른 방법은 생산되는 다양한 부품의 수를 줄이는 것입니다. 기능 및 사용자 요구 사항에 따라 이것이 불가능할 수도 있지만 제품 품질을 희생하지 않고 부품 수량을 줄이기 위한 몇 가지 전략이 있습니다. 일부 부품은 여러 개의 작은 부품에서 하나의 큰 플라스틱 부품으로 결합될 수 있습니다. 마찬가지로 모듈식 어셈블리를 사용하면 모든 장치의 부품 생산량을 늘리지 않고도 다양한 제품 모델에 추가 기능을 추가할 수 있습니다. 구성품을 살펴보고 외부 케이스의 양쪽 절반에 동일한 부품을 사용하는 것과 같이 여러 곳에 동일한 부품을 사용할 수 있는지 확인합니다. 2개의 부품을 소량 생산하는 대신 1개의 부품을 대량으로 생산함으로써 부품 가격을 대폭 낮출 수 있습니다. 또한 별도의 부품에 대한 문서 작업 및 품질 관리가 없기 때문에 검사 ​​및 조립 비용에 영향을 미칠 수 있습니다.

예상 판매량

예상 판매량은 부품 생산을 결정하는 역할을 합니다. 생산량이 충분히 많다면 부품을 성형하거나 주조하는 것이 합리적일 수 있습니다. 이 두 프로세스 모두 상당한 툴링 비용을 수반하지만 제품 수명 동안 툴링 비용을 상각하여 부품 가격을 낮출 수 있습니다. 어떤 경우에는 설계가 안정화될 수 있도록 처음 몇 개월 동안 대량 부품을 처음에 가공할 수 있습니다. 부품 설계 변경이 없을 경우 원가절감 프로그램으로 생산방식을 성형 또는 주조로 전환할 수 있다.

마무리 요건

부품의 마감 요구 사항은 제조 설계에도 영향을 미칩니다. 재료 및 환경 요인에 따라 많은 마감재를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 금속 부품을 완료하려면 최소한 하나의 2차 작업이 필요합니다. 가장 간단한 옵션은 패시베이션이라고 하는 세척 프로세스만 필요한 스테인리스 스틸입니다. 알루미늄 부품의 경우 여러 색상의 아노다이징 처리, 경질 아노다이징 처리, 니켈 도금, 페인팅 및 분체 코팅이 가장 많이 사용되는 등 다양한 선택이 가능합니다.

필수 공차

공차는 제품의 기능을 손상시키기 전에 허용되는 제품 치수의 변화를 나타냅니다. 공차 검토는 제조 설계 프로세스의 필수 측면입니다. 부품의 허용 오차는 가격 책정뿐만 아니라 제품 조립 및 기능에도 영향을 미칩니다. 부품이 서로 맞고 인쇄물에 제공된 범위 내에서 기능하도록 허용해야 합니다. 치수가 너무 많거나 부품에 대한 허용 오차가 매우 엄격하면 검사 시간이 오래 걸리고 비용이 더 많이 들 수 있습니다. 공차가 더 엄격하면 제조 비용이 더 많이 들고 부품 낙진이 더 많이 발생합니다. 부품은 검사 시 쉽게 확인할 수 있도록 허용 오차가 있어야 합니다. 허용 오차로 인해 생산 또는 검사를 위해 특수 장비가 필요한 경우 비용 문제가 발생할 수도 있습니다. 좋은 소식은 CNC 머시닝 센터의 시작과 함께 더 엄격한 공차가 거의 주어졌다는 것입니다. 일반적으로 +/- .005"가 표준이었지만 이제는 머시닝 센터의 정밀도로 인해 +/- .003"이 더 이상 비싸지 않습니다.

재료 선택

재료 선택은 원자재 비용뿐만 아니라 가공 이송 속도(시간)를 결정합니다. 오늘날 많은 제품이 전자 기계식이므로 인쇄 회로 기판의 설계와 구성 요소 선택이 중요합니다. 구성 요소의 가용성을 신중하게 고려합니다. 노후화는 비용이 많이 드는 문제입니다. 부품 열 전달 요구 사항은 많은 전자 기판의 성능과 기능에 영향을 줄 수 있습니다. 열 분석 및 안전은 전자 제품의 DFM 검토 측면이기도 합니다. 조립자의 안전을 확보하기 위해서는 제품 성능 검증에 대한 검토가 필요합니다. 이것은 하드웨어와 관련이 있지만 소프트웨어 생성은 일반적으로 면밀한 검토와 일부 업데이트를 받습니다. 제품의 테스트 및 인증은 비용에 상당한 영향을 미칠 수 있지만 일반적으로 일회성 인증(CE 또는 UL)입니다.

조립 과정

인건비와 함께 필요한 조립 시간을 고려해야 합니다. 부품 단순화가 한 부품을 여러 부품으로 변경하여 조립이 필요한 경우 추가된 조립 시간 및 필요한 하드웨어에 대한 비용 절감을 저울질해야 합니다. 제품의 조립이 간단할수록 비용 효율성이 높아집니다. 또한 정렬 고정 장치나 지그가 필요하지 않으면 복잡한 단일 부품으로 이동하여 비용을 절감할 수 있습니다. 이러한 모든 요소는 DFM 동안 평가가 필요합니다.

DFM 프로세스의 모든 작업과 뉘앙스를 하나의 기사에 포함하는 것은 어렵습니다. 프로토타입을 만들고 충분한 테스트를 수행할 때까지 프로세스를 시작할 수 없다는 점을 이해하는 것이 핵심 내용입니다. 또 다른 하나는 프로세스가 엄격하고 다단계로 예상되는 제조 프로세스에 대해 잘 알고 있는 엔지니어가 신중하게 통합 설계 작업을 수행해야 한다는 것입니다. 제조를 위한 디자인을 할 때 경험을 대신할 수는 없습니다. 시작하는 방법이 확실하지 않거나 도구 설계에 대한 전문가의 조언이 필요한 경우 Google에 문의해 주시면 기꺼이 도와드리겠습니다.