Design for Manufacturing, von DFM, ist ein Designansatz, bei dem Produktionsanforderungen von Anfang an in das Design einbezogen werden. Wer dies erst nachträglich tut, riskiert kostspielige Werkzeugkorrekturen, Maßabweichungen und Produktionsverzögerungen. In diesem Artikel erklären wir, was DFM ist, wie eine DFM-Analyse in der Praxis funktioniert und welche Fehler sie vermeidet.

Was Fertigungsdesign bedeutet

DFM ist ein Designansatz, bei dem Produktionsanforderungen von Anfang an in das Design einfließen. Man denkt nicht zuerst darüber nach, wie das Produkt aussieht und danach, wie es hergestellt wird. Man denkt an beides gleichzeitig.

Das klingt logisch, aber in der Praxis sind Design und Produktion noch zu oft getrennt. Ein Ingenieur entwickelt das Produkt in CAD, liefert die Zeichnung ab und der Produktionspartner stellt dann fest, dass bestimmte Geometrien ohne zusätzliche Bearbeitungen nicht herstellbar sind. Diese zusätzlichen Bearbeitungen kosten Zeit und Geld, die nicht budgetiert waren.

DFM bringt das Wissen im Prozess ein. Eurotechniek wendet dies bei jedem neuen Produkt, das eingeht, an, unter anderem bei Kunststoff-Spritzguss-Projekte en freeswerkzaamheden. Wir prüfen das Design auf Herstellbarkeit, bevor eine Form bestellt oder ein Bearbeitungsprogramm geschrieben wird.

Warum DFM über eine Checkliste hinausgeht

DFM wird manchmal als eine Standardcheckliste betrachtet, die man abarbeitet, bevor die Produktion beginnt. Das ist eine zu enge Auffassung. DFM ist eine Denkweise, die den gesamten Entwurfsprozess durchläuft.

Wanddicken beim Spritzgießen. Eine Wanddicke, die in demselben Teil von 1 mm bis 3,5 mm variiert, führt zu ungleichmäßiger Abkühlung. Das verursacht Schwund, Verzug und Maßabweichungen. Eine Checkliste besagt, dass Wanddicken konsistent sein müssen. Aber eine DFM-Analyse zeigt, welche spezifische Anpassung in diesem Design, mit diesem Material, das Problem löst.

Dieser Unterschied liegt im Wissen über den Prozess. Wir kombinieren Designbewertung mit Prozesskenntnissen im Spritzgießen, Fräsen und bei 2K-Anwendungen. Diese Kombination liefert Ratschläge, die konkret und umsetzbar sind, keine generischen Regeln.

Wie eine DFM-Analyse in der Praxis funktioniert

Eine DFM-Analyse bei Eurotechniek beginnt mit dem Empfang des CAD-Modells und der technischen Zeichnung. Wir analysieren den Entwurf anhand der folgenden Punkte:

• Utziekwinkel en kosten. Zijn er genoeg utziekwinkel voor de uitwerrichting? Zijn kosten evenredig aan de wanddikte om inkopen te vermijden?
• Angussort und Fließweg. Wo kommt der Anguss und wie bewegt sich das Material durch die Kavität? Ein falscher Angussort gibt ​​Schweißnähte auf sichtbaren Flächen oder ungleichmäßige Füllung.
• Toleranzen. Sind die angegebenen Toleranzen für das gewählte Material und die Bauteilgeometrie erreichbar? Eine Toleranz von plus oder minus 0,05 mm ist realistisch für einen kleinen Metallverbinder. Dieselbe Toleranz für ein glasfaserverstärktes PA-Teil von 200 mm ist dies ohne zusätzliche Maßnahmen nicht.
• Kühlung und Zykluszeit. Wie kann die Geometrie gekühlt werden? Dicke Abschnitte, die langsam abkühlen, verlängern die Zykluszeit und erhöhen den Stückpreis.

Nach der Analyse erstellen wir einen schriftlichen Bericht mit Erkenntnissen und konkreten Anpassungsvorschlägen. Dieser Bericht ist kein Urteil über den Entwurf, sondern ein Arbeitsdokument, um gemeinsam weiterzumachen.

Fehler, die DFM vermeidet

Der Wert von DFM liegt darin, was man dadurch nicht erlebt. Eine Reihe von Praxisbeispielen zeigt, wie klein die Anpassung sein kann und wie groß die Folgen ohne sie sind.

Ein Kunde lieferte einen Entwurf für ein technisches Gehäuse aus ABS. Die Wände hatten keine Entformungsschrägen. Die Form war bereits fast bestellt. Nach der DFM-Analyse wurde die Zeichnung mit 1,5-Grad-Entformungsschrägen an allen vertikalen Flächen angepasst. Ohne diese Anpassung hätte die Form Probleme beim Auswerfen verursacht, mit beschädigten Produkten und erhöhtem Formverschleiß als Folge.

Ein weiterer Fall: Ein Bauteil aus glasfaserverstärktem Nylon hatte Schrumpftoleranzen, die auf unverstärktem Material basierten. Der Unterschied bei der Schrumpfung beträgt bei diesem Material 0,3 bis 0,5 Prozent, abhängig von der Faserorientierung. Ohne Korrektur hätte dies zu Maßabweichungen geführt, die die Montage unmöglich gemacht hätten. Die Anpassung kostete eine Stunde Arbeit. Die Fehlerbehebung nach der Produktion hätte Wochen gedauert.

Eurotechniek meldt dit soort problemen voor de productiefase. Das ist kein zusätzlicher Service, das ist Teil unserer Arbeitsweise.

DFM und die Matrizeninvestition

Eine Form ist eine beträchtliche Investition. Je nach Komplexität und Abmessungen kostet eine einzelne Spritzgussform von 8.000 Euro bis weit über 50.000 Euro. Nachbearbeitungen kosten zusätzlich, sowohl in Geld als auch in Durchlaufzeit.

DFM schützt die Investition. Wer einen Entwurf ohne Machbarkeitsprüfung durchlaufen lässt, riskiert Korrekturen am Werkzeug, die leicht 2.000 bis 10.000 Euro kosten. Das sind Anpassungen an Läufer, Kühlkanälen oder der Kavitätsgeometrie, die hätten vermieden werden können.

Wir bauen Matrizen im eigenen Haus, mit direktem Zugang zu unserer Werkzeugmacherei. Das bedeutet, dass das Wissen aus der DFM-Analyse direkt in den Formenbau einfließt. Es gibt keinen Kommunikationsverlust zwischen dem Ingenieur, der das Design prüft, und dem Werkzeugmacher, der die Form baut. Diese kurze Verbindung macht DFM bei Eurotechniek in der Praxis effektiv.

DFM bei komplexeren Prozessen

DFM ist auch außerhalb des Standard-Spritzgießens relevant. Beim 2K-Spritzgießen, bei dem zwei Materialien in einem Zyklus kombiniert werden, gelten zusätzliche Designanforderungen. Die Haftung zwischen den beiden Komponenten hängt von der Materialkompatibilität, der Oberflächenstruktur und der Einspritzreihenfolge ab.

Ein Entwurf, der nicht auf 2K-Herstellbarkeit geprüft wurde, kann zu unzureichender Haftung, sichtbaren Nähten oder funktionellen Mängeln führen. Wir stellen fest, dass Kunden, die zum ersten Mal mit 2K arbeiten, die Verbindungsgeometrie unterschätzen. Eine Rippe oder eine mechanische Verriegelung im Entwurf kann die Haftung unabhängig von der Materialverträglichkeit erheblich verbessern.

Bei Eurotechniek führen wir DFM-Analysen für 2K-Projekte als Standardschritt durch. Wir betrachten die Geometrie der Fügefläche, die Einspritzreihenfolge und die Toleranzanhäufung zwischen den beiden Komponenten. Dies gibt eine bessere Grundlage für das Werkzeugdesign und vermeidet Probleme in der Serienproduktion.

Häufig gestellte Fragen zu Design for Manufacturing

Wann in dem Entwurfsprozess muss ich eine DFM-Analyse durchführen lassen?

So früh wie möglich, aber auch wenn das Design noch nicht fertig ist. Eine DFM-Analyse bei 70 Prozent des Designs bringt mehr als eine Analyse eines abgeschlossenen Designs, das bereits festgelegt ist. Je früher die Erkenntnisse berücksichtigt werden, desto günstiger sind die Anpassungen. Eurotechniek bewertet auch frühe CAD-Modelle oder Skizzenentwürfe und gibt gezieltes Feedback, ohne dass das Design bereits vollständig ausgearbeitet sein muss.

Was kostet eine DFM-Analyse und wiegt das die Investition auf?

Die Kosten einer DFM-Analyse sind gering im Vergleich zu den Kosten von Werkzeugkorrekturen oder Nacharbeit. Eine Analyse kostet normalerweise einige hundert Euro, abhängig von der Komplexität des Teils. Eine Werkzeugkorrektur kostet schnell das Zehnfache. Des Weiteren vermeidet eine DFM-Analyse Verzögerungen bei der Markteinführung, was bei ernsthaften Volumina einen erheblichen indirekten Wert hat. Wir besprechen die Kosten immer im Voraus, damit du weißt, woran du bist.

Ist DFM nur für Spritzguss relevant?

Nein, DFM ist auf jeden Produktionsprozess anwendbar. Die Prinzipien sind gleich: Entwerfen Sie so, dass der Prozess effizient und zuverlässig durchgeführt werden kann. Beim Fräsen geht es um die Zugänglichkeit für Werkzeuge und die Vermeidung von zu tiefen, engen Hohlräumen. Bei der Blechbearbeitung geht es um minimale Biegeradien und Stanzdurchbrüche, die das Werkzeug nicht beschädigen. Eurotechniek arbeitet mit mehreren Prozessen und wendet DFM auf den für Ihr Produkt eingesetzten Prozess an.

Ein gutes Design beginnt vor der Form

DFM ist kein bürokratischer Schritt in einer Projektplanung. Es ist die Art und Weise, wie ein Handwerker ein Design betrachtet, bevor er mit der Arbeit beginnt. Wer das übersieht, zahlt später mehr.

Möchten Sie wissen, wie Ihr Entwurf bei der Herstellbarkeit abschneidet? Kontaktieren Sie uns über euro-techniek.nl. Wir schauen mit und geben ein ehrliches Urteil, ohne Verpflichtungen im Voraus.