製造のための設計の重要性

米国陸軍のケーススタディ

製造のための設計が重要なのはなぜですか？

コスト削減： 製品の製造コストの約70％は、材料や製造方法などの設計上の決定から導き出すことができます。残りの30％のコストは、プロセス計画やツールの選択などの生産上の決定を構成します。設計の最適化に重点を置くことで、製造コストを削減します。 ‍

合理化された生産スケールアップ： ハードウェア開発の苦労は、プロトタイプから本番へのスケーリングから生じます。製品開発サイクルの最初からDFMを検討すると、再設計作業が減り、製品の品質が向上し、市場投入までの時間が短縮されます。

製造のための効果的な設計の基本

標準化： 標準化は、在庫とスケールアップのニーズを減らすことでコストを削減します。部品の標準化について考える方法は次のとおりです。

• 製品内で再利用したり、製品ライン間で共有したりできる部品を設計します。
• 製品内のハードウェアを標準化して、在庫の必要性を減らします。
• 設計をモジュール化して、製品の変更や再設計を簡素化します。
• 可能な場合は、カスタムメイドのコンポーネントではなく、標準のコンポーネントを使用してください。 ‍

デザインのシンプルさ： 設計を簡素化することで、製品の製造に必要な時間と在庫を削減できます。これは、製品のコストと相関関係があります。製品を簡素化するために、次のことができます。

• 多機能部品を作成することにより、組み立て手順と在庫を最小限に抑えます。
• 設計された位置合わせまたはスナップフィットなどの迅速な固定方法を使用します。ボルト締めや接着などの固定技術は、固定に時間がかかり、より多くの在庫が必要になります。
• 3D印刷されたプロトタイプを使用して、改善された設計をすばやくテストします。
  

調整とコンプライアンス： 位置合わせにエラーがあると、部品や機器が損傷し、歩留まりが低下したり、ラインがシャットダウンしたりする可能性があります。次のいずれかを実行して、スロープ、ミスアライメント、および公差のスタックアップを考慮して設計を微調整します。

• 公差がアセンブリ内でどのように積み重なるかを分析することにより、アセンブリの問題を解決します。
• 組み立て中の位置合わせに役立つ統合部品機能を設計します。
• アセンブリの挿入手順中に、ガイドコンポーネントにテーパーまたは面取りを追加します。
  

セットアップ時間の短縮： パーツごとに必要な操作の数を減らすか、3D印刷された固定具とワークフローの改善により組み立て手順を簡素化することにより、セットアップ時間を短縮します。

• パーツまたはアセンブリごとに必要なセットアップまたは回転の数を減らします。
• 3Dプリントのカスタムワークホールディングにより、セットアップ時間を短縮し、作業者の位置合わせ、検査、組み立てを支援します。
• 改善されたツールまたはワークステーションを使用して回線をアップグレードできる場所を評価します。

製造のための設計から始める場所

コミュニケーション： 製品設計の反復は双方向に行われます。工場の現場の人々と協力して、設計を繰り返して改善します。彼らは生産上の問題の多くを直接経験していることが多いからです！ ‍

プロセス： どの製造方法が生産にとって最も費用効果が高いでしょうか？加法混色、減法混色、または形成？適切に設計された部品は、製造プロセスに合わせて最適化する必要があります。さらに、それを利用して設計をさらに簡素化することもできます。各部品の製造プロセスを分析することで、セットアップと操作を簡素化し、部品コストを削減できます。 ‍

資料： 材料の選択は、コスト、部品の品質、および製造方法に影響を与える可能性があります。あなたの部品にはどのような特性が必要ですか？それは何サイクル続くべきですか？重量要件はありますか？ ‍

インフラストラクチャ： 生産ラインはどのように設定され、サポートされていますか？製造プロセスの部品設計を最適化するのと同じように、製造施設の生産ワークフローを最適化できます。

3D印刷は、製造のための設計にどのように適合しますか？

DFMで使用される積層造形の重要な価値は、迅速な反復と改善にあ​​ります。プロトタイプ、ツール、最終部品のいずれであっても、部品を製造するための時間とコストを削減することで、生産性が向上します。 ‍

プロトタイプ： 3D印刷により、迅速な反復が可能になるため、さまざまなデザインを早期に頻繁にテストできます。部品とその製造および組み立て器具の両方の設計を循環させて、プロセスを改良し、より安く、より高い歩留まりで、より速くすることができます。 ‍

ツーリング： 工具を3D印刷すると、工具製造のリードタイムの​​制約がなくなり、ワークピースの輪郭に一致するコンフォーマルまたは人間工学に基づいた工具を簡単に製造できるため、生産の立ち上げ時間が短縮されます。プロトタイピングの場合と同様に、ツールの複数のバージョンをすばやく反復して、ラインに実装する前にツールを改良できます。 ‍

最終用途部品： 3D印刷は、多くの場合、他の製造方法のコストを高くする特定の設計要件のために、一部の最終用途のアプリケーションで実行可能なオプションです。独自の設計ガイドラインが付属しており、使用するプリンタの種類によって異なります。 ‍

積層造形の機会を探す： ‍

製品内と生産ラインの両方で、長いリードタイムと高い製造コストを削減する機会を探してください。正当化 どの部品またはサブアセンブリが、投資収益率（ROI）計算を使用した3D印刷の恩恵を受けるか。部品をMarkforgedのEigerソフトウェアにアップロードして、材料費と印刷時間を取得します。 ‍

特定の部品には、他の製造方法がより費用効果が高くなる変曲点が常にあります。数量あたりのコストと数量あたりの時間の値を比較して、問題の部品がこの曲線のどこにあるかを確認します。

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