DFM戦略でROIを最大化：製造しやすい設計のポイント

当たり前のことのように思えますが、部品を生産効率の良いように設計することは極めて重要です。この原則は「製造向け設計（DFM：Design for Manufacturability/Manufacturing）」と呼ばれ、生産コスト全体の削減だけでなく、部品製造に必要な時間とエネルギーの削減にもつながります。

設計段階には、下流工程の効率を最適化するさまざまな機会があります。そのためDFMは、組立向け設計（DFA：Design for Assembly）とセットで語られることが多々あります。DFAとは、部品を組み立てやすいように設計する手法です。

この記事では、モジュール設計と有限要素法解析（FEA）が、いかに設計プロセスを最適化し、コスト・エネルギー・時間を節約して全体のROIを向上させるかを解説します。

製造と組立のための設計で効率を向上

製造プロセスの効率とコスト削減を図る重要な戦略は、最初から部品点数を最小限に抑えることです。これにより生産パイプライン全体に波及効果が生まれ、在庫削減、そして業務の合理化につながります。

積層造形（アディティブ・マニュファクチャリング）の活用も、トータルの部品点数削減に役立ちます。従来の製造法では個別に作られていた多数の部品を、積層造形なら単一の部品として一体化できるからです。

また、各コンポーネントに必要な材料の種類を見直すことも効率化に寄与します。特定の物理的・化学的特性を持つ材料が必要なコンポーネントもありますが、可能な限りユニークな材料の種類を減らすことは、製造コストと生産時間の大幅な削減につながります。

モジュール設計も生産コスト削減の有効な手段です。設計内で共通のサブアセンブリ部品を使用することで、複数の設計イテレーションに必要な時間を短縮できます。

モジュール設計を優先することで、異なる部品オーダー間で流用できる汎用サブアセンブリ部品を作れ、新しい生産ロットごとに新規部品を設計するコストと時間を削減できます。部品間でカスタマイズ不要なサブアセンブリを特定すれば、冗長性を排除できます。

有限要素法解析（FEA）ソフトで設計を検証

上記の予備的対策で設計・製造プロセスを合理化した後の次のステップは、有限要素法解析（FEA）の活用です。これは、製品設計を実生産前にソフトウェアでテストする手法です。

開発・設計フェーズでは、部品を素早くイテレーションしテストできることが、全体の生産プロセス最適化の鍵となります。FEAは、物理プロトタイプ制作前に潜在的問題をトラブルシューティングする最速の方法の一つです。このソフトウェアにより、エンジニアとデザイナーは、設計ファイルのみを用いて、実際の使用環境で想定されるストレスに部品がどう反応するかを予測できます。

これらのストレスには、振動、熱、機械的応力、疲労、流体の流れなどが含まれます。ミッションクリティカルなコンポーネントや高価値アセンブリには非常にコスト効率の良い選択肢ですが、他の種類の部品ではコストが高くなる場合もあります。

FEAは実際の物理プロトタイプテストの完全な代替ではありませんが、部品の個々の領域が応力下でどう反応するかを精密に判定できるため、部品破損のテストとして優れており、重要なエンジニアリング・設計判断の指針となります。

FEAソフトウェアは、エンジニアが手計算で行うよりもはるかに高速に複雑な数学計算を実行します。したがって、部品の再設計が必要な場合でも、新モデルを数時間〜数日でバーチャルテストできます。物理プロトタイプなら数週間〜数ヶ月かかるところです。多くの場合、FEAソフトでは設計ファイル内の特徴を変更して、望む特性を得ることさえ可能です。

オンデマンド製造：Fast Radiusの違い

ROI最大化の観点で最後に考慮すべきは、オンデマンド生産の実現性です。オンデマンド製造モデルは柔軟性が高く、需要変動に応じた迅速な生産と納品を可能にします。これにより過剰在庫と機会損失の両方を防げます。均一な部品の大量生産であれ、複雑で多様な形状の少量生産であれ、エンジニア、デザイナー、製造業者が適切なオンデマンド製造パートナーを選ぶことは極めて重要です。

Fast Radiusは、ワンストップのオンデマンド製造パートナーです。専門家チームが、アイデア出し・プロトタイピングから製造・納品まで、製造サイクルのあらゆる段階でお客様と密に連携し、優れた品質の部品を迅速かつ適正価格で提供することで、最高の投資対効果を実現します。

ご注文の準備ができた方、または生産プロセスについてご質問・ご懸念がある方は、今すぐお問い合わせください。また、リソースセンターでは、私たちが提供する製造プロセスとサービスの範囲について詳しくご覧いただけます。

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