制造设计的重要性

美国陆军案例研究

为什么制造设计很重要？

成本降低： 大约 70% 的产品制造成本可以来自材料和制造方法等设计决策。其余 30% 的成本构成了生产决策，例如工艺规划和工具选择。专注于设计优化可降低制造成本。‍

简化生产放大： 硬件开发的挣扎来自从原型到生产的扩展。从产品开发周期的一开始就考虑 DFM，减少重新设计工作，提高产品质量，并加快上市时间。

有效制造设计的基础

标准化： 标准化通过减少库存和扩大需求来降低成本。以下是考虑零件标准化的一些方法：

• 设计可在产品内重复使用或在产品线之间共享的部件。
• 标准化产品中的硬件以减少库存需求。
• 使您的设计模块化，以简化产品更改或重新设计。
• 尽可能使用标准组件而不是定制组件。‍

设计简单： 简化您的设计可以减少制造产品所需的时间和库存，这与其成本相关。为了简化您的产品，您可以：

• 通过制造多功能部件最大限度地减少组装步骤和库存。
• 使用预先设计好的对齐方式或快速固定方法，例如按扣。包括螺栓连接或胶合在内的紧固技术需要更长的时间来固定并需要更多库存。
• 使用 3D 打印原型快速测试改进的设计。
  

一致性和合规性： 对准错误会损坏零件或设备，降低产量甚至导致生产线停机。通过执行以下任一操作，调整您的设计以解决倾斜、未对准和公差叠加：

• 通过分析公差在装配中的累积方式来解决装配问题。
• 设计集成的零件特征以帮助在装配过程中对齐。
• 在装配插入步骤中添加锥形或倒角以引导组件。
  

设置时间减少： 通过减少每个零件所需的操作次数，或通过 3D 打印夹具和工作流程改进来简化装配步骤，从而减少设置时间。

• 减少每个零件或组件所需的设置或旋转次数。
• 3D 打印定制夹具可减少设置时间并协助工人进行对齐、检查和组装。
• 评估可以使用改进的工具或工作站升级您的生产线的位置。

制造设计从哪里开始

沟通： 产品设计中的迭代是双向的。与工厂车间的人员合作，迭代和改进您的设计，因为他们经常亲身经历许多生产问题！‍

过程： 哪种制造方法对生产最具成本效益？加法、减法还是成型？精心设计的零件应该针对其制造过程进行优化——甚至可以利用它来进一步简化设计。分析每个零件的制造过程可以简化设置和操作，从而降低零件成本。‍

材料： 您的材料选择会影响您的成本、零件质量和制造方法。您的零件需要什么特性？应该持续多少个周期？有什么重量要求吗？ ‍

基础设施： 您的生产线是如何设置和支持的？正如您要针对其制造过程优化零件设计一样，您也可以针对其制造设施优化生产工作流程。

3D 打印如何适应制造设计？

DFM 中使用的增材制造的关键价值在于快速迭代和改进。它通过减少制造零件的时间和成本来提高您的生产力 - 无论是原型、工具还是最终零件。 ‍

原型： 3D 打印允许快速迭代，因此您可以尽早并经常测试许多不同的设计。您可以循环设计您的零件及其制造和装配夹具，以优化流程 - 使其更便宜、更高产量和更快。‍

工具： 3D 打印您的工具通过消除工具制造的提前期限制来减少您的生产准备时间 - 使生产与工件轮廓相匹配的保形或符合人体工程学的工具变得简单。与原型设计一样，您可以快速迭代工具的多个版本以对其进行改进，然后在线实施。‍

最终用途部件： 3D 打印是某些最终用途应用的可行选择，这通常是由于特定的设计要求导致其他制造方法成本过高。它有自己的一套设计指南，根据所使用的打印机类型而有所不同。 ‍

寻找增材制造机会： ‍

在您的产品和生产线上寻找机会，以减少冗长的交货时间和高昂的制造成本。证明 通过投资回报 (ROI) 计算，哪些零件或子组件将受益于 3D 打印。将您的零件上传到 Markforged 的​​ Eiger 软件以获取材料成本和打印时间。 ‍

对于给定的零件，总会有一个拐点，在这个拐点处，其他制造方法变得更具成本效益。比较每数量成本和每数量时间值，以了解您的相关部件在这条曲线上的位置。

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