Nicht nur kreative und innovative Produktentwürfe sind für den Erfolg und die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens von Bedeutung. Ebenso müssen die Entwicklungskosten kontrolliert und ein hohes Qualitätsniveau gehalten werden. Zusätzlich müssen Probleme bei der Herstellung sowie Nacharbeit und daraus resultierende Produktionsverzögerungen vermieden werden.
Bereits die 3D-Produktkonstruktion und die Möglichkeit Konstruktionsdaten in ein CAM (computer-aided manufacturing)-System zu importieren, brachten enorme Vorteile für die Bearbeitungsproduktivität, da dadurch sichergestellt wird, dass Herstellungsprozesse reibungslos ablaufen. Unabhängig davon, ob Teile spanend bearbeitet, gegossen, geschmiedet oder ob diese zu Baugruppen montiert werden: Die Verwendung eines integrierten 3D-Konstruktionssystems, das über DFM-Werkzeuge verfügt, kann zusätzliche Effizienzgewinne einbringen.
Rationalisierung der Produktionsprozesse durch DFM
Mit DFM (Design for Manufacturability) wird eine Art des Designprozesses beschrieben, die möglicherweise auftretende Probleme schon in der Entwicklungsphase erkennt und löst. Die Herstellung eines Produktes soll dadurch erleichtert und Herstellungskosten gesenkt werden. Indem die Konstruktion also fertigungsgerecht erfolgt, können Hersteller die Markteinführungszeit verkürzen, da Fertigungsprobleme bereits frühzeitig berücksichtigt wurden. So werden Verzögerungen, unnötige Kosten sowie Qualitätsprobleme vermieden.
Mit Hilfe von 3D-Konstruktionsdaten und DFM-Werkzeugen kann beispielsweise geprüft werden, ob Bohrungen richtig positioniert sind oder, ob die Konstruktion für einen geringen Materialverbrauch optimiert wurde. Bei der Fertigung von Formen können DFM-Werkzeuge hilfreich sein, da sich nicht jedes Gebilde für die Herstellung mit einer Form eignet. Bereits bei der Konstruktion muss darauf geachtet werden, dass die entsprechende Form für das Teil hergestellt werden kann. Produktionsprobleme werden so vermieden. Bei der Formenkonstruktion müssen Schwindungen, die durch das Abkühlen entstehen, berücksichtigt werden. Durch eine Formschräganalyse wird sichergestellt, dass sich ein Teil aus seiner Form löst und diese dabei nicht beschädigt wird.
Auch Ergebnisse anderer Fertigungsverfahren – wie Schmiede- und Gussprozesse, die Blechverarbeitung und Baugruppenfertigung – lassen sich mit DFM-Werkzeugen besser vorhersagen. Mittels Software, die über ein Versions- und Änderungsmanagement verfügt, kann überprüft werden, ob sich Änderungen an einer Konstruktion auf andere Baugruppen auswirken. Auch die Simulation von Montagevorgängen wird immer wichtiger. So können Montageanimationen gedruckte Montageanleitungen ersetzen. 3D-Konstruktionsdaten können genutzt werden, um Montagevorgänge zu rationalisieren, Verpackungen zu verbessern oder Dokumentationen zu erstellen.
DFM-Prozess für den 3D-Druck
Für den 3D-Druck entwickelten Nano Dimension und Zuken einen durchgängigen DFM-Prozess. Für das Rapid Prototyping nutzt der Spezialist für elektronische Drucktechnologien, Nano Dimension, die 3D-System-Design-Technologie CR-8000 Design Force von Zuken. Die Entwicklungsumgebung ist für eine ganzheitliche Produktentwicklung konzipiert. Sie bietet die Möglichkeit, das Design nicht nur auf der Ebene der Leiterplatte zu gestalten, sondern berücksichtigt auch die Produktebene. Der integrierte Design-Prozess beginnt mit der Systemplanung, bei der wichtige Entscheidungen über die Designaufteilung, Bauteilauswahl sowie die Form und Funktion des Produktes getroffen werden.
Anschließend können detaillierte Schalt- und Stromlaufpläne sowie Leiterplatten entwickelt und optimierte Fertigungsdaten ausgegeben werden. Einzigartig ist derzeit auch, dass spezielle Regeln für Materialien festgelegt werden können. Für den 3D-Druck auf Silber und anderen leitfähigen Materialien sind so keine zusätzlichen Arbeitsschritte mehr nötig. Auch der Druck von Leiterplatten über das DFM-Injektmodul wird unterstützt. Dieses bereitet CAD-Daten für Tintenstrahldrucker auf. Der Aufwand für die Ausgabe der Design-Daten an die Fertigung ist somit deutlich reduziert und den Anwendern bleibt wieder mehr Zeit für die eigentliche Entwicklungsarbeit.
