Was ist Design for Manufacturing (DFM)? Der vollständige Leitfaden für 2025

Fertigungsingenieure und Produktdesigner sind häufig frustriert: Designs, die im CAD perfekt aussehen, werden in der Fabrikhalle zu Albträumen in der Produktion. Diese Fehlausrichtung zwischen Konstruktion und Produktion hat oft zu kostspieligen Überarbeitungen, Fertigungsverzögerungen und Qualitätsproblemen geführt, die bei richtiger Planung vermieden werden könnten.

Tatsächlich zeigen Untersuchungen, dass über 70% der Produktkosten werden in der Designphase definiertwodurch eine frühzeitige Intervention nicht nur hilfreich, sondern unerlässlich ist.

Hier kommt Design for Manufacturing (DFM) ins Spiel. DFM integriert Fertigungsaspekte bereits in den ersten Entwurfsphasen und hilft Teams, Probleme zu vermeiden, bevor sie entstehen. In diesem Leitfaden werden wir untersuchen, was DFM ist und wie digitale Werkzeuge diese Fertigungsmethode im Jahr 2025 verändern werden.

Was ist Design for Manufacturing?

Design for Manufacturing ist eine technische Methode, die das Produktdesign für eine effiziente und kostengünstige Fertigung optimiert. Mein Kernstück ist es, von DFM das zu berücksichtigen, die Einschränkungen und Möglichkeiten der Produktion bereits in der Bauphase zu berücksichtigen und nicht erst nach der Konstruktion zu ruhen.

DFM trifft frühzeitig die richtigen Entscheidungen, wenn Änderungen am günstigsten sind, und hilft so, kostspielige Probleme zu vermeiden, die sonst während der Produktion auftreten könnten.

DFM kann sich auch an einer umfassenden Strategie zur Optimierung von der Konstruktion bis zur Produktion beteiligen, die als DFMA (Design for Manufacturing and Assembly) bekannt ist. Schauen wir uns an, wie sie sich gegenseitig ergänzen.

DFM gegen DFMA

Wenn DFM an der Optimierung einzelner Teile für die Produktion arbeitet, folgt DFMA einem vollständigen Ansatz. DFMA integriert die DFM-Prinzipien mit den DFA-Methoden (Design for Assembly) für eine ganzheitliche Optimierungsstrategie, die sowohl berücksichtigt, wie die Komponenten hergestellt werden, als auch, wie sie im Endprodukt zusammenkommen.

Diese Methoden sind ergänzend, dienen aber einem anderen Zweck:

• DFM Dies in erster Linie, indem Materialauswahl, Prozessoptimierung und Bauteilgeometrie eingesetzt werden, um den Aufwand und die Produktionskosten zu reduzieren.
• DFA es konzentriert sich auf die Minimierung von Montagevorgängen durch Konsolidierung, Standardisierung und optimierte Montagesequenzen von Teilen.
• DFMA kombiniert diese Ansätze, um eine systemweite Optimierung zu erreichen, die keiner alleine bearbeiten kann.

Wenn ein DFM-Beispielbeispiel, die Geometrie eines Bauteils zu einfach ist, um die Betriebszeit zu reduzieren, kann DFMA empfehlen, mehrere Teile zu einer Komponente zu kombinieren, um zu verhindern, dass Montageskript vollständig verhindert wird — kann zu einem komplexen Herstellungsprozess führen, der für die Gesamtsystemeinsparungen relevant ist.

Unternehmen, die beide Methoden anwenden, sehen oft die größten Vorteile, da sie verschiedene Aspekte der Produktionseffizienz berücksichtigen.

Die fünf wichtigsten Prinzipien von DFM

Exzellenz in der Fertigung beginnt mit starken Designprinzipien. Die grundlegenden Elemente, die eine erfolgreiche DFM-Implementierung ausmachen, sind:

• Auswahl des Prozesses. Die Wahl des Herstellungsverfahrens ist entscheidend für die Produktkosten und die Produktqualität. DFM unterstützt Teams bei der Auswahl optimaler Verfahren, die auf Faktoren wie Produktionsvolumen, Materialeigenschaften und wirtschaftlichen Einschränkungen basieren. Wenn auch die CNC-Bearbeitung für Präzisionsteile mit weniger Stückzahlen kostengünstig sein kann, kann sie für Kunststoffteile in hohen Stückzahlen besser geeignet sein.
• Vereinfachung des Designs. Die Minimierung von Komplexität ist ein Eckpfeiler ein effektives DFM. Das heißt, die Anzahl der zu reduzierenden Bauteile, Komponenten auf möglich zu standardisierende und nicht notwendige Funktionen. DFMA-Studien zeigen, dass die Anzahl der Bauteile um durchschnittlich 54% reduziert wird, wodurch die Anzahl der Montageschritte drastisch reduziert wird. Die Vereinfachung der Konstruktionen reduzierte zwar die Produktionskosten, verbesserte aber die Zuverlässigkeit und vereinfachte den Montageprozess.
• Materialoptimierung. Die DFM-Prinzipien empfehlen die Auswahl von Materialien, bei denen Kosten, Herstellungs- und Leistungsanforderungen vereinbart werden. Dazu gehören auch die Berücksichtigung von Faktoren wie Materialverfügbarkeit, Verarbeitungsanforderungen und das Potenzial zur Abfallreduzierung. Inalso kann Materialien auswählen, die bei niedrigerer Temperatur verarbeitet werden oder je weniger Folgearbeiten erforderlich sind, desto geringer sind die Herstellungskosten.
• Ökologische Betrachtungen. Die Produkte müssen so konzipiert sein, dass sie den erforderlichen Betriebsbedingungen entsprechen und den Umweltvorschriften entsprechen. DFM hilft Ingenieuren, diese Herausforderungen bereits in der Konstruktionsphase zu antizipieren und sicherzustellen, dass die Produkte während ihres gesamten Lebenszyklus Qualität und Zuverlässigkeit beibehalten.
• Konformität und Tests. Die moderne Produktion muss unterschiedlichen Industriestandards und administrativen Anforderungen entsprechen. Die DFM-Methode berücksichtigte diese Berichte zu Beginn des Bauprozesses und gewährleistet, dass die Produkte die Qualitätskontrollstandards und Zertifizierungsanforderungen erfüllen, ohne dass umfangreiche Änderungen in der späten Phase erforderlich sind.

Die Geschäftsvorteile von DFM

Bei ordnungsgemäßer Implementierung bietet DFM erhebliche Vorteile in Bezug auf mehrere Geschäftskennzahlen.

Niedrigere Herstellungskosten

DFM reduziert den Materialabfall und die Produktionszeit erheblich, und viele Beispiele aus der Praxis belegen die Auswirkungen. Umsetzung der DFM-Prinzipien durch BMW auf seiner neuen EV-Plattform wird erwartet, dass die Herstellungskosten im Vergleich zu 2019 um 25% gesenkt werden und Die DFMA-Implementierung von Whirlpool in seiner Küchengerätelinie ist die Anzahl der Teile um 29% und die Montagezeit um 26% reduziert.

Einführungszeit für den Castere-Markt

Die Optimierung in der frühen Phase von DFM minimierte den Bedarf an mehreren Entwurfsiterationen und Überarbeitungen während der Produktion. Dies wurde durch folgende Maßnahmen untermauert Branchenstudien haben gezeigt, dass die Produktentwicklungszeit um 45% reduziert wird von DFMA-Implementation. Auf diese Weise können Unternehmen Produkte schneller auf den Markt bringen und schneller auf Marktchancen reagieren.

Verbesserte Produktqualität

DFM-Praktiken helfen dabei, Konstruktionsmerkmale zu eliminieren, die während der Produktion zu Qualitätsproblemen führen könnten, wie z. B. enge Toleranzen oder schwer ausstellende Geometrien. Das Ergebnis sind Qualitätsprodukte mit weniger Fehlern.

Verbesserte Effizienz der Lieferkette

Die Verwendung von Standardkomponenten und Materialien in Kombination mit vereinfachten Designs erleichtert das Lieferkettenmanagement. Es reduziert die Komplexität der Bestände und optimiert die Beziehungen zu den Lieferanten.

Digitale Integration und Industrie 4.0

Modernes DFM nutzt zunehmend digitale Tools und intelligente Fertigungsfunktionen. Laut SME, DFM kann Industrie-4.0-Technologien integrieren, um effiziente, präzise und innovative Prozesse zu ermöglichen und in einer neuen Ära eine hervorragende Produktion zu ermöglichen.

Herausforderungen bei der Implementierung von DFM

Trotz der klaren Vorteile von DFM stehen Unternehmen bei der Umsetzung dieser Praktiken oft vor einigen Hürden.

Einschränkungen bei älteren Systemen

Viele Hersteller arbeiten mit älteren Systemen und Software, die nicht für moderne DFM-Praktiken entwickelt wurden. Daher müssen ältere Manufacturing Execution Systems (MES) häufig Daten in separate DFM-Tools exportiert werden, was zu einem fragmentierten und ineffizienten Arbeitsablauf führt.

Abteilungsübergreifende Zusammenarbeit‍

Tom Black von ABB Robotics erklärt dass „DFM ein kollaborativer Prozess zwischen F&E- und Fertigungsingenieuren ist, was dazu gehört, Probleme zu beseitigen, innovative Produkte zu einer schnelleren Markteinführung zu führen“. Das Aufbrechen traditioneller Silos zwischen diesen Abteilungen könnte auch einen kulturellen Wandel und neue Arbeitsabläufe erfordern.

Anpassung an Industrie 4.0 und KI

Auch wenn die Entwicklung der Fertigungstechnologie lohnend sein kann, erfordert sie eine ständige Anpassung. Moderne digitale Tools können die DFM-Praktiken verbessern, aber Unternehmen müssen ihre Wissensbasis kontinuierlich aktualisieren, um neue Fertigungsprozesse, Materialien und Automatisierungsmöglichkeiten zu berücksichtigen.

How improve Low-Code-Plattformen DFM

Low-Code-Entwicklungsplattformen ändern die Kunst und Art und Weise, wie Hersteller DFM-Praktiken umsetzen und aufrechterhalten.

Automation der Entwurfsvalidierung

Low-Code-Plattformen ermöglichen die schnelle Entwicklung kundenspezifischer Anwendungen, automatisieren die DFM-Prüfungen und -Analysen. Dies hilft, potenzielle Produktionsprobleme frühzeitig zu erkennen, wenn sie einfach und kostengünstiger zu beheben sind.

Zusammenarbeit und Datenintegration in Echtzeit‍

Moderne Fertigungsbetriebe erfordern einen nahtlosen Datenfluss zwischen verschiedenen Systemen. Low-Code-Plattformen zeichnen sich durch die Entwicklung von Anwendungen aus, wobei Daten aus mehreren Quellen, einschließlich PLM-, CAD-, MES- und ERP-Systemen, integriert werden. Konstrukteure können sofort Feedback zur Herstellbarkeit erhalten, und Produktionsteams können die Konstruktionsabsicht besser verstehen.

Umsetzung einer intelligenten Fabrik

In der Ära von Industrie 4.0, Low-Code-Plattformen helfen dabei, die Lücke zwischen traditionellen Fertigungssystemen und intelligenten Fabrikfunktionen zu schließen. Sie ermöglichen es Herstellern, kundenspezifische Anwendungen zu entwickeln, die Konstruktionsdaten mit IoT-Sensoren, Produktionsmetriken und Qualitätskontrollsystemen zu verbinden und so Feedback für DFM-Entscheidungen in Echtzeit zu liefern.

Cleverer Assist, ein digitales industrielles Assistenzsystem, das mit Low-Code entwickelt wurde, zeigt, wie diese Lösungen die Echtzeitkommunikation zwischen Konstruktion, Maschinen und menschlichen Bedienern ermöglichen können.

Schnelleres Prototyping und Iteration

Low-Code-Plattformen beschleunigen die Entwicklung maßgeschneiderter Tools für die DFM-Analyse und -Validierung erheblich. Unternehmen können Anwendungen schnell und ohne langwierige IT-Entwicklungszyklen erstellen und modifizieren, um den sich ändernden DFM-Anforderungen gerecht zu werden.

Transformieren Sie Ihre Fertigung mit CLEVR

Die Navigation in alten Systemen und die Implementierung moderner DFM-Praktiken müssen nicht umwerfend sein. Die Low-Code-Lösungen von CLEVR helfen Herstellern, ihre DFM-Prozesse zu modernisieren und gleichzeitig eine nahtlose Integration in bestehende Systeme zu ermöglichen.

CLEVR ermöglicht:

• Schnelle Entwicklung von kundenspezifischen DFM-Validierungstools
• Nahtlose Integration zwischen Konstruktions- und Fertigungssystemen
• Abteilungsübergreifende Zusammenarbeit in Echtzeit
• Intelligente Fabrikvernetzung für Industrie 4.0-Initiativen
  

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Forschungsmethodik

Dieser Leitfaden beinhaltet Kenntnisse über führende Unternehmen der Produktionsindustrie wie McKinsey, Deloitte, Gartner und das Lean Enterprise Institute. Um bewährte DFM-Verfahren zu identifizieren, haben wir Implementierungsdaten aus verschiedenen Sektoren analysiert, darunter Automobilindustrie, medizinische Geräte, Elektronik und Industrieausrüstung.