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 Fertigung führt häufig zu kostspieligen Überarbeitungen, Fertigungsverzögerungen und Qualitätsproblemen, die bei richtiger Planung hätten vermieden werden können.

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

Hier kommt Design for Manufacturing (DFM) ins Spiel. DFM integriert Fertigungsaspekte bereits in den frühesten 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. Im Kern geht es bei DFM darum, die Einschränkungen und Möglichkeiten der Fertigung bereits in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen und nicht erst nach Abschluss der Konstruktion.

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 auch Teil einer umfassenderen Strategie zur Optimierung von der Konstruktion bis zur Fertigung sein, die als DFMA (Design for Manufacturing and Assembly) bekannt ist. Schauen wir uns an, wie sie sich gegenseitig ergänzen.

DFM gegen DFMA

Während sich DFM auf die Optimierung einzelner Teile für die Produktion konzentriert, verfolgt DFMA einen umfassenderen Ansatz. DFMA integriert die DFM-Prinzipien mit den DFA-Methoden (Design for Assembly) für eine ganzheitliche Optimierungsstrategie, die sowohl berücksichtigt, wie Komponenten hergestellt werden, als auch, wie sie im Endprodukt zusammenkommen.

Diese Methoden ergänzen sich, dienen aber unterschiedlichen Zwecken:

• DFM geht in erster Linie darum, mithilfe von Materialauswahl, Prozessoptimierung und Bauteilgeometrie die Komplexität und Kosten der Fertigung zu reduzieren.
• DFA 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 bewerkstelligen könnte.

Während DFM beispielsweise vorschlagen könnte, die Geometrie eines Teils zu vereinfachen, um die Bearbeitungszeit zu reduzieren, könnte DFMA empfehlen, mehrere Teile zu einer einzigen Komponente zu kombinieren, um Montageschritte vollständig zu vermeiden — was möglicherweise zu einem komplexeren Herstellungsprozess führen könnte, der durch die Gesamtsystemeinsparungen gerechtfertigt ist.

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

Die fünf wichtigsten Prinzipien von DFM

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

• Prozessauswahl. Die Wahl des Herstellungsverfahrens wirkt sich erheblich auf die Produktkosten und die Produktqualität aus. DFM unterstützt Teams bei der Auswahl optimaler Prozesse auf der Grundlage von Faktoren wie Produktionsvolumen, Materialeigenschaften und wirtschaftlichen Einschränkungen. Während beispielsweise die CNC-Bearbeitung für Präzisionsteile mit geringer Stückzahl kostengünstig sein kann, könnte das Spritzgießen für Kunststoffbauteile in großen Stückzahlen besser geeignet sein.
• Vereinfachung des Designs. Die Minimierung der Komplexität ist ein Eckpfeiler eines effektiven DFM. Dies bedeutet, die Anzahl der Teile zu reduzieren, Komponenten nach Möglichkeit zu standardisieren und unnötige Funktionen zu eliminieren. DFMA-Studien zeigen, dass die Anzahl der Bauteile um durchschnittlich 54% reduziert wird, wodurch die Anzahl der Montageschritte drastisch reduziert wird. Die Vereinfachung des Designs senkt die Produktionskosten, verbessert aber auch die Zuverlässigkeit und vereinfacht den Montageprozess.
• Materialoptimierung. Die DFM-Prinzipien empfehlen die Auswahl von Materialien, bei denen Kosten, Herstellbarkeit und Leistungsanforderungen in Einklang gebracht werden. Dazu gehören auch die Berücksichtigung von Faktoren wie Materialverfügbarkeit, Verarbeitungsanforderungen und dem Potenzial zur Abfallreduzierung. Beispielsweise kann die Auswahl von Materialien, die bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden können oder die weniger Nacharbeiten erfordern, die Herstellungskosten erheblich senken.
• Ökologische Überlegungen. Die Produkte müssen so konzipiert sein, dass sie den vorgesehenen Betriebsbedingungen standhalten und gleichzeitig die Umweltvorschriften erfüllen. 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 Fertigung muss verschiedenen Industriestandards und behördlichen Anforderungen entsprechen. Die DFM-Methodik berücksichtigt diese Überlegungen schon früh im Konstruktionsprozess und stellt sicher, dass die Produkte die Qualitätskontrollstandards und Zertifizierungsanforderungen erfüllen, ohne dass kostspielige Änderungen in der Spätphase 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 reduzierte er die Anzahl der Teile um 29% und die Montagezeit um 26%.

Schnellere Markteinführungszeit
Die Optimierung in der Frühphase von DFM minimiert den Bedarf an mehreren Entwurfsiterationen und Überarbeitungen während der Produktion. Dies wird durch folgende Beweise untermauert Branchenstudien haben gezeigt, dass die Produktentwicklungszeit um 45% reduziert wird durch DFMA-Implementierung. 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 herzustellende Geometrien. Das Ergebnis sind qualitativ hochwertigere Produkte 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 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 effizientere, genauere und innovativere Abläufe zu ermöglichen und so den Weg für eine neue Ära exzellenter Fertigung zu ebnen.

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, der dazu beiträgt, Probleme zu beseitigen, die einer schnelleren Markteinführung innovativer Produkte im Wege stehen“. Das Aufbrechen traditioneller Silos zwischen diesen Abteilungen könnte also 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 neuen Fertigungsprozessen, Materialien und Automatisierungsmöglichkeiten Rechnung zu tragen.

Wie Low-Code-Plattformen DFM verbessern

Low-Code-Entwicklungsplattformen verändern die Art und Weise, wie Hersteller DFM-Praktiken implementieren und aufrechterhalten.

Automatisierung der Entwurfsvalidierung
Low-Code-Plattformen ermöglichen die schnelle Entwicklung kundenspezifischer Anwendungen, die DFM-Prüfungen und -Analysen automatisieren. Dies hilft, potenzielle Fertigungsprobleme frühzeitig zu erkennen, wenn sie einfacher 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 Erstellung von Anwendungen aus, die Daten aus mehreren Quellen integrieren, einschließlich PLM-, CAD-, MES- und ERP-Systemen. Konstrukteure können sofort Feedback zur Herstellbarkeit erhalten, und Produktionsteams können die Konstruktionsabsicht besser verstehen.

Implementierung 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 verbinden und so in Echtzeit Feedback für DFM-Entscheidungen liefern.

Clever 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

Das Navigieren in Altsystemen und die Implementierung moderner DFM-Praktiken muss nicht überwältigend sein. Die Low-Code-Lösungen von CLEVR helfen Herstellern dabei, ihre DFM-Prozesse zu modernisieren und gleichzeitig eine nahtlose Integration in bestehende Systeme aufrechtzuerhalten.

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
  

Erfahren Sie, wie CLEVR Fertigungslösungen kann dir helfen, betriebliche Exzellenz durch verbesserte DFM-Praktiken.

Forschungsmethodik

Dieser Leitfaden fasst Erkenntnisse der führenden Unternehmen der Fertigungsindustrie wie McKinsey, Deloitte, Gartner und dem Lean Enterprise Institute zusammen. Um bewährte DFM-Verfahren zu identifizieren, haben wir Implementierungsdaten aus verschiedenen Sektoren analysiert, darunter Automobilindustrie, medizinische Geräte, Elektronik und Industrieausrüstung.

Häufig gestellte Fragen

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Design for Manufacturing (DFM) hilft dabei, Einzelteile einfacher und effizienter herzustellen. Design for Assembly (DFA) konzentriert sich darauf, wie Teile bei der Montage zusammenkommen. Während sich DFM mit Fertigungsprozessen und Kosten befasst, zielt DFA darauf ab, die Montagezeit und -komplexität zu reduzieren.

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DFM sollte in den frühesten Phasen der Produktentwicklung implementiert werden, idealerweise während der Konzeptionsphase. Eine frühzeitige Implementierung ermöglicht die kostengünstigsten Konstruktionsänderungen und trägt dazu bei, teure Änderungen später in der Produktion zu vermeiden.

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Kleine Hersteller können mit grundlegenden DFM-Prinzipien wie der Standardisierung von Komponenten und der Vereinfachung von Designs beginnen. Low-Code-Plattformen bieten eine einfache Möglichkeit, DFM-Prozesse ohne nennenswerte IT-Investitionen zu digitalisieren.

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