Was ist Design for Manufacturability?

Die Fertigungsgerechte Konstruktion, häufig als DFM (Design for Manufacturability) bezeichnet, ist der Prozess der Bauteilkonstruktion, sodass das Bauteil effizient, konsistent und kostengünstig hergestellt werden kann und gleichzeitig seine funktionalen Anforderungen erfüllt.

Bei der kundenspezifischen Fertigung ist DFM wichtig, denn kleine Konstruktionsentscheidungen können großen Einfluss auf die Bearbeitungszeit, die Werkzeugkomplexität, die Toleranzkontrolle, die Oberflächenqualität, die Produktionskosten und die Lieferzeit haben.

Bei Innova Forge hilft die DFM-Prüfung Kunden, mögliche Fertigungsprobleme vor Produktionsbeginn zu erkennen. Das Ziel ist nicht, den Einsatzzweck des Bauteils zu verändern. Es soll sichergestellt werden, dass die Konstruktion spezifikationsgerecht hergestellt werden kann – mit weniger Risiken und unnötigen Kosten.

Warum ist die fertigungsgerechte Konstruktion wichtig?

Eine Konstruktion kann im CAD korrekt aussehen, das bedeutet aber nicht immer, dass sie einfach herzustellen ist. Bestimmte Merkmale erfordern möglicherweise Sonderwerkzeuge, mehrere Einrichtvorgänge, langsamere Bearbeitung, mehr Prüfungen oder zusätzliche Oberflächenveredelung.

DFM hilft dabei:

• unnötige Bearbeitungszeit zu reduzieren
• die Toleranzplanung zu verbessern
• schwierige oder kostspielige Geometrien zu vermeiden
• die Komplexität von Werkzeugen und Spannvorrichtungen zu senken
• die Konsistenz der Oberflächenqualität zu verbessern
• Produktionsrisiken zu verringern
• eine reibungslose Prototypenvalidierung zu unterstützen
• die Reproduzierbarkeit für die Serienfertigung zu erhöhen
• Kosten und Lieferzeit zu kontrollieren

Eine gute DFM-Prüfung findet oft kleine Änderungen, die das Bauteil fertiger machen, ohne seine Funktion zu beeinträchtigen.

DFM für die CNC-Bearbeitung

Bei CNC-gefertigten Bauteilen wird die Fertigbarkeit beeinflusst von Material, Geometrie, Werkzeugzugänglichkeit, Wandstärke, Innenradien, Bohrtiefe, Toleranzen und Oberflächenqualität.

Häufige DFM-Gesichtspunkte für die CNC-Bearbeitung:

• unnötig tiefe Taschen vermeiden
• möglichst extrem dünne Wände vermeiden
• praktischerweise Standardbohrungsdurchmesser verwenden
• realistische Toleranzen festlegen
• bei nicht benötigten scharfen Innenecken Radien hinzufügen
• schwer erreichbare Merkmale vermeiden
• die erforderliche Anzahl an Einrichtvorgängen verringern
• gut zerspanbare Materialien auswählen
• kritische Maße eindeutig kennzeichnen

Die CNC-Bearbeitung ist flexibel, aber komplexe Geometrien können dennoch Kosten und Lieferzeit erhöhen.

DFM für das Spritzgießen

Bei spritzgegossenen Bauteilen konzentriert sich DFM auf die Spritzgießbarkeit, Wandstärke, Entformungsschrägen, Rippen, Vorsprünge, Hinterschneidungen, Schwund, Angussposition, Oberflächenstruktur und Materialfluss.

Häufige DFM-Gesichtspunkte für das Spritzgießen:

• gleichmäßige Wandstärke beibehalten
• Entformungsschrägen für das Auswerfen des Bauteils vorsehen
• unnötige Hinterschneidungen vermeiden
• Rippen und Vorsprünge sorgfältig konstruieren
• Schwund und Verzug berücksichtigen
• die Position der Trennlinie prüfen
• Anguss- und Auswerferpositionen planen
• geeignetes Kunststoffharz auswählen
• Oberflächen für das Aussehen berücksichtigen

Ein spritzgegossenes Bauteil muss vor der Werkzeugherstellung geprüft werden, da Änderungen am Spritzgusswerkzeug nach Fertigung sehr teuer sind.

DFM für Blechbearbeitung und Laserschneiden

Bei Blechteilen berücksichtigt DFM Materialstärke, Biegeradius, Abstand von Bohrungen zur Biegelinie, Biegeausnehmungen, Abwicklungslayout, Biegerichtung, Schweißen und Oberflächenveredelung.

Häufige DFM-Gesichtspunkte für die Blechbearbeitung:

• geeigneten Biegeradius verwenden
• Bohrungen von Biegelinien fernhalten
• zu schmale Laschen vermeiden
• Materialstärke bestätigen
• Biegerichtung berücksichtigen
• bei Bedarf Biegeausnehmungen hinzufügen
• Veredelung und Beschichtung planen
• ggf. die Dicke der Pulverbeschichtung berücksichtigen

Eine gute DFM bei Blechteilen verbessert die Konsistenz, reduziert Rissgefahr und ermöglicht eine effiziente Fertigung.

Toleranzen und DFM

Übermäßige Toleranzvorgaben sind eine der häufigsten Ursachen für unnötige Fertigungskosten. Nicht jedes Maß muss streng kontrolliert werden.

Ein durchdachter DFM-Ansatz identifiziert:

• welche Maße kritisch sind
• welche Maße Standardtoleranzen verwenden können
• welche Merkmale Passung und Funktion beeinflussen
• welche Oberflächen Sichtflächen sind
• welche Maße geprüft werden müssen
• welche Toleranzen die Kosten stark erhöhen können

Enge Toleranzen nur dort einsetzen, wo es notwendig ist – nicht überall.

Materialauswahl und DFM

Die Materialauswahl gehört ebenfalls zur DFM. Ein Material, das auf dem Papier gute Eigenschaften hat, kann teuer, schwer zerspanbar, schwierig zu veredeln oder für den Einsatzzweck ungeeignet sein.

Die DFM-Prüfung hilft, Materialien nach folgenden Kriterien zu vergleichen:

• Festigkeit
• Gewicht
• Zerspanbarkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• Temperaturbeständigkeit
• Chemikalienbeständigkeit
• verfügbare Oberflächenveredelungen
• Kosten
• Lieferzeit
• Verfügbarkeit

Alternative Materialien verbessern manchmal die Fertigbarkeit, ohne die Bauteilfunktion einzubüßen.

Oberflächenveredelung und DFM

Die Oberflächenveredelung kann Bauteilkonstruktion, Toleranzen und Produktionsplanung beeinflussen. Beispielsweise erhöht Pulverbeschichtung die Schichtdicke, Eloxieren kann je nach Aluminiumlegierung das Aussehen verändern, und Polieren erfordert gut zugängliche Oberflächen.

DFM muss Folgendes berücksichtigen:

• welche Oberflächen Sichtflächen sind
• welche Oberflächen Funktionsflächen sind
• Bereiche, die abgedeckt werden müssen
• Schichtdicke der Veredelung
• Farbe oder Struktur der Oberfläche
• Anforderungen bei der Handhabung
• Auswirkungen auf Passungsmerkmale

Die Anforderungen an die Oberfläche sollten frühzeitig festgelegt werden, nicht erst nach Fertigstellung des Bauteils.

DFM für Prototypen vs. DFM für Serienproduktion

Ein Prototyp wird oft konstruiert, um Passung, Funktion oder Aussehen zu testen. Ein Serienbauteil muss reproduzierbar, kostengünstig und für größere Stückzahlen geeignet sein.

Die DFM für Prototypen fokussiert sich auf Schnelligkeit und Validierung. Die DFM für die Serienfertigung legt mehr Wert auf Konsistenz, Reproduzierbarkeit, Kostenkontrolle, Werkzeuge, Prüfung und Veredelung.

Für viele Projekte ist der beste Weg: zuerst Prototypen herstellen, Ergebnisse auswerten und dann die Konstruktion vor der Serienfertigung optimieren.

Abschließende Hinweise

Die fertigungsgerechte Konstruktion hilft Kunden, Risiken vor Produktionsbeginn zu senken. Sie verbindet die Konstruktionsabsicht mit praktischen Fertigungsanforderungen.

Eine gute DFM-Prüfung verbessert Kosten, Lieferzeit, Qualität, Konsistenz und die Serienreife. Sie verhindert zudem teure Änderungen in späteren Projektphasen.

Bei Innova Forge bieten wir DFM-Prüfungen für CNC-Bearbeitung, Blechfertigung, Laserschneiden, Spritzgießen, Werkzeugbau, 3D-Druck sowie Projekte vom Prototyp bis zur Serienfertigung an.

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