Design for Manufacturing (DFM): Produkte entwerfen, die auch herstellbar sind

Ein Produkt, das auf dem Reißbrett perfekt aussieht, in der Produktion jedoch zu endlosen Problemen führt, ist kein gutes Produkt. Eine DFM überbrückt die Kluft zwischen Entwurf und Herstellbarkeit.

Was ist DFM und warum ist es so wertvoll?

Design for Manufacturing ist ein strukturierter Konstruktionsansatz, bei dem die Perspektive der Fertigung explizit in den Konstruktionsprozess einbezogen wird. Ziel ist es, Produkte zu entwerfen, die nicht nur funktional einwandfrei sind, sondern auch effizient, zuverlässig und kostengünstig hergestellt werden können.

Im Zusammenhang mit dem Spritzgießen bedeutet DFM, dass bei der Konstruktion Materialfluss, Schwindung, Auswurf, Entlüftung und die Komplexität der Form berücksichtigt werden. Und zwar bereits in der Phase, in der ein Entwurf noch leicht anpassbar ist. Die DFM-Prüfung sollte vorzugsweise keine einmalige Checkliste sein, sondern ein fortlaufender Dialog zwischen Konstrukteur und Hersteller während des gesamten Entwicklungsprozesses.

Die häufigsten DFM-Probleme beim Spritzgießen

In der Praxis tauchen bei der DFM-Prüfung von Spritzgussteilen immer wieder dieselben Konstruktionsprobleme auf. Uneinheitliche Wandstärken führen zu Verzug und Einfallstellen. Zu steile Innenwände ohne Entformungsschräge behindern den Auswurf und verursachen Kratzer und Deformationen am Bauteil. Hinterschneidungen, die keinem funktionalen Zweck dienen, erhöhen die Komplexität der Form unnötig. Scharfe Innenecken führen zu Spannungskonzentrationen im Produkt und sind im Werkzeug manchmal schwer zu polieren. Jeder dieser Probleme lässt sich in der Konstruktionsphase leicht vermeiden, wenn die Produktionsperspektive rechtzeitig einbezogen wird.

DFM und Selbstkostenpreis: der direkteste ROI

Die Kapitalrendite eines ernsthaften DFM-Ansatzes ist besonders hoch. Jede vermiedene Werkzeugkorrektur spart Kosten; jede Prozessvereinfachung verkürzt die Zykluszeit; jeder wegfallende Montageschritt senkt die Stückkosten.

Untersuchungen in der Literatur zur Produktentwicklung zeigen durchweg, dass mehr als 70 Prozent der gesamten Lebenszykluskosten eines Produkts bereits in der Entwurfsphase festgelegt werden. DFM ist der strukturelle Ansatz, diese Kosten bereits an der Quelle zu beeinflussen, anstatt später zu versuchen, sie zu kontrollieren.

• Geringere Werkzeugkosten durch Vermeidung unnötiger Komplexität

• Kürzere Zykluszeiten durch optimierte Wandstärken und Kühlung

• Weniger Werkzeugkorrekturen und Iterationsrunden nach T1

• Niedrigere Montagekosten durch Produktintegration

• Höhere „First Time Right“-Qualität in der Serienfertigung

DFM als gemeinsame Verantwortung

DFM funktioniert am besten, wenn es nicht als Audit des Herstellers hinsichtlich des Entwurfs des Kunden angelegt ist, sondern als Prozess der gemeinsamen Verantwortung. Der Konstrukteur bringt sein Wissen über Funktion, Anforderungen und Anwendungskontext ein; der Hersteller bringt sein Wissen über Prozessmöglichkeiten, Werkzeugtechnik und Materialeigenschaften ein. Dieses Wissen ergänzt sich und führt gemeinsam zu besseren Ergebnissen, als jede Partei für sich allein erzielen könnte.

Eine Kultur der frühzeitigen und offenen Zusammenarbeit – auch wenn dies bedeutet, dass ein Konzept grundlegend überarbeitet werden muss – ist die fruchtbarste Grundlage für einen erfolgreichen DFM-Prozess. Und das Schöne daran ist: Mit den richtigen, erfahrenen Ingenieuren dauert eine gute DFM-Prüfung oft nur wenige Stunden. Das steht in keinem Verhältnis zu den Kosten, die dadurch eingespart werden.