1
DFXDFXTTéécnicas de Desenvolvimento cnicas de Desenvolvimento
de Produtosde Produtos
Visão GeralVisão Geral
Objetivo da aula
Apresentar uma visão geral dos principais conceitos do projeto para manufatura e montagem (DFMA).
Ao final da aula o aluno será capaz de:
Compreender os principais conceitos do projeto por manufatura e montagem no projeto de produtos mecânicos.
2
Processo de desenvolvimento de produto Necessidades dos
clientes
Mercado
Concepções Criatividade
Viabilidade TécnicaEconômicaFinanceira
Projeto BásicoModelagem Análise de SensibilidadeAnálise de CompatibilidadeOtimizaçãoEnsaiosConsolidação
Projeto Executivo
PlanejamentoProjeto dos ConjuntosProjeto Componentes e PeçasProtótiposCertificação do ProjetoCertificação da Fabricação
Tecnologia
Estratégias de PRODUTO
Gestão Estratégica
Requisitos GeraisEspecificações Técnicas
Teste de mercado
Comercialização
Planejamento doProduto
Teste alfa-beta; feiras; showrooms
Expor ao mercado e atender a demanda
Acompanhar eavaliar os novos
produtos
Técnicasde apoio
Outro modelo de referência para o PDP
Fonte: Rozenfeld et al. (2006)
3
Características do desenvolvimento de produtos
Problema da evolução do custo da modificação
$
tempo
Custo de Modificação
ProjetoDetalhado
ProjetoConceitual
ProjetoInformacional
Lançamentodo Produto
PreparaçãoProdução
4
Algumas falhas de projeto!
RecallsPepsico – Março 2007Recall de 30 milhões de unidades.Causa: porção extra de cálcio que deixou o leite azedo.O problema atingiu 16.200 caixinhas. Crianças no Brasil passaram mal após ingerir o produto.
Ford – Agosto 2007Recall de 3,6 milhões de carros, produzidos nos EUA.Causa: interruptor que desativa o controle de velocidade poderiasuperaquecer, fumegar ou queimar, resultando em incêndio.
Mattel – Agosto 2007
Recall de 20 milhões de brinquedos.Causa: risco de crianças engolirem ímãs de bonecas e por causa de tinta com chumbo usada em carrinhos. Os produtos foram fabricados na China e só no Brasil são cerca de 850 mil unidades.
5
Considerações importantes para o PDP
Desenvolver produtos de sucesso requer a habilidade de predizer, o mais cedo possível durante esse processo, o impacto das decisões de projeto no ciclo de vida do produto.
Se prognósticos precisos nas necessidades do ciclo de vida do produto puderem ser realizados prematuramentedurante o projeto, isso permitirá que o time de desenvolvimento crie melhores soluções de projetos.
Porém, durante as fases iniciais do projeto, quando as geometrias e especificações do produto não estão completas, os detalhes de manufatura e problemas potenciais são muito difíceis de serem detectados.
Design for X
Numa tentativa de auxiliar os projetistas a melhorar a avaliação do impacto de suas decisões de projeto no ciclo de vida dos produtos, empresas e pesquisadores desenvolveram diversas ferramentas de apoio ao projeto denominadas...
DFX Ou Design for X
6
Técnicas DFX
As técnicas DFX:
Geralmente são aplicadas nas fases iniciais do processo de desenvolvimento de produtos;
Garantem que diversos aspectos do ciclo de vida estejam considerados no produto;
Necessidades do cliente; Processos de manufatura;Validação do produto;Confiabilidade;Meio ambiente.
Principais técnicas DFX
Avaliar continuamente as questões técnicas e econômicas do produto em todo o seu ciclo de vida.
Projeto para ciclo de vida
DFLC
Avaliar todos os aspectos de suporte ao produto durante a fase de projeto.
Projeto para suportabilidade
DFS
Melhorar o desempenho do projeto em relação aos objetivos de meio ambiente, saúde e segurança do produto.
Projeto para meio ambiente
DFE
Melhorar a confiabilidade, desempenho e tecnologia do produto para atingir os requisitos do cliente.
Projeto para qualidade
DFQ
Otimizar os processos de montagem do produto.
Projeto para montagem
DFA
Otimizar o sistema de manufatura como um todo.
Projeto para manufatura
DFM
ObjetivoNomeSigla
Fonte: Valeri e Trabasso (2003)
7
DFX mais comuns
Fonte: Herrmann et al. (2004)
O DFM e o DFA são as mais comuns e mais populares ferramentas DFX.
O DFA avalia a facilidade de montagem.
O DFM avalia a viabilidade e custo da manufatura do produto no nível operacional.
O que é o DFM?
Projetodo produto
Sistema demanufaturaInteração
Melhoria da qualidadeAlternativas para
facilitar processosde fabricação
DFM = técnica
8
O que é o DFM?
É uma abordagem que enfatiza aspectos de manufatura ao longo do processo de desenvolvimento do produto.
Ela visa chegar a um produto com baixo custo, sem sacrificar sua qualidade.
Está relacionado com o entendimento de como o projetodo produto interage com os vários componentes do sistema de manufatura, de maneira que os componentes que formarão o produto após a montagem sejam fáceis de serem fabricados.
Foco do DFMComparação do uso de diferentes combinações de materiais e processos de fabricação selecionados para as partes de uma montagem;
Determinação do impacto do custo com o uso desses materiais e processos;
Ou seja, o DFM analisa cada componente em separado e tende a recomendar partes de formas simples em substituição a um componente de forma geométrica complexa, achando o mais eficiente uso da geometria do componente com relação ao processo de fabricação.
9
Foco do DFM
a) Conceito original
b) Fundição c) Metalurgia do pó
d) Forjamento
e) Soldagem f) Fresamento g) Dobramento de chapas
O que é o DFA?
Projetodo produto
Processo demontagemInteração
Melhoria da qualidadeAlternativas para
otimizar processosde montagem
DFA = técnica
10
O que é o DFA?
Tem por principal objetivo simplificar a estrutura do produto a fim de reduzir custos.
Consiste em criticar, a todo momento, os métodos e as soluções adotadas tentando simplificar ou eliminar a montagem.
Consiste ainda em obter informações sobre as várias alternativas de projeto ponderando-se características como número total de componentes, tempo de montagem, dificuldade de inserção e manipulação, etc.
Foco do DFA
Consolidação dos componentes;Montagem vertical com o auxílio da gravidade;Uso de características de orientação e inserção nas partes; eRevisão do projeto conceitual por meio do consenso da equipe de projeto (engenharia simultânea).
Ou seja, o DFA avalia todo o produto, não apenas as partes individualmente, buscando simplificar a arquitetura do produto e objetivando o mais eficiente uso da função do componente.
11
Relacionamentos entre função, forma, material e processo
FunFunççãoão
FormaForma
MaterialMaterial ProcessoProcesso
FormaForma
MaterialMaterial ProcessoProcesso
FunFunççãoão
FormaForma
MaterialMaterial ProcessoProcesso
DFMDFM
DFADFA
Requisitos GeraisRequisitos GeraisPlanejamento do projetoPlanejamento do projeto
Requisitos TRequisitos TéécnicoscnicosProjeto InformacionalProjeto Informacional
Projeto ConceitualProjeto Conceitual
Projeto BProjeto BáásicosicoProjeto PreliminarProjeto Preliminar
Projeto ExecutivoProjeto ExecutivoProjeto DetalhadoProjeto Detalhado
PreparaPreparaçção para produão para produççãoão
ValidaValidaççãoão
ResponsabilidadesResponsabilidadesDecisóriasDecisórias
RecursosRecursosNecessáriosNecessários
Erros de DifícilErros de DifícilPercepçãoPercepção
Erros de FácilErros de FácilPercepçãoPercepção
LanLanççamentoamento
O DFMA e o PDP
12
Diretrizes gerais do DFMA
Reduzir ao mínimo a quantidade de peças.
“O produto ideal tem apenas uma peça”.
A simplicidade é a CHAVE!
Fonte: Autolatina (1992)
Diretrizes gerais do DFMA
Projetar para um número mínimo de componentes.
Redução da quantidade de fixadores
13
Diretrizes gerais do DFMA
Procurar padronizar materiais, acabamentos e componentes.
Determinar o impacto no custo com o uso destes materiais e processos.
Diretrizes gerais do DFMA
Desenvolver uma abordagem de projeto modular.
Antigo farol (aro+vidro) do fusca Conjunto de farol do gol
14
Diretrizes gerais do DFMA
Eliminar parafusos, arruelas, molas e roldanas.
Difícil para automaçãoPreferível
Parafusos com arruelas incorporadas
Risco e tempo para montagem reduzidosRedução do tempo total de manufatura
Redução do custo da manufatura
Diretrizes gerais do DFMA
Procurar utilizar componentes com forma ergonômica.
Vídeolaparoscopia
15
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Segundo Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989, 2002), existem condições geométricas dos componentes que podem gerar condições melhores ou piores de manuseio.
Simetricidade: sempre que possível projetar detalhes simétricos sobre os três planos ortogonais do componente.
Exemplo: pino
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Assimetricidade: detalhes que precisam ser realmente assimétricos por necessidades específicas do produto devem ter esta condição evidenciada, para que seja facilmente sentida pelo tato durante o manuseio.
16
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Acomodação entre as peças: providenciar detalhes nos componentes, sem afetar o funcional do produto, para prevenir a ocorrência de aderência entre as paredes internas de umas com as externas das outras durante o transporte, principalmente quando em formação de pilhas, gerando dificuldade e movimentos extras para a retirada de uma peça da pilha
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Dificultar a acomodação entre as peças.
17
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Embaraçamento: existem geometrias de componentes que têm a tendência natural de embaraçar-se nas outras peças quando estocadas e movimentadas, principalmente em fornecimentos a granel.
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Dificultar embaraçamento de peças.
Essas peças enroscam facilmente.
Depois de reprojetadas, não enroscam mais.
18
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Dificultar embaraçamento de peças.
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Adesão por contato de superfície: evitar peças que possam ficar grudadas às outras, devido à planicidade e acabamentos superficiais, sobretudo em peças com necessidade de oleosidade nas faces junto-postas com fornecimento em feixes. Se possível, criar detalhes para facilitar a operação de separação das peças (pela redução da dificuldade ao rompimento da tensão superficial da camada de óleo).
19
Diretrizes do DFMA para manuseio de componentes
Outras situações: evitar, sempre que possível, projetar peças escorregadias, delicadas, flexíveis, muito pequenas ou muito grandes, ou que possam oferecer perigo no manuseio, mesmo que seja apenas potencial, como em peças pontiagudas, detalhes ou gumes cortantes ou que lascam facilmente.
Diretrizes do DFMA para inserções e fixações
Projetar de tal forma que exista pouca ou nenhuma resistência para inserção, provendo chanfros ou guias para inserção entre as duas peças. Na figura abaixo, o maior comprimento auxilia a evitar o desalinhamento entre estes eixos.
20
Diretrizes do DFMA para inserções e fixações
Prever, sempre que possível, saídas de ar no alojamento ou no eixo que pode ser através de furo passante ou rebaixo para permitir uma montagem mais suave, sobretudo em conjunto de peças com pouca folga, de modo a facilitar a inserção de componentes em seus alojamentos.
Diretrizes do DFMA
Em situações de montagem de eixos com rebaixos (ou outros corpos cilíndricos ou não) em alojamentos também com medidas escalonadas, providenciar para que o corpo menor sirva de guia para o corpo maior.
Inserção mais fácil Inserção difícil
21
Diretrizes do DFMA
Providenciar para que peças com rebaixos longos sejam automaticamente localizadas no eixo de furos pela utilização de chanfros convite para evitar operações posteriores de localização e alinhamentos.
Diretrizes do DFMA para seqüência de montagem
Projetar os componentes de tal forma que a seqüência de montagem seja como em uma pirâmide sobre um eixo imaginário de referência que geralmente permite montagens por cima. Esta forma geralmente facilita a centralização automática das peças e evita a ocorrência de montagens cegas.
22
Diretrizes do DFMA para operações adicionais de montagem
Evitar projetar sistemas que, durante a montagem de subconjuntos, seja necessário segurar e manter posicionada uma das peças para servir de ponto de posicionamento e inserção do outro componente ou subconjunto. Se esta operação for realmente necessária, então prever a inclusão de algum detalhe na peça para que esta fique parada e provisoriamente centralizada na posição até ser montada e travada definitivamente.
X
Diretrizes do DFMA para inserções e fixações
Projetar para que a peça seja localizada antes de ser liberada. Uma fonte potencial de problemas na inserção é quando, devido às restrições do projeto, a peça precisa ser solta antes de estar posicionada dentro de uma montagem. Dentro destas circunstâncias éimportante a criação de detalhes para gerar confiança que a peça esteja na trajetória de montagem correta com a repetibilidade necessária.
Peça necessita ser soltaantes de ser colocada
Peça colocada em posiçãoantes de ser solta
23
Diretrizes do DFMA – guias gerais para projeto
Evitar conexões: se existe a necessidade de conexões (sobretudo flexíveis) então se deve tentar localizar no mesmo alinhamento e até mesmo no mesmo ponto.
Diretrizes do DFMA – guias gerais para projeto
Projetar de tal forma que as operações de montagem não fiquem inacessíveis: a figura abaixo mostra duas situações onde, na primeira, os parafusos ficam dentro da caixa necessária, dificultando o posicionamento destes.
24
Diretrizes do DFMA – guias gerais para projeto
Evitar ajustes: a figura abaixo mostra o exemplo de duas peças que necessitam ser confeccionados em diferentes materiais e fixas por dois parafusos para permitir o ajuste do comprimento total da montagem. Se o conjunto for substituído por uma peça única, com o comprimento calibrado através de uma nova análise das dimensões e tolerâncias, irá haver reduções nos custos de montagem e de número de componentes, mesmo após ser considerado o possível aumento no custo de matéria-prima.
Diretrizes do DFMA – guias gerais para projeto
Utilize os princípios da cinemática no projeto:existem situações em que a super-restrição de movimentos pode gerar dificuldade de montagem. A figura abaixo mostra um exemplo em que a localização de um cubo quadrado em um plano pode ser realizada facilmente com apenas três pontos.
25
Diretrizes do DFMA – guias gerais para projeto
Na figura abaixo foi aplicado o conceito de cinemática entre os componentes. Mantendo-se as funções do conjunto foi, primeiramente, eliminado um os pinos e, em uma segunda análise, foram eliminados os dois pinos e a arruela com o suporte
Exemplos de aplicação do DFMA
A Prática Technicook fabrica fornos industriais e comerciais, com foco nos mercados de cozinhas profissionais e panificadoras.
26
Exemplos de aplicação do DFMA
PROTETOR DE TURBINA DO FORNO
Exemplos de aplicação do DFMA
ANTES11 componentesOperações: corte; dobra e solda a ponto
DEPOIS1 componenteOperações: corte
PROTETOR DE TURBINADO FORNO
27
Exemplos de aplicação do DFMA
PROTETOR DE TURBINA DO FORNO
Outras oportunidades para DFMA na Prática
1 – Disco da turbina para reversão2 – Palheta da turbina
Função: circular o ar quente no forno para o cozimento homogêneo
28
Outras oportunidades para DFMA na Prática
BASE DO FORNO
Parafusos: da ordem de R$ 30.000,00 ano
Pesquisa aplicando o DFMA
Reprojeto de um dispositivo eletromecânico em uma abordagem de engenharia reversa – projeto de pesquisa aprovado pela Fapemig no valor de, aproximadamente, R$ 26.000,00.
Técnicas a serem empregadas: reprojeto de produto, engenhariareversa, DFMA, modelagem e prototipagem rápida.
29
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
O telefone TR 41, apresentado na figura, éum telefone convencional que tem seu projeto realizado pela Monytel.
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
O principal diferencial competitivo desse aparelho éseu baixo preço de venda, aproximadamente R$ 35,00.
Esforços no sentido de reduzir seu preço podem contribuir com a ampliação de seu ciclo de vida, além de auferir maiores margens de rentabilidade.
30
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Dificuldades encontradas para aplicação do DFMA:
Necessidade de estimar os tempos das operações de manufatura pois, só existia o tempo total de fabricação;Estimar os custos dos componentes;Perspectiva de manutenção do modelo de telefone no mercado (era assegurada por apenas mais um ano).
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Montagem da base:
1. Colar o circuito do teclado no ressalto da base.
2. Encaixar o conjunto de borrachas com as teclas.
3. Montar a placa do circuito principal.4. Encaixar a campainha.
31
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
1. troca das teclas de pinos separados por um conjunto de borracha inteiriço
Modificações na base
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
2. Retirada da solda para campainha, colocando-a por encaixe rápido, eliminando assim um processo mais demorado e de alto custo.
Modificações na base
32
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
3. Retirada de três parafusos da placa geral de circuito impresso (ficando presa com três), reduzindo o tempo de montagem, o estoque e o custo da manufatura do produto.
Modificações na base
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
4. Retirada do parafuso do peso, fazendo encaixe por ressalto.
Modificações na base
33
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
• Modificação da matriz de injeção para fabricação da base para colocação de encaixe rápido para a campainha e para o peso;
• Terceirização do teclado.
Investimentos necessários para a base:
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Montagem do fone:
1. Colocar o peso na parte inferior do fone;
2. Instalar o conjunto de auto-falante e microfone na parte inferior;
3. Encaixar a parte superior do fone, encaixando os dois pinos no peso;
4. Prender as duas partes do fone com um parafuso no centro.
34
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
1. Retirada de dois parafusos que prendem o peso, fixando-o por encaixe através de dois pinos na parte superior.
Modificações no fone
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
2. Aumentar o encaixe do fioModificações no fone
35
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Investimentos necessários para o fone
• Modificação da matriz de injeção para confecção de dois pinos de encaixe para o peso, substituindo os dois parafusos e aumentando o espaço para encaixe do fio.
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Teclado com ventosas e 7 parafusos e 1 parafuso com arruela integrada.
18 componentes no teclado; 15 parafusos e 1 arruelaEliminar ajustes
Redução para 4 parafusos Phillips M2,2x6,5; utilização de parafuso com arruela integrada.
Existência de 12 parafusos Phillips M2,2x6,5; 1 arruela lisa M3,2x9,0x0,8
Eliminar parafusos e arruelas
Eliminação do parafuso sem prejuízos ao funcionamento do telefone
Parafuso próximo CH01 de difícil acesso para montagem
Facilitar alinhamento e inserção de todos os componentes
Teclado com ventosas
Propor a compra do teclado como um conjunto já montadoMontagem do teclado (18
peças)Desenvolver uma abordagem de projeto modular
15 componentes40 componentesProjetar para um número mínimo de componentes
PropostasAtualOrientações aplicáveis propostas por Horta e
Rozenfeld (1999)
36
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Foi desenvolvido uma folha de processo para o telefone Monytel TR41 com base na folha de processo de um telefone da mesma família.
A técnica de filmagem foi utilizada para identificar os tempos de cada elemento de fabricação/montagem e as atividades que não agregam valor.
Foi elaborado uma nova folha de processo com base nas alterações citadas na tabela anterior e mensuração dos ganhos obtidos.
Exemplo de DFMA em um aparelho telefônico
Outros resultados obtidos:
Investimentos no molde de R$ 8.900,00, trazendo economia mensal de R$ 236,78.Alteração nos teclados: economia de R$ 1,08 por telefone.Com as modificações realizadas foi possível reduzir o tempo de fabricação/montagem em 43,35%.
37
Referências bibliográficasAUTOLATINA. Apostila de desenvolvimento de produto e melhoria de processos. Autolatina, 1992.CATAPAN, M. F.; FORCELLINI, F. A.; FERREIRA, C. V. Recomendações do projeto preliminar em componentes de plástico injetados para a definição da forma utilizando o DFMA. V CBGDP, Curitiba, 2005.FERREIRA, J. C. V.; NAVEIRO, R. M. O uso de projetos orientados no desenvolvimento de produtos. Revista Máquinas e Metais, Ano 38, No. 429, 2001.HORTA, L. C.; ROZENFELD, H. Design for manufacturing and assembly. Instituto de Movimentação e armazenamento de materiais. Perfil da gestão das indústrias brasileiras e tendências. LOG & Movimentação e Armazenagem, São Paulo, n. 96, p. 52-66, 2001.JUNIOR, O. C.; NETO, A. I. Projeto orientado para manufatura de produtos plásticos injetáveis. V CBGDP, Curitiva, 2005.VALERI, S. G.; TRABASSO, L. G. Desenvolvimento integrado do produto: uma análise dos mecanismos de integração das ferramentas DFX. IV CBGDP, Gramado, 2003.HERRMANN, J. W. et al. New directions in design for manufacturing. Proceedingsof ASME Design Engineering Technical Conferences and Computers andInformation in Engineering Conference, Salt Lake City, Utah (USA), 2004.
Sites recomendadoshttp://www.dfma.com/dfma.htmhttp://www.design-iv.com/gettingstarted.htmhttp://www.igdp.producao.ufrgs.brhttp://www.nedip.ufsc.brhttp://www.numa.org.br/
Top Related