Studio del prodotto e del processo - Riassunto del corso

1-DFM

L'obiettivo del design for manufacturing è quello di progettare (o rimettere in discussione un oggetto già fabbricato) per ridurre i costi di produzione. La progettazione con approccio DFM si svolge in più passaggi: si parte da una analisi dei costi totali, una successiva riduzione dei costi di produzione, di assemblaggio, di supporto alla produzione, infine una verifica se l'oggetto così riprogettato riesce ancora a svolgere le funzioni.

Riduzione dei costi di produzione:

Costo componente: Il componente standard è un componente che trovo nei cataloghi di altre aziende a un prezzo minore di quello che mi costerebbe a produrlo nella mia azienda. Il componente custom è un componente prodotto su misura, devo andare a considerare i costi dei materiali, compresi gli scarti di lavorazione, e il costo dei processi produttivi, compresi costi di impianto.

Costo di assemblaggio: sono proporzionali al tempo di lavoro e al costo della manodopera. Costo=ore necessarie allʼassemblaggio*costo orario

Costi generali: sono tutti quei costi che non sono legati alla produzione, ma servono all'azienda per produrre. (es.attività locali, marketing)

Ridurre i costi dei componenti: ci sono molte tecniche per ridurre il costo dei componenti. La linea generale è quella di arrivare a prodotto finito con il minore numero di operazioni (fasi produttive), lʼobiettivo è il net shape ovvero arrivare a prodotto finito con un solo passaggio. Anche fare variare il tipo di operazioni fa variare il costo, questo è influenzato anche dalla quantità di prodotti. L'uso di component standard al posto dei custom permette di ridurre i costi. Il metodo utilizzato dalle aziende è il black box, in pratica si chiede al fornitore un componente con determinate specifiche (bisogna dare le specifiche che interessano al funzionamento e basta) senza preoccuparsi di come produrre il pezzo.

Ridurre costi di assemblaggio: la riduzione del costo di assemblaggio essenzialmente si basa sull' ridurre il numero delle parti e 2-semplificare le operazioni di assemblaggio in modo da impiegare un minor tempo (=minor costo). Per ridurre il numero delle parti si procede con l'integrazione ovvero si uniscono due parti in una parte unica. L'integrazione è possibile se le due parti devono essere fatte dallo stesso materiale, non si devono muovere relativamente e soprattutto una delle due parti non deve essere un "fusibile meccanico" (es. ferodo non integrabile nella pinza dei freno). Per semplificare le operazioni di assemblaggio si seguono delle regole. Regola base le operazioni difficile per prime. Regole: - assemblare dall'alto (sfruttando la forza di gravità che tiene ferme le parti; anche i robot tipo SCARA, i più utilizzati, assemblano dallʼalto), - i pezzi devono essere autallineanti (qualsiasi disallineamento viene risolto dal sistema stesso, es. forma ovalo invece che tonda), -le parti devono essere IN

TEORIA montabili con una sola mano (piccole, leggere, senza movimenti coordinati), - le parti si devono montare senza utensili (costi più alti e più tempo). Indice DFA: numero di parti*3 / tempo di assemblaggio. Il numero 3 rappresenta il tempo minimo teorico per la manipolazione della parte. Moltiplicando il numero delle parti per 3 trovo il tempo minimo teorico di montaggio dell’assieme che diviso per TA mi dà l'efficienza del mio sistema di assemblaggio.

Risultati DFM: alla fine del processo dfm dobbiamo valutare la prestazione del nuovo oggetto riprogettato. Il prodotto lo vendo lo stesso? Funziona lo stesso? dura lo stesso/stessa qualità?

2-CE

Il concurrent engineering è un insieme di metodi e tecniche che permette l’implementazione del DFM in molte aziende. Questo si basa sull’idea che i progettisti devono conoscere al meglio le esigenze dei clienti per capire al meglio che prodotto vuole. Lo sviluppo del progetto è a.dato a una persona o a un team di persone, eCeto un miglioramento continuo, l'esperienza dell’azienda (dei progettisti che hanno lavorato) mi fa da linea guida. La prima linea guida è la semplicità del progetto: semplicità è un progetto con pochi componenti (integrazione di più parti), cicli di assemblaggio più semplici, a.dabile. Il cliente apprezza il mio prodotto semplice. Altra linea guida è usare componenti standard: Componente standard ha un costo molto minore di uno che dovrei farmi, standard vuole dire che posso utilizzare anche su più modelli che sono in produzione. Altra linea è l’assegnazione delle tolleranze: le tolleranze di solito si danno per esperienza (5èh7 alboe/foro). Più è piccola la tolleranza più ci metto a fare l’operazione, più mi costa. Bisogna utilizzare materiali facilmente lavorabili, si vanno a diminuire i costi di produzione. Altro aspetto è cercare di togliere le lavorazioni successive (net-shape), inoltre non si rCettuano lavorazioni successive ai prodotti fallati. se è venuto male lo butto via senza fare lavorazioni dopo. Al momento della progettazione devo capire cosa voglio dal mio prodotto, come lo posso realizzare, vado a progettare perchè sia adatto a quella tecnologia. Le fasi dello sviluppo del prodotto sono: analisi delle esigenze del cliente, sviluppo del prodotto e sviluppo del processo. Lo strumento principale del marketing è il Benchmarking: copiare in modo intelligente, da altri prodotti già sul mercato. Una volta terminato il benchmarking devo capire cosa vuole il cliente, per questo c’è il QFD. Per lo sviluppo delle fasi produttive uso Taguci, permette di sviluppare insieme il prodotto e il processo produttivo. Per Taguci il progetto migliore è quello che minimizza l'eCetto dei fattori di rumore sulla prestazione del prodotto (fattori di rumore fanno si che variano le prestazioni). Taguci definisce tre fasi: -concept design: bisogna partire con un progetto il più insensibile ai fattori di rumore: la soluzione sarà quella ad architettura più robusta ovvero più insensibile alle variazioni; -parameter design: una volta trovata la soluzione cerco i parametri che mi minimizzano la dipendenza della risposta dai fattori di rumore. In generale per ogni sistema si ha un ingresso ed una variabile (Acetta da qualche rumore) e si esce con una prestazione aCetta da dispersione (il sistema trasforma ingresso in uscita seguendo una curva di risposta, curva spesso lineare). Voglio lavorare in una zona a bassa rigidezza in modo che se mi variano gli ingressi non altero molto l'uscita. Nel parameter design voglio andare a cercare zone che mi portano a centrare le specifiche o che mi fanno lavorare a rigidezza più bassa. Taguci definisce 4 tipi di fattori:

piano di divisione, larghezza cave.

Fusione: si riesce a produrre forme molto complesse anche in un solo passaggio. Il costo della fusione dipende dal tipo di fusione che scelgo di fare ma essenzialmente quello che mi costa è il modello. Il problema principale della fusione è quello delle variazioni di sezione (anche spigoli vivi) che portano a punti caldi che generano cricche interne. Devo stare anche attento al racCreddamento, le zone interne devono essere più sottili perché si raCreddano peggio. Devo anche considerare che dalla fusione mi si sviluppano gas, che devono uscire altrimenti avrò porosità. A seconda del numero di pezzi da fare scelgo il tipo di fusione

Pressofusione: richiede costi fissi più alti, grande produttività. Si riescono a fare pezzi non molto grandi, con spessori costanti e non molto sottili, la porosità è più elevata perché il processo veloce non permette ai gas di uscire, le bave fanno sì che servano processi successivi. camera calda e camera fredda, camera calda migliore. l'alluminio si deve usare la camera fredda perché se il pistone in ferro si scalda potrebbe lasciare impurità nell’alluminio fuso. acciaio è sconsigliato per la pressofusione

Asportazione di truciolo: si usa per realizzare oggetti in piccolissimi lotti dati i costi altissimi. Si usano criteri generali per diminuire i costi dell’asportazione quali: utilizzare materiali poco duri, rendere più ampie possibili le tolleranze. Tornitura: devo fare attenzione a non fare vibrare il pezzo, non molto sottili Foratura: devo stare attento a non forare pareti oblique, meglio fori passanti così si scarica il truciolo, meglio fare fori a fondo conico sono più economici. Per fori molto profondi uso punte a cannone che sono troppo costose. Alesatura: la punta dell’alesatore non deve lavorare a taglio, quindi i fori devono avere fondo conico Fresatura: progettare tenendo conto delle misure degli utensili standard, quindi cave e raccordi dimensionati secondo l’utensile standard.

7-Materie Plastiche

Tutte le tipologie di materie plastiche hanno delle caratteristiche meccaniche e termiche abbastanza scadenti. Più è densa la plastica maggiori saranno le proprietà meccaniche. Le plastiche hanno un comportamento non hookeano. La viscosità dei materiali plastici diminuisce all’aumentare della velocità, in quanto le catene polimeriche si “sciolgono”, si comportano come non Newtoniani (newtonianità=viscosità costante). Nelle materie plastiche la storia termica è molto importante, perché la temperatura elevata tende a degradare le catene polimeriche andando a far perdere le caratteristiche meccaniche. Anche l'uv rompe le catene polimeriche, le plastiche trasparenti all'uv si comportano meglio delle altre; per evitare il degrado da uv si aggiunge ossido di bario(costa un po'), oppure nero fumo (in quantità molto alte), questi fanno annerire la plastica. La gomma è molto sensibile ai raggi UV, si tingano di nero per migliorare la resistenza. Nelle materie plastiche possono essere aggiunti degli agenti plasticizzatori per ridurre la rigidezza del materiale e renderlo più flessibile. La plastica non è impermeabile completamente, un po di spazio tra le catene polimeriche resta e passano sostanze, si aggiungono film metallici per rendere impermeabile. Esistono principalmente 4 tipologie di materie plastiche: - Termoplastici comuni (costano poco, tanto mercato), - Termoplastici ingegneristici (costano di più dei materiali ferrosi, grandi capacità), -Termoindurenti, - Gomme. termoplastica: la plastica si rammollisce all’aumentare della temperatura; termoindurente: aumenta la viscosità, se scaldo induriscono e cuociono. I principali termoplastici sono: -polietilene (si hanno vari tipi a seconda della linearità della catena polimerica, costi ridotti, basse prop meccaniche, alta flessibilità, il polietilene ad alta densità ha elevata resistenza meccanica, regge molto bene la temperatura, può essere saldato, i processi di produzione del polietilene sono complessi e ci sono poche ditte nel mondo); -polipropilene (ha caratteristiche simili al polietilene ed è più trasparente e dura nel tempo); -polivinilclorile (fonda a bassissima temperatura, si lavora facilmente, può essere trasparente, buon isolante, costa pochissimo, si miscelano con ci.clo? per la presenza di cloro, usi sanitari nei cateteri che non devono stare in contatto con l uomo, degrada facilmente con l uv); -polistirene (può essere facilmente espanso in modo da formare materiale a bassa densità, bassa conducibilità termica, è facilmente mescolabile con altri elastomeri e deriva nuovi materiali tipo ABS). I termoplastici ingegneristici hanno elevate caratteristiche sono -poliammdi (nylon e kevlar... sono resistenti e rigidi, degradano con acqua); -acetati (alta resistenza ad abrasione); -acrilici (plexiglas, caratteristiche ottiche elevate, costano meno dei policarbonati); -celluloidi (materiali biocompatibili, chimicamente un po meno stabili, si sciolgono in acqua facilmente e degradano facilmente); -fluorocarbonati (teflon: