Mit jelent a gyárthatóságra tervezés?

Egy jó konstrukció nemcsak műszakilag működik, hanem ésszerűen, megbízhatóan és gazdaságosan le is gyártható. Ezt a szemléletet nevezzük gyárthatóságra tervezésnek, vagyis Design for Manufacturing – DFM – megközelítésnek.

A gyárthatóságra tervezés lényege, hogy már a konstrukció kialakításakor figyelembe vesszük a későbbi gyártás, hegesztés, megmunkálás és összeszerelés lehetőségeit. Egy aprónak tűnő tervezési döntés ugyanis jelentősen befolyásolhatja a gyártási időt, az anyagfelhasználást, a pontosságot és végső soron a teljes projekt költségét.

A konstrukció közvetlenül meghatározza a gyártási időt

Két azonos funkciójú alkatrész gyártási ideje között jelentős különbség lehet pusztán a kialakítás miatt.

Ezzel szemben egy jól átgondolt konstrukció:

• egyszerűbb befogást tesz lehetővé;
• kevesebb szerszámcserét igényel;
• csökkenti a megmunkálási műveletek számát;
• megkönnyíti az alkatrészek pozicionálását;
• és rövidebb gyártási ciklusidőt eredményezhet.

A tervezés során ezért nemcsak azt érdemes megvizsgálni, hogy az alkatrész milyen legyen, hanem azt is, hogyan fogják elkészíteni.

Az anyagfelhasználás már a tervezőasztalon eldől

Egy konstrukció anyagigénye nem kizárólag a kész alkatrész tömegétől függ. Fontos kérdés például, hogy milyen alapanyagméretből lehet gazdaságosan kivágni vagy megmunkálni az adott elemet. Egy kedvezőtlen geometria nagyobb lemez-, rúd- vagy tömbméret használatát teheti szükségessé, ami jelentős hulladékot eredményezhet.

Sorozatgyártásnál már néhány százaléknyi anyagmegtakarítás is komoly költségkülönbséget jelenthet, de egyedi gépgyártás esetén is fontos szempont az alapanyagok megfelelő méretezése.

A cél nem feltétlenül az, hogy minden alkatrész a lehető legkönnyebb legyen, hanem hogy a szükséges merevséget és biztonságot a lehető leghatékonyabb anyagfelhasználással érjük el.

Nem mindegy, hogyan hegeszthető a szerkezet

Hegesztett konstrukcióknál különösen fontos a gyárthatóság figyelembevétele. A varratok elhelyezkedése, hozzáférhetősége, hossza és típusa alapvetően meghatározza, milyen gyorsan és milyen minőségben készíthető el a szerkezet.

Tervezési szempontból érdemes figyelembe venni többek között:

• hozzáférhető-e megfelelően a hegesztési varrat;
• biztosítható-e az alkatrészek pontos pozicionálása;
• szükséges-e speciális hegesztőkészülék;
• várható-e jelentős vetemedés;
• egyszerűsíthető-e a varratok száma vagy hossza.

Egy túlzottan összehegesztett szerkezet nem feltétlenül lesz jobb. Több varrat hosszabb gyártási időt, nagyobb hőbevitelt, nagyobb deformációt és több utómunkát is jelenthet.

A szerelhetőség ugyanolyan fontos, mint maga az alkatrész

Egy gép vagy berendezés nem különálló alkatrészekből, hanem egymással együttműködő egységekből áll. Ezért már a konstrukció során gondolni kell arra is, hogyan történik majd az összeszerelés.

A jó konstrukció biztosítja, hogy:

• a szerelési pontok hozzáférhetők legyenek;
• az alkatrészek egyértelműen pozicionálhatók legyenek;
• lehetőség szerint szabványos kötőelemek kerüljenek alkalmazásra;
• ne legyen szükség indokolatlanul speciális szerszámokra;
• a későbbi karbantartás és alkatrészcsere is egyszerű maradjon.

A nagyobb pontosság nem mindig jelent jobb konstrukciót

A tervezés során gyakori hiba, hogy egy alkatrészre a szükségesnél lényegesen szigorúbb tűréseket írnak elő. A nagyobb pontosság azonban általában magasabb gyártási költséggel jár.

A megfelelő kérdés ezért nem az, hogy: „Milyen pontosan tudjuk legyártani?” hanem az, hogy: „Milyen pontosság szükséges ahhoz, hogy a berendezés megfelelően működjön?”

A funkcionálisan indokolt tűrések alkalmazása jelentősen csökkentheti a gyártási költséget anélkül, hogy a gép működését vagy élettartamát negatívan befolyásolná.

A tervezési döntések végül a projekt költségében jelennek meg

A gyárthatóságra tervezés egyik legfontosabb előnye, hogy a költségcsökkentést nem a gyártás végén próbálja megoldani. Ehelyett már a konstrukció során vizsgálja:

• mennyi megmunkálásra lesz szükség;
• mennyi alapanyag kerül felhasználásra;
• mennyi hegesztési és szerelési munka várható;
• milyen tűrések valóban indokoltak;
• szükségesek-e speciális gyártóeszközök;
• és hol egyszerűsíthető a konstrukció a funkció megtartása mellett.

Az igazán jó mérnöki megoldás ezért nem feltétlenül a legösszetettebb konstrukció. Sok esetben éppen az a legjobb megoldás, amely a szükséges funkciót a lehető legegyszerűbben, legbiztonságosabban és leggazdaságosabban valósítja meg.