Guia DFM per a la fabricació de barres d’unió de coure destinada a una producció personalitzada amb estalvi de costos

El disseny per a la fabricació és l’enfocament més eficaç per reduir costos i millorar la qualitat. Canvis petits en el disseny poden reduir els costos de fabricació i el temps de lliurament de les barres de coure en sistemes de bateries per vehicles elèctrics, distribuïdors d’energia i aplicacions d’energies renovables. L’especificació excessiva és un problema habitual entre molts enginyers, que especifiquen característiques innecessàries, augmentant la complexitat de mecanitzat sense afegir cap valor funcional. Podeu obtenir una visió clara de les vostres opcions i restriccions de disseny per crear una solució amb les mateixes característiques elèctriques i mecàniques, però a un cost inferior. Molts clients han demanat a Kinto l’optimització del disseny de barres de coure per a la fabricació de peces d’alta precisió i toleràncies ajustades. Aquesta guia ofereix orientacions valuoses sobre els principis de DFM que no suposen cap cost addicional, però asseguren la fiabilitat dels productes.

Simplifiqueu els patrons i l’espaiat de forats

La perforació de forats és un dels processos més habituals en la fabricació de barres d’unió de coure, i cada forat incrementa el cost del procés. Per a cada forat cal temps d’eina, desgast de l’eina i inspecció. Estalvi de costos: el nombre de punts de muntatge o connexió s’ha de limitar estrictament a la quantitat necessària. A més, eviteu fer molts forats petits que requereixin diversos canvis d’eina o broques especials durant el procés. Assegureu un espaiament adequat entre forats i respecte al cantell de la barra d’unió. El coure és relativament tou i fer forats massa prop del cantell pot provocar deformacions o esquinçaments durant la perforació o el punxonat. Com a norma general, els forats s’han de situar com a mínim a 1,5 vegades el gruix del material del cantell, i l’espaiament entre forats no ha de ser inferior al gruix del material. Si la barra d’unió ha de ser metal·litzada, cal plantejar-se: cal que totes les obertures quedin totalment recobertes o n’hi ha prou amb una metal·lització parcial per a la vostra aplicació? Tots aquests petits ajustos sumen estalvis importants en el temps de cicle.

Optimitzar els radis de corbatura per a les característiques del coure

El coure es comporta de manera diferent respecte de l'acer quan es doblega, i la seva resposta varia significativament segons l'aliatge i el temple. Si el radi de doblegament és massa petit per a l'aliatge i el temple desitjats, pot provocar fissuracions, defectes superficials o requerir passos addicionals de recuit que poden ser llargs i costosos. El radi òptim de doblegament per a la part interior dels doblecs en la majoria d'aplicacions de barres conductores de coure és d'una a dues vegades la mida del material. En temples més tous (coure recuit) es poden obtenir radis estrets, però quan s'utilitzen en aplicacions amb vibració, la resistència mecànica pot ser insuficient. Els temples emprats durant el procés de fabricació que produeixen temples més durs no es dobleguen fàcilment i poden necessitar radis més amplis. És recomanable coordinar-se amb el fabricant des del principi del procés per seleccionar el temple adequat que equilibri la conductivitat elèctrica, la resistència mecànica i la formabilitat. També cal tenir en compte la direcció del doblec respecte a la direcció de laminació de la làmina de coure. Doblegar el coure en direcció perpendicular a la laminació (en lloc de fer-ho en la mateixa direcció) redueix el risc de fractura superficial. Tot i que les màquines de precisió de Kinto permeten crear una àmplia gamma de geometries úniques, aquelles que "juguen segons les regles" de la formació natural del coure sempre seran menys costoses.

Reduir les operacions secundàries mitjançant un disseny intel·ligent

Les operacions secundàries, com ara el desbavat, la protecció per galvanització i les passes addicionals, són un factor de cost important. Si es redueixen o eliminen aquests passos, una barra col·lectora ben dissenyada farà la feina. No demaneu gruixos no estàndard que calgui laminar a mida o que requereixin massa rectificació superficial. Eviteu la protecció (masking) en les seccions de paret desitjades a causa de la presència de trampes automàtiques a la solució de galvanització o de la protecció manual. Si es necessiten connexions flexibles de barres col·lectores, pot ser millor instal·lar derivacions laminades dins del cos principal de la barra col·lectora, en lloc de salts flexibles complexos que cal soldar o fixar amb cargols al cos de la barra col·lectora. Dissenyi superfícies planes i contínues perquè es puguin cobrir fàcilment amb cinta, revestiment en pols o termocontractible per complir els requisits d’aïllament. Els canals estrets i les zones de difícil accés degut a cantons aguts necessiten acabat manual. Els cantons arrodonits i els radis generosos ajuden a reduir la concentració de tensions i també permeten processos d’acabat automatitzats.

Estratègia de tolerància que equilibra la precisió i el cost

Una tolerància més ajustada sempre comportarà un cost de producció superior. No es tracta d’un augment lineal: reduir la tolerància de 0,10 a 0,05 pot fer que el cost de mecanitzat/inspecció augmenti més del doble. No especifiqueu una tolerància més ajustada del necessari. No indiqueu cap tolerància en una dimensió si això no afectarà la forma ni la funció de la peça. Algunes peces, com ara barres conductores de moltes unitats que poden compensar-se mitjançant deformació quan s’instal·len, poden no necessitar una precisió posicional extrema en la seva longitud i amplada. Establiu un sistema de cotatge i toleràncies que permeti utilitzar símbols de Dimensionament i Toleràncies Geomètriques (GD&T) i apliqueu les toleràncies només als detalls crítics que realment ho necessitin — per exemple, les ubicacions dels forats de fixació o les dimensions relacionades amb les interfícies de muntatge. Això evita donar a l’empresa fabricant la falsa impressió que tots els detalls requereixen la màxima precisió. Les capacitats de fabricació de Kinto són d’una molt alta precisió. Per produir geometries personalitzades dins d’aquestes capacitats, animem els nostres clients a aplicar toleràncies ajustades només on sigui estrictament necessari per al funcionament. L’estalvi obtingut en utilitzar toleràncies més generals es pot invertir en altres tipus de materials, components de major qualitat o esforços addicionals de prototipatge. Aplicar aquesta metodologia de Disseny per a la Fabricació (Design for Manufacturing) durant les fases inicials del disseny us ajudarà a reduir els costos totals i a obtenir solucions més eficients des del punt de vista econòmic.