Co je revize DFM a jak optimalizuje návrh vašich flexibilních sběrnic?

Kdy flexibilní sběrné tyče stávají se součástí technických diskusí o uvedení výrobku na trh, rychle se začnete setkávat s pojmy jako vodivost, izolační vlastnosti a proudové zatížení. Krok od funkčního prototypu k robustnímu a cenově efektivnímu dílu vyrobenému ve výrobní továrně však zřídka podléhá dostatečně intenzivnímu přezkumu: revizím pro výrobní proveditelnost (DFM). Tým společnosti Kinto provedl stovky revizí DFM pro flexibilní sběrné tyče v oblasti elektromobilů, úložišť energie a dalších průmyslových aplikací výkonové elektroniky. Níže popisujeme, co považujeme za jádro účinné revize DFM.

Definování přezkumu DFM pro aplikace flexibilních sběrných tyčí

Revize pro výrobní proveditelnost (DFM) zahrnuje strukturovanou pracovní schůzku s členy týmu různých odborností, konstrukčními inženýry výrobků, zaměstnanci výroby a kvality a dodavateli materiálů, ještě před tím, než je objednán jakýkoli materiál nebo zakoupena výrobní nástrojová výbava. Účastníci pečlivě prozkoumají každý prvek návrhu flexibilního sběrného vodiče, včetně uspořádání vrstev laminované fólie, umístění a počtu otvorů a způsobu utěsnění okrajů. Revize DFM však není pouze seznamem obecných výrobních aspektů, které platí pro většinu vyráběných výrobků; je naopak velmi zaměřená na konkrétní aplikaci. U vícevrstvých flexibilních sběrných vodičů z tenkých fóliových vrstev, které jsou navrstveny a buď svářeny, nebo laminovány, se revize zaměřuje na problémy, jako je vliv flexibility na připojení svorek, odlepující se vrstvy způsobené vibracemi a tepelné cyklování zatěžující systém ukončení. V Kinto je cílem každé takové schůzky jednoduchý: zabránit nárůstu výrobních nákladů tím, že potenciální omezení návrhu odhalíme co nejdříve v procesu.

Jak recenze DFM snižuje odpad materiálu a výrobní náklady

Možná nejzřetelnějším výsledkem komplexního přezkumu DFM je účinnější využití materiálu. Pružné sběrné lišty se obvykle vyrábějí z fólií vyřezaných laserem nebo přesně stříhaných, přičemž významná část nákladů na materiál souvisí s tloušťkou, tvrdostí a třídou materiálu jednotlivých vrstev ve složeném balíku. Při přezkumu návrhu odborníci společnosti Kinto analyzují geometrii za účelem efektivního rozmístění dílů na listu materiálu, identifikují a minimalizují odpad a hledají možnosti prodloužení životnosti při opakovaném ohybu doporučením jiného směru zrna – až po možnost použití slitiny s nižší elektrickou vodivostí, která umožní snížit počet vrstev tam, kde to funkčně umožňuje. Také se přezkoumávají metody úpravy okrajů, ultrazvukové svařování, difuzní spojování a mechanické ukončení. Často doporučujeme postupovat s nejlevnější vhodnou možností, aniž bychom ohrozili splnění požadovaných elektrických a mechanických hodnot při tahových zkouškách. Často jsou stanoveny příliš přísné tolerance u rozměrů, které nejsou podstatné; jejich uvolnění může umožnit použití rychlejšího řezného procesu za nižších nákladů, aniž by to mělo negativní vliv na výkon dílu. Všechna tato opatření vedou ke sběrné liště s celkově nižšími náklady.

Zvyšování spolehlivosti prostřednictvím shody způsobilosti procesu

Jen proto, že rozměr vypadá správně na počítačové obrazovce, ještě neznamená, že se převádí do přijatelného rozsahu na výrobní lince, kde omezení tolerance představují skutečný problém kvality. Během revizí DFM (Design for Manufacturability) je každý rozměr a vlastnost identifikovaná našimi konstruktéry vyhodnocena a mapována na index způsobilosti procesu (Cpk) každého příslušného výrobního střediska, přičemž pro kritické rozměry je obvykle cílovou hodnotou Cpk ≥ 1,33. U flexibilních sběrných lišt se zaměřujeme na požadovanou přesnost vzdálenosti mezi otvory, stabilitu celkové délky po sestavení (stack-up) a rovnoměrnost izolačních povlaků. Pokud hodnota tolerance vstoupí do „žluté“ nebo „červené“ zóny, spolupracujeme se zákazníky na navrhování upravených geometrií, přidaných referenčních bodů (datum references) nebo změněných postupů sestavování (stacking procedures), které dosáhnou stejného funkčního výsledku, avšak výrazně rozšíří technologické okno procesu. Dále také posuzujeme přijatelný rozsah pružnosti každé konfigurace sběrné lišty a uvádíme optimální pořadí sestavování (stacking order) ve fyzické rozložení sestavy, aby se minimalizovaly napětí během tváření a dosáhlo se vynikajícího chování proti creepu. Sladění návrhových záměrů s výrobní realitou znamená vyhnout se dodatečnému přepracování po dokončení výroby.

Zkrácení doby uvedení na trh proaktivním řešením problémů

Jednou z nejméně propagovaných výhod revize DFM, avšak pravděpodobně jednou z nejdůležitějších pro mnoho vývojových týmů, je její dopad na časový plán vývoje. Mnoho zpoždění je způsobeno problémy, které se objeví příliš pozdě na to, aby byly rychle vyřešeny – například neschopnost nástrojů uvolnit se po prvním vzorku, svařovací parametry, které selžou až u druhého vzorku, nebo izolační materiál, který se v peci pro tuhnutí smršťuje nerovnoměrně. Revize DFM tyto problémy odhalí mnohem dříve, čímž ušetří týdny iterací a frustrace. Mnoho našich revizí DFM vede k akčnímu protokolu, který podrobně popisuje každý identifikovaný problém, navrhované řešení a nutné ověřovací testy, které je třeba provést před zahájením projektu. Revize Kinto zahrnuje simulaci vašeho výrobního procesu a identifikaci potenciálních výrobních úzkých míst, jako je potřeba specializovaného nástrojování nebo opatrné manipulace se složitými flexibilními segmenty. To umožňuje klientům sebejistě objednat materiály s dlouhou dobou dodání, upravit výrobní linky tak, aby odpovídaly specifickým rozměrům sběrnice, a výrazně urychlit kontrolu prvního vzorku. Komplexní revize DFM často snižuje počet požadovaných prototypů, čímž zkracuje dobu dodání, aniž by došlo ke zhoršení kvality či spolehlivosti.

Ale nakonec dne revize DFM není jen další překážkou, kterou je třeba překonat; je to způsob, jak chytřeji navrhovat. Váš návrh ideálního flexibilního sběrného vodiče se tak posune od konceptuální možnosti k hmatatelnému zařízení, které bude spolehlivou součástí vašeho konečného výrobku – ať už se tento výrobek použije v desetitisících automobilů nebo i ve větším množství. Již od prvního dotazu, který nám v Kinto dorazí, zahrnujeme DFM do celého procesu a využíváme desetiletí zkušeností s precizní výrobou. Poradíme vám například ohledně:

• Výběru základních a vrstvených materiálů

• Výběru techniky ukončení

• Úrovně izolačního potažení

• Klíčových opatření pro kontrolu kvality v každé fázi

Proč? Jsme si jisti, že „nejlepší“ sběrný vodič pro daný úkol není pouze ten, který nejlépe vedoucí proud, ale také ten, který dokážeme efektivně vyrobit v požadovaném termínu a rozpočtu. To je výhoda DFM a tvoří jádro každé spolupráce s Kinto.