Design for Assembly & Disassembly (DFA/DFD)

ir. W.F. van der Vegte, TNO Industrie, Divisie Productontwikkeling.

1 Inleiding

Design for Assembly is een begin jaren tachtig opgezette methodiek gericht op kostenbesparend

ontwerpen. De ontwerper of het projectteam wordt gedwongen de montage van het product

(reeds bestaand of nieuw concept) systematisch te beoordelen op factoren die de montage

negatief beïnvloeden: verbindingstechnieken die veel kracht vergen, noodzaak van gereedschap,

afwezigheid van visuele feedback, hanteringsproblemen etc. Omdat vermindering van het aantal

onderdelen de montagetijd vaak nóg sterker kan reduceren, dwingt de methodiek ook hiernaar

te kijken. Dankzij deze toevoeging overstijgen de haalbare besparingen vaak het kader van

'montagevriendelijk ontwerpen'.

2. Design for Assembly (DFA)

2.1 De plaats van DFA in het scala aan kostenreductiemogelijkheden

Het belangrijkste doel van DFA is reductie van maakkosten. Omdat DFA slechts een deelaspect

van de totale maakkosten van een product uitmaakt, is het zinvol om eerst de relatie tot andere

aspecten te bekijken.

Het schema in figuur 1 geeft een indeling van verschillende mogelijkheden om de

productiekosten van een product omlaag te brengen. Het onderste deel geeft grofweg aan hoe

men, zonder het product(ontwerp) zelf teveranderen, besparingen kan bereiken door

veranderingen in uitsluitend het proces. In het proces dat leidt tot een kant en klaar product zijn

twee karakteristieke gedeelten te onderscheiden die elk op hun manier bijdragen aan de

kostprijs: enerzijds de productie van losse onderdelen en anderzijds het samenstellen van die

losse onderdelen tot het uiteindelijke product, de assemblage. In beide groepen van processen

Syllabus 'Mechanisch verbinden, een bewuste keus', Technovision & Solution, Rotterdam, 1997

kan men verbeteringen aanbrengen om de kostprijs van het product te verlagen.

Door niet alleen het proces, maar ook het product(ontwerp) ter discussie te stellen vergroot

men de mogelijkheden tot kostenreductie. Men kan bijvoorbeeld overwegen om een onderdeel

zodanig te herontwerpen dat het met het gekozen fabricage- of assemblageproces

gemakkelijker (goedkoper) gemaakt kan worden. Nog verder gaat het om ook het gekozen

proces ter discussie te stellen.

De tweedeling onderdeelfabricage-assemblage is ook nog merkbaar in het ontwerpdomein,

zoals in het schema te zien is.

Men kan nog verder gaan door niet alleen het detailontwerp, maar ook het ontwerp in grote

lijnen te herzien en de gehele opbouw of ook het werkingsprincipe van een product ter

discussie te stellen. En tenslotte kan men zelfs de functionaliteit van een product veranderen.

Hoe 'hoger' in het schema men begint een bestaand ontwerp aan te pakken, des te groter is het

besparingspotentieel—maar ook: des te meer moet er worden geïnvesteerd in veranderingen—

want: bij elke maatregel in het schema moeten ook alle aspecten op 'lager' niveau herzien

worden.

In figuur 2 is de plaats van DFA in het schema aangegeven.

2.2 Aanpak DFA is een methode die bij de ontwikkeling van nieuwe producten of productvarianten

kan worden toegepast zodra er sprake is van een globaal ontwerp (schetsstadium) of

daarna. De methode is bij uitstek geschikt om een bestaand ontwerp te verbeteren.

Er zijn verschillende methodieken onder de noemer DFA ontwikkeld; de bekendste is die

van Boothroyd en Dewhurst. De methodieken zijn ontstaan vanuit de gedachte dat

ontwerpers op basis van hun eigen achtergrond niet kunnen overzien wat voor problemen

er kunnen opduiken als iets wat zij op papier hebben gezet ook werkelijk in elkaar moet worden

gezet.

Daarom leiden de methodieken het ontwerpteam langs een overzienbare reeks van

aandachtspunten die voor de ontwerper begrijpelijk zijn zonder dat hij zich behoeft te

verdiepen in de technologie van het montageproces.

DFA kent twee hoofdbenaderingen, die goed in het schema van de voorafgaande paragraaf

kunnen worden teruggevonden:

1. Terugbrengen van het aantal assemblagestappen onder het motto 'de efficiëntste

assemblagestap is géén assemblagestap'. Dit kan worden bereikt door:

• het aantal omdraai-handelingen te verminderen door montage vanaf één kant mogelijk

te maken,

• het aantal handelingen terug te brengen waarbij geen onderdeel wordt toegevoegd

(invetten, afstellen etc.) en bovenal

• reductie van het aantal onderdelen door integratie.

Bij het integreren van onderdelen moeten per onderdeel drie vragen gesteld worden:

1. Moet het onderdeel bewegen t.o.v. andere onderdelen zodanig dat de beweging niet kan

worden gerealiseerd door elastische of plastische materiaaleigenschappen?

2. Moet het onderdeel om fundamentele redenen van een ander materiaal zijn dan de

reeds gemonteerde onderdelen?

3. Moet het onderdeel gescheiden zijn van de aangrenzende onderdelen om montage,

vervanging of reparatie mogelijk te maken?

Wanneer geen van deze vragen bevestigend kan worden beantwoord, is het onderdeel

'verdacht' en kan het, althans in theorie, geïntegreerd worden. Typische verdachte

onderdelen zijn vulringen, sierdoppen en bevestigingsmiddelen als schroeven, moeren,

klinknagels en ophangbeugels.

2. Hanteerbaarheid en assembleerbaarheid van de (resterende) onderdelen vergemakkelijken.

Dit kan op verschillende manieren, o.a. (voor handmatige montage) door de volgende

eigenschappen na te streven:

• Productopbouw is zodanig dat onderdelen niet de bereikbaarheid en de zichtbaarheid

tijdens montage belemmeren, en dat onderdelen niet met de hand behoeven te worden

vastgehouden totdat andere onderdelen zijn aangebracht.

• Onderdelen hebben geen last van schotelen of verwarren in bulk, zijn niet flexibel, niet

scherp, niet breekbaar etc.

• Onderdelen zijn zelf oriënterend, kunnen met één hand direct aangebracht worden,

zonder gereedschappen, in één lineaire beweging en met weinig inspanning.

Verbindingstechnieken nemen hier een centrale plaats in. Om te voorkomen dat het

product tijdens het gebruik uiteenvalt moeten de delen van het product aan elkaar

bevestigd worden. Daarvoor is het echter niet nodig om elk paar aan elkaar grenzende

onderdelen van een verbinding te voorzien.

Volgens DFA-richtlijnen is in een goed ontwerp één verbinding per drie onderdelen

voldoende. Soms is het echter mogelijk nog meer onderdelen vast te zetten met één

verbinding, zodat de montagetijd verder kan worden gereduceerd.

Om een DFA-verbeteringsslag efficiënt uit te voeren is het raadzaam volgens een stappenplan te

werk te gaan. Een mogelijke aanpak is de volgende

1. Het opstellen van een montageboom (zie figuur 3) en het vaststellen van knelpunten zoals

die hierboven genoemd zijn: 'verdachte' onderdelen, omdraaihandelingen, moeilijk tot

stand te brengen verbindingen etc. Methodieken als Boothroyd & Dewhurst bieden de

mogelijkheid om de ernst van knelpunten te kwantificeren, maar ook zonder getahen kan

men bruikbare aanknopingspunten voor verbetering verzamelen.

Bij het opstellen van een montageboom wordt de ontwerper gedwongen na te denken over

mogelijke volgorden om het product in elkaar te zetten; dit alleen al kan zeer verhelderend

werken.

2. Het toekennen van prioriteiten aan de gevonden knelpunten. Daarbij moet de hoogste

prioriteit worden gegeven aan die knelpunten die het 'hoogst' in het schema van figuur 1

staan en die ook praktisch realiseerbaar lijken. In de praktijk blijkt het hier vaak om

'verdachte onderdelen' te gaan; indien bij de eerste stap al blijkt dat er veel verdachte

onderdelen zijn, dan kan men het noteren van knelpunten op detailniveau achterwege laten

om tijd te sparen.

3. Het genereren van ideeën voor verbetering van de knelpunten met hoge prioriteit.

4. Het beoordelen van de verbeteringsvoorstellen op haalbaarheid en het selecteren van door

te voeren maatregelen in het ontwerp.

5. Het uitwerken van de gekozen verbeteringen tot een globaal redesign.

6. Opnieuw uitvoeren van de stappen 1 t/m 4 om in het redesign geslopen knelpunten te

verwijderen. Hierbij is het zinvol om wat meer naar detailknelpunten te kijken.

7. Uitwerken van het definitieve redesign.

2.3 Voorbeeld DFA: acculaadstation Uit een laadstation voor accu's is in figuur 4 een uitsnede te zien van een oplegplaat

(bovenaanzicht, onderaanzicht en exploded view). Om een accu op te laden wordt deze in een

vak bovenop de plaat gezet; een systeem van blad- en spiraalveren zorgt ervoor dat de twee

contactpunten op de oplegplaat contact maken met die van de accu, zodat de laadstroom kan

lopen.

In het exploded view zijn van boven naar beneden de volgende onderdelen te zien: accu (ter

verduidelijking ingetekend);

2x3 imbusbouten;

1 oplegplaat, vacuümgetrokken kunststof (uitsnede, gedeelte voor één accu) met 11

gaten per accu;

2x1 contactpunt;

2x1 imbusbout voor bevestiging stroomtoevoer;

2x1 verzinkt stalen strip met 4 gaten, waarvan 2 getapt;

2x1 koperen geleidingsstrip voor verbinding stroomtoevoer met contactpunt, voorzien

van 2 gaten en een indrukking.

2x1 kartelring

2x1 aansluitring met lip

2x1 zeskantmoer

2x1 spiraalveer om het aanliggen van contacten zeker te stellen;

2x1 bevestigingsbeugel voor spiraalveer, met indrukking en 2 tapgaten.

De totale kostenopbouw wordt voor een aanzienlijk deel door assemblagekosten bepaald.

Besloten wordt, om de DFA-methode als insteek voor kostenreductie te nemen.

De DFA-analyse geeft de onder meer de volgende knelpunten en oplossingsrichtingen:

Theoretische noodzaak van onderdelen:

• De contactpunten moeten beide geleidend zijn en elektrisch van elkaar geïsoleerd zijn. Dit

rechtvaardigt de theoretische noodzaak van beide contactpunten en de oplegplaat.

• Alle imbusbouten en de zeskantmoeren dienen uitsluitend voor de bevestiging van

functionele componenten — dergelijke onderdelen kunnen bijvoorbeeld worden vervangen

door integrale verbindingen in de functionele onderdelen (klikvingers, geïntegreerde

klinkverbindingen etc.) — of, als de onderdelen die zij verbinden zelf óók verdacht zijn,

kunnen zij worden geëlimineerd door de te verbinden onderdelen te integreren.

• Ook bij de aansluitringen, de kartelmoeren, de verzinkt stalen strippen en de

bevestigingsbeugel moeten de 'drie vragen' alle met 'nee' beantwoord worden.

• De spiraalveer en de geleidingsstrip verzorgen gezamenlijk twee functies: het uitoefenen

van een kracht om het contact zeker te stellen, en het elektrisch verbinden van de

stroomtoevoer en de contactpunten. Er blijkt geen noodzaak te bestaan om de positie van de

stroomtoevoer en die van de contactpunten te scheiden: de verbindingsfunctie is dus een

schijnfunctie. In het huidige concept is de veerfunctie wel noodzakelijk, maar die zou

theoretisch ook door de contactpunten of door de oplegplaat vervuld kunnen worden.

Per accu bevat het ontwerp 24 onderdelen plus een oplegplaat (dient voor meer accu's).

Van die in totaal 25 onderdelen zijn er slechts twee noodzakelijk.

Andere montageproblemen zijn o.a:

• Zes imbusbouten moeten worden aangebracht vanaf de bovenzijde, terwijl de onderdelen

die ermee vastgezet worden vanaf de onderzijde worden aangebracht; deze onderdelen

moeten worden vastgehouden totdat de imbusbouten zijn aangedraaid;

• De spiraalveren verwarren in bulk;

• De spiraalveren zijn lastig te posidoneren;

• Vrijwel geen van de te monteren onderdelen is zelfzoekend bij het positioneren.

Duidelijk lijkt, dat in reductie van het aantal onderdelen het grootste besparingspotentieel

aanwezig is. Voor de ideegeneratie is 'onderdelenreductie' dan ook als uitgangspunt genomen.

Figuur 5 toont een van de voorstellen voor re-design. In principe is het mogelijk om alle

'verdachte' onderdelen te elimineren. Het blijkt evenwel moeilijk realiseerbaar om de

veerfunctie door het contactpunt zelf te laten vervullen; ook de oplegplaat is hiervoor

minder geschikt vanwege het gevaar voor relaxatie.

Door de vacuümgetrokken kunststof oplegplaat echter van een bolling te voorzien wordt

een driepuntsoplegging gecreëerd die, net zo goed als het veersysteem, de handhaving van

het contact garandeert. Door tevens de aanvoer van stroom direct onder het contactpunt te

laten plaatsvinden en de contactpunten met een klikverbinding in te steken, kan het aantal

betrokken onderdelen worden teruggebracht van 24 plus een oplegplaat naar twee plus

oplegplaat.

Hiermee worden niet alleen de assemblagetijd en -kosten aanzienlijk teruggebracht, maar

ook de fabricagekosten van de afzonderlijke onderdelen. In dit geval heeft de integratie

van onderdelen nauwelijks geleid tot een toename in complexiteit van de overblijvende

onderdelen (dit is uiteraard niet altijd zo!). Ook is duidelijk te zien dat het aantal te boren,

te ponsen en te tappen gaten aanzienlijk teruggebracht is.

3 Design for Disassembly Design for Disassembly (DFD) wordt momenteel nog niet vaak toegepast; door de

aanwezige verwantschap met DFA kunnen echter wel richdijnen worden gegeven voor

demontagevriendelijk ontwerpen.

Ook bij DFD is kostenreductie dikwijls de drijfveer. Het demonteren van producten komt

aan de orde bij service en onderhoud en bij einde-levensduurverwerking.

3.1 Service en onderhoud Onder service en onderhoud wordt hier verstaan: het vervangen van versleten en defecte

componenten, het vervangen van supplies (batterijen, tonercartridges, koffiesachets), het

opnieuw afstellen van ontregelde deelsystemen etc. Kenmerkend is dat na de demontage

en de eigenlijke servicehandeling ook weer montage plaatsvindt. Design for Service (DFS)

kent de volgende aandachtspunten:

• voorkom de noodzaak tot service en onderhoud door bijvoorbeeld betrouwbare

componenten te kiezen

• zorg ervoor dat het vervangen van componenten niet leidt tot verspilling van andere

componenten die zelf geen noodzaak tot vervanging of reparatie kennen—bijvoorbeeld als

tijdens de demontage onderdelen kapot moeten worden gemaakt om bij het doel van de

servicehandeling te komen. Een ander bekend voorbeeld zijn cartridges van inkt jet-

printers, die vaak in hun geheel moeten worden weggegooid als de inkt op is, terwijl de

sproeikoppen die erin ingebouwd zijn nog functioneren.

• zorg ervoor dat voor de te verwachten servicehandelingen zo weinig mogelijk demontage-

en montagestappen nodig zijn. Met andere woorden: 'begraaf' servicecomponenten niet te

diep in het product.

• zorg ervoor dat de demontage- en montagestappen gemakkelijk kunnen worden uitgevoerd.

In feite kan hierbij worden verwezen naar dezelfde mogelijke knelpunten die ook bij DFA

genoemd werden. Een extra moeilijkheid bij servicewerkzaamheden is, dat de

servicewerkplek in tegenstelling tot de assemblagewerkplek steeds wisselt, en dat de

monteur steeds min of meer op een geïmproviseerde werkplek aangewezen is.

3.2 Einde-levensduurverwerking Er komen steeds meer regelingen die voor bepaalde producten terugname aan het einde

van de levensduur voorschrijven.

Voor het milieu is het natuurlijk altijd beter als het hele product of delen ervan worden

hergebruikt in plaats van gestort of verbrand. In sommige gevallen is dat niet alleen beter

voor het milieu, maar ook goedkoper. Bijvoorbeeld als de winst die de verkoop van

recyclebare materialen of van herbruikbare componenten uit een product oplevert, opweegt

tegen de kosten van (gedeeltelijke) ontmanteling.

Gedeeltelijke demontage kan ook in andere situaties kostenvoordeel opleveren: als een

product enkele toxische componenten bevat kunnen die ervoor zorgen dat het gehele

product als toxisch afval geldt, met de daarbij behorende hogere stortings- of

verbrandingskosten. In zo'n geval kan het eerst verwijderen van de 'schuldige'

componenten kostenvoordeel opleveren.

De in de lezing te behandelen stofzuigercase laat zien hoe het productontwerp en de keuze

van de demontagevolgorde en de opbrengst van de einde-levensduurontmanteling

beïnvloeden.

DFD voor einde-levensduurverwerking kan niet los worden gezien van Design for

Recycling(& Re-use), DFR. Wil men een product zodanig herontwerpen dat de

eindelevensduurverwerking

ecologisch gunstiger uitpakt, dan moet men niet alleen met

demonteerbaarheid rekening houden, maar men moet er ook voor zorgen dat er materialen

en onderdelen in het product zitten die na afdanken nog gerecycled c.q. hergebruikt

kunnen worden.

Voor meer details wordt verwezen naar het 'stappenplan voor DFR/DFD', dat bij deze

documentatie gevoegd is.

Een nog bredere aanpak dan DFD/DFR is Design for Environment, DFE, waarbij gepoogd

wordt alle milieu-effecten van een product te optimaliseren, inclusief bijvoorbeeld het

energiegebruik in de gebruiksfase en de milieu-effecten van de productie.

3.3 DFD versus DFA: verschillen en overeenkomsten voor de

productontwerper Over het algemeen kan worden gesteld dat een product dat ontworpen is om gemakkelijk

geassembleerd te kunnen worden over het algemeen ook gemakkelijk gedemonteerd kan

worden (en vice versa). Zo spreekt het voor zich, dat meer onderdelen meer montagewerk

én meer demontagewerk opleveren, en dat een schroef met een lange schroefdraad zowel

bij montage als bij demontage veel tijd vergt.

Maar er zijn ook een aantal verschillen, die in grote lijnen als volgt kunnen worden

gekenschetst:

• De onzekerheidsfactor: demontage is een activiteit die in de toekomst (misschien) gaat

plaatsvinden. Meestal weet men niet wie gaat demonteren, hoe de demontagewerkplek er

uitziet en wat in de toekomst de opbrengsten van recyclebare materialen zullen zijn.

Assemblage is daarentegen te plannen: de producent weet hoe de montagelijn er uitziet.

Ook is er bij demontage vaak geen sprake van een leereffect, omdat een demontagebedrijf

vaak verschillende producten door elkaar ontvangt. Omdat de medewerkers niet of

nauwelijks 'inleren' op een product zal demontage meer tijd kosten.

• De eindsituatie van demontage is niet gelijk aan de beginsituatie van de montage;

demontage is niet domweg het omdraaien van de montage(volgorde). Bij montage moeten

alle verbindingen die in het product zitten ook werkelijk tot stand komen, maar bij

demontage behoeven ze niet alle te worden verbroken. Sommige delen van een product

zullen niet gedemonteerd worden omdat dat minder oplevert of omdat een groep

onderdelen als één geheel gerecycled kan worden. Hiermee hangt ook samen dat bij

demontage delen van het product mogen worden beschadigd of gebroken, tenminste als ze

niet voor hergebruik in aanmerking komen. Bij kleinere massaproducten ziet men in de

praktijk dan ook dat deze niet gedemonteerd worden, maar in een shredder worden

geworpen voor bulk-recycling.

Omdat de ontwerper niet zeker weet welke delen van het product over bijvoorbeeld vijf jaar

interessant zijn voor recycling, is het ook zaak de productstructuur zodanig aan te passen

dat de demonteur kan kiezen uit verschillende demontagevolgordes, zodat kan worden

gekozen voor een demontagevolgorde die tegen de op dat moment geldende

recyclingopbrengsten en stortkosten het beste rendement oplevert.

Dit betekent dat de ontwerper bijvoorbeeld voorzichtig moet zijn met seriële stapelingen

van onderdelen waarbij het onderste onderdeel pas vrijkomt nadat alle andere

gedemonteerd zijn.

Ook op detailniveau zijn er verschillen — punten die voor DFA niet van belang zijn en voor DFD

wel, of vice versa:

• Eenwegverbindingen (one fi/m-schroeven, sommige klikverbindingen etc.) zijn bij

demontage hinderlijk als componenten onbeschadigd moeten kunnen worden

teruggewonnen;

• 'Camouflage' van verbindingen en van verschillen tussen materialen (bijvoorbeeld twee

verschillende kunststoffen in dezelfde kleur) kan de demonteur in verwarring brengen;

• Sommige handling- en inbrengeigenschappen die bij montage van belang zijn, zijn dat bij

demontage niet—bijvoorbeeld de aanwezigheid van zoekranden, het in elkaar haken van

onderdelen in buikopslag, de symmetrie van onderdelen.

4 Aanvullende informatie

4.1 Literatuur Over DFA is veel geschreven, soms ook in samenhang met andere ontwerproo/5. Een

greep uit het aanbod:

• Boothroyd, G. et al.. Product Design for manufacture and Assembly, Marcel Dekker, New

York, 1994

• Delhoofen, P., Handboek Ontwerpen, Stam Techniek, Houten, 1994

• Ulrich, K.T., Eppinger, S.D., Product design and development, McGrawHill, New York, 1995

Voor de assemblage van grote producten die in kleine series gemaakt worden

(kapitaalgoederen zoals machines en complexe apparaten) is verder de door TNO

ontwikkelde MAS/ASSPRO-methode interessant. Deze bekijkt het ontwerp op een wat

hoger abstractieniveau en neemt ook logistieke knelpunten in het proces mee (ontwerpen

van modules op testbaarheid, parallelliseren van montage deelsamenstellingen etc.)

• Tuinzaad, G.H., Afstemming engineering - assemblage, instrumenten voor een

continue verbetering in het bedrijf, De Constructeur, april 1995.

Op het gebied van DFD is weinig literatuur beschikbaar buiten het universitaire circuit.

4.2 Software Speciale software kan bewerkstelligen dat de DFA-of DFD-aanpak efficiënter wordt: beter

overzicht over de soms grote hoeveelheden informatie, automatisch rangschikken van

knelpunten, ondersteuning bij het inschatten van nog onbekende kosten, printouts als

communicatiemiddel etc. Leveranciers van software zijn o.a.:

• Boothroyd Dewhurst Incorporated (BDI). De Amerikaanse DFA-software wordt in Europa

geïmporteerd door:

The Design IV Partnership, Mr Mark Curtis, tel. (-1-44) 01873 855700, fax (+44) 01873

855711.

De DFE-software (waarin opgenomen DFD) is door TNO Industrie samen met BDI

ontwikkeld. Informatie is verkrijgbaar bij Sytze Kalisvaart, 015 2608872.

• Lucas Engineering & Systems. Engelse DFA-software, bij installatie worden de eigen

fabricagemogelijkheden in detail in het systeem gebracht. Adres: PO Box 52, Shirley,

Solihull, West Midlands B90 4JJ, United Kingdom. Telefoon en fax onbekend.

Een stappenplan voor DFR/DFD

1 Optimaliseer het voorlopige ELS; Kijk hierbij naar zo volledig mogelijke demontage en doe eerst alsof alle materialen in het produkt gescheiden kunnen worden. 1.1 Vergroot het aandeel (in gewichtsprocenten)

van voor hergebruik en recycling geschikte onderdelen;

1.2 Verminder het aantal verschillende recyclebare materialen, zonder dat daarbij een overkill aan hoogwaardige materialen ontstaat;

1.3 Elimineer kleurstoffen in alle niet-zichtbare onderdelen, voorzover uit recyclebare kunst­stof;

1.4 Verminder het aantal verschillende kleuren per toegepaste recyclebare kunststofsoort;

1.5 Verklein het aandeel (in gewichtsprocenten) van onderdelen die als chemisch afval behan­deld moeten worden.

2 Verminder het aantal benodigde demontagehandelin­gen: 2.1 Vemiinder het aantal onderdelen (analoog aan

DFA) en/of zorg voor: • groepen onderdelen die uit één materiaal be­

staan en die als één geheel los te halen zijn. Deze mogen als één onderdeel beschouwd worden;

• groepering van niet-interessante onderdelen (stort en ongecontroleerde vertsranding) in zo groot mogelijke clusters die als één geheel los te halen zijn. Schenk in alle volgende stappen geen aandacht meer aan de produktstructuur en de gebruikte vert)lndingen binnen deze clusters;

2.2 Verminder het aantal verschillende (de)montagerichtingen;

2.3 Verminder het aantal verbindingen tussen on­derdelen

2.4 Verminder het aantal verbindingselementen (schroeven, popnagels, klikvingers) per veriDin-ding

3 Maak andere demontagevolgordes mogelijk, opdat interessante onderdelen eerder kunnen worden los­gemaakt. Bedenk dat ten tijde van het afdanken van het produkt bepaakie materialen interessant kunnen zijn die dat nu niet zijn, dus leg zo min mogelijk van de demontagevolgorde in het ontwerp vast. 3.1 Breng recyclebare onderdelen uit hetzelfde

materiaal zo veel mogelijk onder in sub-assem-blies; vermijd daarin ven/uilingen — daartoe behoren ook bevestigingsmiddelen uit ander materiaal (schroeven!) voorzover niet magne­tisch te schekjen;

3.2 Streef naar parallelle rangschikking van alle an­dere ondendelen (zie figuur). Houd er rekening mee dat 'basisonderdelen' waarop veel andere onderdelen gemonteerd zijn pas als laatste gedemonteerd kunnen worden. De kans is dus groot dat zo'n onderdeel niet uit het produkt vrijgemaakt zal worden. Voer basisonderdelen dus zo licht mogelijk uit;

3.3 Voorzover parallelle rangschikking niet mogelijk is: zorg ervoor dat interessante onderdelen en onderdeelgroepen zich niet 'te diep' in een

onderdeel

verbinding

stapeling A .

parallelle rangschikking Am B i » ; C i i i

'bnsisoiKJ^j deel'

stapeling bevinden 3.4 Vemiijd onderiinge afdekking of overkapping

van onderdelen; 3.5 Zorg voor een overzichtelijke produkt-layout:

vermijd camouflage van vertDindingen en van verschillen in materiaal;

3.6 Zorg en/oor dat vertDindingen en onderdelen met de hand en met gereedschappen bereik­baar zijn en dat visuele feedback tijdens de­montage mogelijk is

4 Maak een verantwoorde keuze uit mogelijke vertjin-dingstechnieken, voorzover verbinden beslist nood­zakelijk is: • 4.1 Kies voor snel te verbreken vertiindingen. Fac­

toren die snellere losmaakfaaartieid niet bevor­deren zijn:

• De noodzaak van hulpgereedschap (schroevedraaier, tang, breekijzer);

• De noodzaak van een complexe losmaak-be-weging;

• Een lange 'losmaak-weg' (schroefdraad!); • Een hoge benodigde losmaakkracht; • GevoelighekJ voor omgevingsinvloeden die de

losmaakbaarhekl aantasten, bijvoort)eeld door­dat de vertsinding vastroest, slijt, etc.

• Belemmeringen m.b.t. de bereikbaarheid die al in de vertaindingstechniek zelf besloten liggen. Voorbeekl: een bout-moer-verbinding vereist altijd toegang van twee kanten

4.2 Maak onderdelen die geschikt zijn voor onder-deelhergebrviik vast met verbindingen die los te maken zijn zonder het hertaruikbare onderdeel te beschadigen. Dit geldt trouwens ook voor (andere) onderdelen die tijdens gebruik voor servkie verwijderd moeten kunnen worden.

4.3 Voorzie voor materiaalrecycling geschikte on­derdelen die d.m.v. moeilijk los te maken ver­bindingen bevestigd zijn, van voorgedefinieerde breukzones. Doe dit zodanig dat bij afbreken zo weinig mogelijk materiaal vedoren gaat en er zo weinig mogelijk 'demontage-afval' ont­staat.

%mm Industrie % # #

Design for i D e s i ?

r Assembly; Disassembly

Ir. Wilfred van der Vegte

TNO Industrie

Divisie Productontwikkeling

I n h o u d

mDFA

^ plaats binnen scala aan M:Mx:\ kostenreductie-

mogelijkheden

^ aanpak

voorbeeld

D F D

demontage bij service en onderhoud

; > demontage bij einde-levensduurverwerking

"t- voorbeeld

• overeenkomsten/ verschillen met ïyFAM-:MF:<m^^^^

T M * Industrie, divisie Productontwikkeling

IBO

ituo

tod

sBu

uD

dso

ti

niveaus van produ€tkostpriisbeïmrioeding

DFA

O

I

T W Industrie divisie productontwikkeling

9nfweip

mmm

HHJi Industrie divisie productontwikkeling

niveaus van produifkostpriisbeïnvloeding

• minimaliseer aantal handelingen waarbij tei. geen onderdeel wordt toegevoegd

nhfeausvan produitkosipÊiisbeïmfloedm^^

functionaliteit, functiestructuur

produktopbouw» aantal onderdelen

ótttwêtp

mmm

fabriceerb?^

produttie-ptv^es

Industrie divisie productontwikkeling

bepo,

Ga bij elk onderdeel In een ontwerp na of tiet bestaan van dat onderdeel als afzonderlijke component wel gereci^)ivaardlgd is:

de 'drie vragen' • moet het onderdeel (kunnen) bewegen ten opzichte van de rest van het produkt? • moet het onderdeel om fundamentele redenen van een materiaal gemaakt zijn dat verder niet voorkomt In het produkt ? (N.B.: fundamentele redenen zijn redenen die tot uitdrukking komen In tegenstellingen als geteidend/ niet geleidend of transparant / lichtdicht. Eigenschappen als stijfheid, sterkte of geschiktheid voor een bepaald fabricageproces zijn niet fundamenteel); • moet het onderdeel apart kunnen worden aangebracht of losgemaakt omdat anders montage oif demontage van (andere) theoretisch noodzakelijke onderdelen onmogelijk wordt?

Q)

gen eliikelverbindinastechnieken: helemaal geen bevestiging of anders liefst klikverbinding Vermijd: - kracht nodig (persverbinding, ombuiglip) - complexe beweging nodig (schroefdraad) - lijmen, lassen, solderen - gereedschap nodig (schroeven,klinken,nieten)

• zorg voor standaardisatie schroeven e.d. • zorg voor voidoende zoekranden e.d. • functionele symmetrie: ' op meer manieren correct aan te brengen - vermijd mogelijkheid tot fout aanbrengen - vermijd schijnsymmetrie

• zorg voor goede bereikbaarheid in produkt • zorg voor zichtbaarheid montagehandeling • vermijd noodzaak controle- en testhandelingen • vermijd noodzaak achteraf uitlijnen • vermijd noodzaak vasthouden onderdeel na

monteerbaar-

(gemak van aanbrengen/ positioneren)

I

S3

^ i n d u s t r k aanbrengen divisie produclontv*. \y

semblasekosten

voorkom de volgende eigenschappen van onderdelen:

• schotelend of verwarrend in bulk • flexibel • glibberig, kleverig • niet met een hand beet te pakken • niet zonder hulpmiddelen beet te pakken (pincet, tang, loep) • kleiner dan 2x2 x 15 mm

'oduktopbouw.

hanteer-baai-hëid

monteerbaar­heid

(gemak yan aanbrengen/ positioneren)

keuze/inrichting assemblageproces,

^ bepaling onderdeelfabrkagekosten T W Industrie

div:siG proGLicicniwikkoliny •

bepaliag assemblageküsfen

T W Industri divisie productoni

• verantwoorde keuze handmontage/aut. montage

ë 5.000.000-f

O)

1.000.000

500.000

100.00^

50.000

geen ploegendienst, terugbetaaltijd: 4 jaar naar: Boothroyd, Dewhurst, 1991

• keuze gereedschap (pneum. schroevedraaiers etc.) • zelf doen vs. uitbesteden bepaling assemblagekosfen

O

O

I

H montageboom opstellen; knelpunten vastleggen

H prioriteiten toekennen

ü ideeën genereren en selecteren

ü uitwerken tot globaal redesign

l i Stappen opnieuw doorlopen tot definitief redesign

T p l t Industrie, divisie Productontwikkeling

Design for Disassembly (DFD): Service en onderhoud öervice en

m Kenmerken:

'-m^ Demontage

<̂ Servicehandcling; delect onderdeel vervangen, supplies toevoeren, afstelling verrichten

Aandachtspunten

^ voorkom noodzaak door o.a, belrouwbaic componenten

^ voorkom dat ook functionerende componenten vervangen moeten worden

^ zo weinig mogelijk stappen :;

<̂ zo weinig mogelijk belemmeringen

T W Industrie, divisie Productantwikl<eling

2

Design for Disassembly (DFD̂ ^̂ ^̂ Eifide-ievemduim/erwerkmg

H Drijf veren: ^ lagere netto milieubelasting

> racer hergebruik en recycling

'Mml'^ lagere kosten / hogere opbrengst

••• lagere demontage-uurkostcn

^̂̂^̂ i : ; >

^^i:;^^: : ; :: t hogcrc Opbrengst recycling & hergebruik:

Industrie, divisie Productontwikkeling

DFD versus DFA: Verschillen/owereerikomsteii

m Algemeen: wat goed is voor DFA is ook goed voor DFD

ü Verschillen: ^ onzekerheidsfactor; geen leereffect .-m:.:

^ demontage 5̂ omgekeerde montage

^ detailniveau: eenwegverbindingen etc.

T j i l i Industrie, divisie Productontwikkeling

3

stofzuiger

Oorspronkelijke demontagevolgorde

10

CD c 0

|_-14 O

-22

•30

O

vèrwij dering printplaat: stbrtgewichf aan chemisch afval wordt kleiner

verwijdering motor opbrengst door verkoop

hellingshoek als gevolg van

demonlage-uurlooji_

100 200 300 400 500 600 700 Demontagetijd, s

800 900 1000

stofzuiger: liergebruil< motor

Geoptimaliseerde demontagevolgorde

h 3gere maximum abrengst

O 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Demontagetijd, s

T M Industrie « • •

nog hogere maximum opbrengst

Stofzuiger: hergebruik motor

Na redesign 10

•14

-22

•30

O 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10 Demontagetijd, s