Selección del proceso de manufactura después del diseño
La selección del proceso de manufactura después del diseño de un componente es una fase decisiva que tiene un impacto significativo en la calidad, el costo y la eficiencia del producto final. Para optimizar esta selección, se deben considerar criterios clave basados en las características y el valor del producto, la geometría de la parte, las tolerancias requeridas y el material elegido. Estos criterios son efectivos para reducir las opciones de procesos que trabajan exclusivamente con ciertos materiales, como la inyección de moldes para polímeros, por ejemplo, y la fundición a presión para metales. La cantidad esperada de producción también restringirá las opciones de proceso; por ejemplo, para grandes volúmenes, un proceso manual sería impracticable, en favor de uno automatizado como el moldeo.
Es fundamental considerar todas las alternativas posibles durante el proceso de diseño, ya que estas determinarán los procesos de fabricación factibles y los costos finales del producto. La determinación de combinaciones viables de materiales y procesos de manufactura durante el diseño conceptual puede verse obstaculizada, ya que los requisitos y características del producto solo se conocen de manera imprecisa al principio. En ESingenieria.pro planteamos un enfoque basado en conjuntos donde los materiales y los procesos se organizan en una jerarquía, permitiendo la identificación temprana de alternativas de materiales y procesos. Este método posibilita que el diseñador se concentre en aquellas alternativas que tienen el mayor potencial para equilibrar los requisitos funcionales del producto con las preocupaciones económicas inherentes a la fabricación.
Elegir el proceso de manufactura adecuado
La determinación del método de manufactura adecuado es un proceso meticuloso que implica evaluar detenidamente las características físicas y mecánicas del componente a producir. Esto incluye un análisis exhaustivo de las dimensiones, tolerancias, acabado superficial y la naturaleza del material, teniendo en cuenta su comportamiento bajo diversas condiciones de procesamiento.
Materiales con tendencia a la fragilidad o dureza requieren un enfoque cuidadoso para minimizar el riesgo de fractura, optando a menudo por métodos como el mecanizado de precisión o técnicas de fundición que respeten su integridad estructural.
En cuanto a los retos inherentes a la selección de procesos, uno de los más destacados es la modificación de las propiedades de materiales que se produce durante el procesamiento. Los metales, en particular, pueden experimentar cambios en su maleabilidad, endurecimiento y ductilidad debido al tratamiento a diversas temperaturas. Estas transformaciones deben ser anticipadas y gestionadas estratégicamente para preservar o mejorar las cualidades deseables del producto final, garantizando su funcionalidad y durabilidad.
Reducción de costes en la manufactura
La constante demanda de reducción de costos en la producción lleva a la innovación de procesos, como el reemplazo de herramientas mecánicas tradicionales por corte láser, por ejemplo, en la fabricación de partes de metal. Si bien el corte láser ofrece mayor flexibilidad y capacidad para producir una variedad de formas, en algunos casos y procesos puede ser más lento y alterar las características de las superficies cortadas.
La velocidad del corte por láser en comparación con los métodos tradicionales de manufactura depende de varios factores, por ejemplo, la complejidad del diseño, el tipo o el grosor del material. Generalmente, se considera que el corte por láser es más rápido que los métodos tradicionales como el corte con sierra, fresado o enrutamiento, especialmente para diseños intrincados. Esto se debe a la capacidad del láser de realizar cortes precisos y complejos rápidamente, sin necesidad de medir o recortar manualmente los materiales o reajustar constantemente la máquina. Sin embargo, para algunos trabajos que requieren el corte de materiales más gruesos, otras técnicas como el corte por plasma pueden ser más rápidas.
La selección del proceso también se ve influenciada por el tamaño y la complejidad de la parte a fabricar, las tolerancias dimensionales y los acabados superficiales deseados. Además, es común en la industria la sustitución de un proceso de producción por otro debido a la evolución de la tecnología (como en el caso del corte por láser), los costos o los requerimientos específicos del producto.
La fabricación de forma neta y cercana a la forma neta es una metodología que busca minimizar las operaciones adicionales, produciendo partes que están muy cerca o en las dimensiones y acabados finales deseados. Esto es particularmente valioso en la reducción de costos de producción. En los casos donde se requiere la fabricación de ultra precisión, que alcanza precisión a nivel atómico, requiere tecnologías avanzadas y entornos controlados.
Por otro lado, el volumen de producción es un factor crucial en la elección del proceso de manufactura. Dependiendo de la cantidad de partes a producir, se pueden considerar diferentes tipos de producción, desde talleres de trabajo para lotes pequeños hasta producción masiva para grandes volúmenes.
Resumiendo: La selección del proceso de manufactura es un ejercicio de equilibrio entre numerosos factores, desde las propiedades intrínsecas del material hasta las expectativas de producción y costos. La colaboración con fabricantes experimentados o ingenieros de manufactura puede ser invaluable para identificar procesos potenciales, evaluar cada proceso de manera efectiva y seleccionar el mejor proceso que resulte en un producto final que satisfaga tanto al fabricante como al cliente.
