En la fabricació de peces i conjunts metàl·lics, passar directament del disseny a la producció en sèrie no sempre és la millor opció.
Abans de fabricar centenars o milers d’unitats, validar el disseny i comprovar que la peça es pot fabricar, muntar i utilitzar tal com s’ha previst permet detectar problemes quan encara són fàcils de corregir.
Un petit ajust en una fase inicial pot evitar haver de modificar desenes o centenars de peces posteriorment.
És aquí on el prototipat pren tot el seu sentit.
Del disseny digital a una peça real
Sobre el paper, un disseny pot complir perfectament tots els requisits. Però és quan aquest disseny es converteix en una peça física que podem comprovar com es comporta realment.
Un prototip —sigui una primera unitat o una petita sèrie— fabricat amb materials i processos tan similars com sigui possible als que s’utilitzaran posteriorment en producció permet validar la peça abans d’industrialitzar-la.
L’objectiu no és només comprovar si la peça funciona. També permet analitzar com es fabrica, com es munta i si existeixen oportunitats per simplificar-ne o millorar-ne la producció.
Aquesta fase connecta tres aspectes fonamentals de qualsevol projecte industrial:
Disseny · Funcionalitat · Fabricabilitatases del projecte.
Què podem detectar amb un prototip?
La fabricació de les primeres unitats permet identificar aspectes que poden no ser evidents durant la fase de disseny:
- Errors o aspectes millorables en la geometria de la peça.
- Problemes d’encaix o muntatge amb altres components.
- Interferències entre diferents elements d’un conjunt.
- Toleràncies que cal ajustar per garantir un muntatge correcte.
- Comportaments del material durant el plegat o la soldadura.
- Dificultats de fabricació en processos com el tall làser, el punxonat, el plegat, la inserció o la soldadura.
- Materials o gruixos que poden no ser els més adequats.
- Operacions que es poden simplificar, eliminar o replantejar.
- Possibilitats de reduir temps de fabricació i, en conseqüència, el cost final.
Per això, prototipar no significa únicament validar una peça. També significa validar com la fabricarem.
Prototipar també és industrialitzar
Una peça pot ser perfectament funcional i, en canvi, estar dissenyada d’una manera poc eficient per fabricar-la repetidament.
Aquí és on l’experiència en fabricació pren especial importància.
Durant la fase de prototipat podem analitzar si un plegat es pot simplificar, si una tolerància és realment necessària, si podem facilitar el posicionament durant el muntatge, si dues peces es poden convertir en una sola o, fins i tot, si podem eliminar determinades operacions de soldadura.
Són modificacions que poden semblar petites quan fabriquem una única peça, però que, multiplicades per centenars o milers d’unitats, poden tenir un impacte important en el temps i en el cost de producció.
Quan un plegat pot evitar una soldadura
Aquest és un bon exemple d’una situació que ens trobem habitualment a FERMSA.
En alguns projectes rebem dissenys formats per diverses peces independents que posteriorment s’han d’unir mitjançant soldadura.
El disseny pot ser perfectament correcte des del punt de vista geomètric i funcional. Però això no significa necessàriament que sigui la millor manera de fabricar-lo.
El coneixement de les possibilitats del tall làser i, especialment, del plegat CNC permet en determinats casos plantejar una alternativa: redissenyar la geometria perquè dues o més peces passin a fabricar-se a partir d’una única peça plegada.
A FERMSA ens trobem sovint amb situacions en què podem eliminar alguna operació de soldadura incorporant un o diversos plegats addicionals. La mateixa geometria o rigidesa que inicialment s’havia plantejat mitjançant diferents components soldats pot aconseguir-se, en alguns casos, treballant adequadament la geometria de la peça.
Naturalment, no sempre és possible ni convenient eliminar la soldadura. Hi ha conjunts, geometries i requisits estructurals en què és imprescindible.
Però quan podem evitar-la, val la pena estudiar-ho.
La soldadura és un procés fonamental en la fabricació metàl·lica, però també requereix preparació, posicionament, temps d’operari i control. A més, l’aportació de calor pot generar deformacions i, segons els requisits de la peça, pot ser necessari fer operacions posteriors de repàs o acabat. Aquests són precisament alguns dels motius pels quals les pràctiques de disseny orientat a fabricació recomanen revisar si determinades unions soldades poden resoldre’s mitjançant geometries conformades o altres sistemes d’unió.
Per això, eliminar una soldadura quan no és necessària no significa simplement estalviar una operació. Pot significar simplificar tot el procés productiu.
- Menys peces.
- Menys manipulacions.
- Menys posicionaments.
- Menys soldadura.
- Més repetibilitat.
I, potencialment, menys cost de fabricació.
Aquest és un dels exemples més clars de per què el coneixement dels processos de fabricació ha de formar part també del procés de disseny.
Dissenyar una peça o dissenyar com fabricar-la?
Aquesta diferència és important.
Quan rebem un projecte, el nostre objectiu no hauria de ser únicament reproduir exactament una geometria, sinó també analitzar —sempre conjuntament amb el client i respectant els requisits funcionals de la peça— si existeix una manera més eficient de fabricar-la.
Aquí és on el prototipat aporta informació que difícilment podem obtenir només davant d’una pantalla.
Fabriquem. Pleguem. Muntem. Comprovem.
I, si detectem una oportunitat de millora, podem modificar i tornar a validar abans de passar a la producció.
El millor prototip no és només el que funciona. És el que ens ajuda a arribar a una peça preparada per fabricar-se de manera repetitiva, fiable i eficient.
Un únic interlocutor, de l’enginyeria a la fabricació
Tot aquest procés és més senzill quan enginyeria, prototipat i fabricació estan connectats.
Quan un projecte passa per diferents proveïdors, cada canvi de fase pot comportar noves adaptacions i intercanvis d’informació.
En canvi, quan el prototip es fabrica amb les mateixes tecnologies i coneixement que posteriorment intervindran en la producció, tot allò que aprenem durant les primeres unitats es pot traslladar directament a la sèrie.
A FERMSA podem intervenir des de les primeres fases del projecte i fabricar prototips utilitzant processos que posteriorment formaran part de la producció: tall làser de fibra, punxonat, plegat CNC, inserció, soldadura i muntatge, entre d’altres.
D’aquesta manera, el prototip es converteix en el pont entre el disseny i la producció industrial
Corregir una peça o corregir-ne cent?
Aquesta és probablement la manera més senzilla d’explicar el valor del prototipat.
Modificar un disseny, ajustar una tolerància, canviar un plegat o replantejar una soldadura quan hem fabricat una o dues peces té un impacte limitat.
Descobrir el mateix problema quan ja tenim cent peces fabricades pot significar retreball, material rebutjat, nous terminis de fabricació i retards en el projecte.
Per això, el prototipat no s’ha d’entendre necessàriament com una fase que endarrereix la producció.
És una manera d’arribar a la producció amb més informació, menys incertesa i un procés més controlat.
Prototipar és avançar amb més seguretat
A FERMSA entenem el prototipat com una part del procés d’enginyeria i industrialització.
No es tracta simplement de fabricar una primera peça. Es tracta d’utilitzar-la per validar, aprendre, corregir i optimitzarabans de passar a la producció en sèrie.
Perquè abans de fabricar-ne centenars, val la pena assegurar-nos que la primera està preparada per convertir-se en centenars.
Tens un projecte en fase de desenvolupament o una peça que vols portar a producció? Parlem-ne.