En la fabricación de piezas y conjuntos metálicos, pasar directamente del diseño a la producción en serie no siempre es la mejor opción.
Antes de fabricar cientos o miles de unidades, validar el diseño y comprobar que la pieza se puede fabricar, montar y utilizar tal como se ha previsto permite detectar problemas cuando todavía son fáciles de corregir.
Un pequeño ajuste en una fase inicial puede evitar tener que modificar decenas o cientos de piezas posteriormente.
Es aquí donde el prototipado cobra todo su sentido.
Del diseño digital a una pieza real
Sobre el papel, un diseño puede cumplir perfectamente todos los requisitos. Pero es cuando este diseño se convierte en una pieza física cuando podemos comprobar cómo se comporta realmente.
Un prototipo —ya sea una primera unidad o una pequeña serie— fabricado con materiales y procesos lo más similares posible a los que se utilizarán posteriormente en producción permite validar la pieza antes de industrializarla.
El objetivo no es solo comprobar si la pieza funciona. También permite analizar cómo se fabrica, cómo se monta y si existen oportunidades para simplificar o mejorar su producción.
Esta fase conecta tres aspectos fundamentales de cualquier proyecto industrial: Diseño · Funcionalidad · Fabricabilidad
¿Qué podemos detectar con un prototipo?
La fabricación de las primeras unidades permite identificar aspectos que pueden no ser evidentes durante la fase de diseño:
- Errores o aspectos mejorables en la geometría de la pieza.
- Problemas de encaje o montaje con otros componentes.
- Interferencias entre diferentes elementos de un conjunto.
- Tolerancias que es necesario ajustar para garantizar un montaje correcto.
- Comportamiento del material durante el plegado o la soldadura.
- Dificultades de fabricación en procesos como el corte láser, el punzonado, el plegado, la inserción o la soldadura.
- Materiales o espesores que pueden no ser los más adecuados.
- Operaciones que se pueden simplificar, eliminar o replantear.
- Posibilidades de reducir tiempos de fabricación y, en consecuencia, el coste final.
Por eso, prototipar no significa únicamente validar una pieza. También significa validar cómo la fabricaremos.
Prototipar también es industrializar
Una pieza puede ser perfectamente funcional y, en cambio, estar diseñada de una manera poco eficiente para fabricarla repetidamente.
Aquí es donde la experiencia en fabricación adquiere especial importancia.
Durante la fase de prototipado podemos analizar si un plegado se puede simplificar, si una tolerancia es realmente necesaria, si podemos facilitar el posicionamiento durante el montaje, si dos piezas se pueden convertir en una sola o, incluso, si podemos eliminar determinadas operaciones de soldadura.
Son modificaciones que pueden parecer pequeñas cuando fabricamos una única pieza, pero que, multiplicadas por cientos o miles de unidades, pueden tener un impacto importante en el tiempo y en el coste de producción.
Cuando un plegado puede evitar una soldadura
Este es un buen ejemplo de una situación que nos encontramos habitualmente en FERMSA.
En algunos proyectos recibimos diseños formados por varias piezas independientes que posteriormente deben unirse mediante soldadura.
El diseño puede ser perfectamente correcto desde el punto de vista geométrico y funcional. Pero eso no significa necesariamente que sea la mejor manera de fabricarlo.
El conocimiento de las posibilidades del corte láser y, especialmente, del plegado CNC permite en determinados casos plantear una alternativa: rediseñar la geometría para que dos o más piezas pasen a fabricarse a partir de una única pieza plegada.
En FERMSA nos encontramos a menudo con situaciones en las que podemos eliminar alguna operación de soldadura incorporando uno o varios plegados adicionales. La misma geometría o rigidez que inicialmente se había planteado mediante diferentes componentes soldados puede conseguirse, en algunos casos, trabajando adecuadamente la geometría de la pieza.
Naturalmente, no siempre es posible ni conveniente eliminar la soldadura. Hay conjuntos, geometrías y requisitos estructurales en los que es imprescindible.
Pero cuando podemos evitarla, vale la pena estudiarlo.
La soldadura es un proceso fundamental en la fabricación metálica, pero también requiere preparación, posicionamiento, tiempo de operario y control. Además, el aporte de calor puede generar deformaciones y, según los requisitos de la pieza, puede ser necesario realizar operaciones posteriores de repaso o acabado. Estos son precisamente algunos de los motivos por los que las prácticas de diseño orientado a fabricación recomiendan revisar si determinadas uniones soldadas pueden resolverse mediante geometrías conformadas u otros sistemas de unión.
Por eso, eliminar una soldadura cuando no es necesaria no significa simplemente ahorrar una operación. Puede significar simplificar todo el proceso productivo.
- Menos piezas.
- Menos manipulaciones.
- Menos posicionamientos.
- Menos soldadura.
- Más repetibilidad.
Y, potencialmente, menos coste de fabricación.
Este es uno de los ejemplos más claros de por qué el conocimiento de los procesos de fabricación debe formar parte también del proceso de diseño.
¿Diseñar una pieza o diseñar cómo fabricarla?
Esta diferencia es importante.
Cuando recibimos un proyecto, nuestro objetivo no debería ser únicamente reproducir exactamente una geometría, sino también analizar —siempre conjuntamente con el cliente y respetando los requisitos funcionales de la pieza— si existe una manera más eficiente de fabricarla.
Aquí es donde el prototipado aporta información que difícilmente podemos obtener solo delante de una pantalla.
Fabricamos. Plegamos. Montamos. Comprobamos.
Y, si detectamos una oportunidad de mejora, podemos modificar y volver a validar antes de pasar a producción.
El mejor prototipo no es solo el que funciona. Es el que nos ayuda a llegar a una pieza preparada para fabricarse de manera repetitiva, fiable y eficiente.
Un único interlocutor, de la ingeniería a la fabricación
Todo este proceso es más sencillo cuando ingeniería, prototipado y fabricación están conectados.
Cuando un proyecto pasa por diferentes proveedores, cada cambio de fase puede comportar nuevas adaptaciones e intercambios de información.
En cambio, cuando el prototipo se fabrica con las mismas tecnologías y conocimientos que posteriormente intervendrán en la producción, todo lo que aprendemos durante las primeras unidades se puede trasladar directamente a la serie.
En FERMSA podemos intervenir desde las primeras fases del proyecto y fabricar prototipos utilizando procesos que posteriormente formarán parte de la producción: corte láser de fibra, punzonado, plegado CNC, inserción, soldadura y montaje, entre otros.
De este modo, el prototipo se convierte en el puente entre el diseño y la producción industrial.
¿Corregir una pieza o corregir cien?
Esta es probablemente la manera más sencilla de explicar el valor del prototipado.
Modificar un diseño, ajustar una tolerancia, cambiar un plegado o replantear una soldadura cuando hemos fabricado una o dos piezas tiene un impacto limitado.
Descubrir el mismo problema cuando ya tenemos cien piezas fabricadas puede significar retrabajo, material rechazado, nuevos plazos de fabricación y retrasos en el proyecto.
Por eso, el prototipado no debe entenderse necesariamente como una fase que retrasa la producción.
Es una manera de llegar a la producción con más información, menos incertidumbre y un proceso más controlado.
Prototipar es avanzar con más seguridad
En FERMSA entendemos el prototipado como una parte del proceso de ingeniería e industrialización.
No se trata simplemente de fabricar una primera pieza. Se trata de utilizarla para validar, aprender, corregir y optimizar antes de pasar a la producción en serie.
Porque antes de fabricar cientos, vale la pena asegurarnos de que la primera está preparada para convertirse en cientos.
¿Tienes un proyecto en fase de desarrollo o una pieza que quieres llevar a producción? Hablemos.