Manufactura y diseño. La importancia del diseño en la manufactura.

Manufactura y diseño. La importancia del diseño en la manufactura.

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Manufactura y diseño. La importancia del diseño para la manufactura.

¿Qué es el diseño para la manufactura?

El diseño para la manufactura, es una parte fundamental del ciclo de desarrollo del producto. 

Implica optimizar el diseño del producto para su proceso de fabricación y montaje, fusionando los requisitos de diseño del producto con su método de producción. 

¿Por qué es importante el diseño en la manufactura?

1. Reducción de costos: 

Alrededor del 70% de los costos de fabricación de un producto se pueden derivar de decisiones de diseño como los materiales y el método de fabricación. 

El 30% restante de los costos corresponde a decisiones de producción como la planificación de procesos y la selección de herramientas. 

Centrarse en la optimización del diseño reduce el costo de fabricación. 

2. Escalado optimizado de la producción: 

La lucha del desarrollo de hardware proviene del escalado del prototipo a la producción. 

Tener en cuenta en diseño en la manufactura desde el comienzo del ciclo de desarrollo del producto reduce el trabajo de rediseño, mejora la calidad del producto y acelera el tiempo de comercialización.

¿Cómo iniciar un diseño optimizado para la manufactura?

La optimización del diseño para la manufactura se produce al principio del desarrollo del producto, antes de las herramientas y el proceso de ensamblaje.

Hacerlo hará que la fabricación requiera menos tiempo, lo que reducirá los costos y aumentará la facilidad de fabricación. 

El proceso exacto dependerá del producto que se esté diseñando y produciendo. 

Los principios generales del diseño para la manufactura incluyen el diseño de objetos para un ensamblaje eficiente, la estandarización de materiales y componentes, la reducción del número de piezas y la minimización de la cantidad de operaciones de fabricación necesarias en las piezas durante el ensamblaje. 

Otros aspectos básicos del un diseño para la manufactura eficaz incluyen la estandarización de piezas para ahorrar en el costo de las piezas, la simplicidad del diseño, que puede reducir la complicación o la cantidad de piezas necesarias y la reducción del tiempo de configuración.

Conceptos básicos del diseño eficaz para la manufactura.

Estandarización:

La estandarización reduce los costos al reducir el inventario y las necesidades de ampliación. A continuación, se muestran algunas formas de pensar en la estandarización de piezas:

  • Diseñe piezas que puedan reutilizarse dentro de un producto o compartirse entre líneas de productos.
  • Estandarice su hardware dentro de sus productos para reducir las necesidades de inventario.
  • Haga que sus diseños sean modulares para simplificar los cambios o rediseños de productos.
  • Utilice componentes estándar en lugar de los hechos a medida cuando pueda. 

Simplicidad de diseño:

La simplificación de su diseño reduce el tiempo y el inventario necesarios para fabricar su producto, lo que se correlaciona con su costo. 

Para simplificar su producto, puede:

  • Minimizar los pasos de ensamblaje y el inventario haciendo piezas multifuncionales.
  • Utilizar una alineación diseñada en el interior o métodos de sujeción rápidos como los ajustes a presión. Las técnicas de sujeción, como atornillar o pegar, toman más tiempo para asegurar y requieren más inventario.
  • Pruebe sus diseños mejorados rápidamente con prototipos impresos en 3D.

Alineación y cumplimiento:

Los errores en la alineación pueden dañar piezas o equipos, reducir el rendimiento o incluso provocar el corte de la línea. 

Modifique sus diseños para tener en cuenta la inclinación, la desalineación y la acumulación de tolerancia mediante cualquiera de las siguientes acciones:

  • Resuelva los problemas de ensamblaje analizando cómo se acumularán las tolerancias en su ensamblaje.
  • Diseñe características de piezas integradas para ayudar con la alineación durante el ensamblaje.
  • Agregue conos o chaflanes para guiar los componentes durante los pasos de inserción del ensamblaje.

Reducción del tiempo de configuración: 

Reduzca el tiempo de configuración al reducir el número de operaciones necesarias por pieza o simplificar los pasos de ensamblaje con accesorios impresos en 3D y mejoras en el flujo de trabajo.

  • Reduzca la cantidad de configuraciones o rotaciones requeridas por pieza o ensamblaje.
  • Imprima en 3D soportes de trabajo personalizados para reducir el tiempo de configuración y ayudar a los trabajadores con la alineación, la inspección y el ensamblaje.
  • Evalúe dónde se podría actualizar su línea con herramientas o estaciones de trabajo mejoradas.

¿Cómo aplicar el diseño en la manufactura?

  • Comunicación:

La iteración en el diseño de productos va en ambos sentidos. Trabaje con la gente en la fábrica para iterar y mejorar su diseño, ¡porque a menudo han experimentado muchos de los problemas de producción de primera mano! 

  • Proceso: 

¿Qué método de fabricación sería más rentable para la producción? ¿Aditivo, sustractivo o formador? 

Las piezas bien diseñadas deben optimizarse para su proceso de fabricación, e incluso pueden aprovecharlo para simplificar aún más un diseño. 

El análisis del proceso mediante el cual se fabrica cada pieza puede conducir a configuraciones y operaciones más simples para reducir el costo de la pieza. 

  • Materiales: 

Su elección de material puede afectar su costo, la calidad de la pieza y el método de fabricación. 

¿Qué propiedades requiere tu parte? ¿Cuántos ciclos debería durar? ¿Hay requisitos de peso? 

  • Infraestructura: 

¿Cómo está configurada y respaldada su línea de producción? 

Así como optimizaría el diseño de una pieza para su proceso de fabricación, puede optimizar su flujo de trabajo de producción para su instalación de fabricación.

Ventajas y beneficios del diseño optimizado para la manufactura.

  • Los productos elaborados tendrán un menor costo de producción.
  • Tiempo de comercialización más rápido.
  • Acortamiento del proceso de desarrollo de productos.
  • La producción se acelerará antes.
  • Las piezas se pueden combinar para reducir los pasos de montaje y la cantidad de piezas.
  • Detecta y elimina errores o fallas.
  • Mayor calidad de un producto, ya que el diseño se puede refinar y mejorar en cada etapa.
  • Puede crear un entorno de trabajo más seguro.

¿Cómo aplicar la impresión 3D en el diseño y la manufactura?

El valor clave del diseño en la manufactura radica en la rápida iteración y mejora. 

Aumenta su productividad al reducir el tiempo y el costo para fabricar una pieza, ya sea un prototipo, una herramienta o una pieza final. 

Prototipos: 

La impresión 3D permite una iteración rápida para que pueda probar muchos diseños diferentes temprano y con frecuencia. 

Puede recorrer los diseños tanto de sus piezas como de sus accesorios de fabricación y ensamblaje para refinar el proceso: hacerlo más barato, de mayor rendimiento y más rápido. 

Herramientas: 

La impresión en 3D de sus herramientas reduce el tiempo de aceleración de la producción al eliminar las limitaciones de tiempo de entrega para la fabricación de herramientas.

Simplifican la producción de herramientas conformadas o ergonómicas que coinciden con los contornos de la pieza de trabajo. 

Al igual que con la creación de prototipos, puede iterar rápidamente a través de múltiples versiones de una herramienta para refinarla antes de implementarla en la línea. 

Piezas de uso final:

La impresión 3D es una opción viable para algunas aplicaciones de uso final, a menudo debido a requisitos de diseño específicos que hacen que otros métodos de fabricación tengan un costo prohibitivo. 

Viene con su propio conjunto de pautas de diseño, que pueden variar según el tipo de impresora utilizada. 

Busque oportunidades tanto dentro de su producto como en su línea de producción para reducir los largos plazos de entrega y los altos costos de fabricación. 

Justifique qué piezas o subconjuntos se beneficiarán de la impresión 3D con cálculos de retorno de la inversión.

Para una pieza determinada, siempre hay un punto de inflexión en el que otros métodos de fabricación se vuelven más rentables. 

Compare los valores de costo por cantidad y tiempo por cantidad para ver dónde se ubican las piezas en cuestión a lo largo de esta curva.

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