Muchas empresas pierden tiempo y dinero cada año porque los diseños de sus productos son difíciles de fabricar. Una pieza puede parecer perfecta en la fase de diseño, pero una vez iniciada la producción empiezan a aparecer los problemas. El diseño para la fabricación (DFM) ayuda a evitar estos problemas desde el principio. Anima a los diseñadores a tener en cuenta los límites absolutos de fabricación en las primeras fases del proceso.
El uso de DFM da a los equipos más control sobre todo el proyecto. También hace que el desarrollo sea más fluido y predecible. ¿Quiere ver cómo DFM mejora la fabricación de productos? Siga leyendo.
¿Qué es el diseño para la fabricación (DFM)?
Diseño para la fabricación (DFM) significa diseñar productos que sean fáciles y rentables de fabricar. El objetivo es reducir costes, acelerar la producción y evitar problemas posteriores. El DFM examina cada detalle de un diseño y comprueba si se adapta a las herramientas, máquinas y materiales utilizados en la fábrica.
Por ejemplo, una pieza con demasiadas esquinas afiladas puede tardar más en cortarse, o un diseño con tolerancias estrechas puede necesitar un mecanizado especial. El DFM detecta estos problemas en una fase temprana y ayuda a los ingenieros a cambiar el diseño antes de que empiece la producción.
La DFM no es un paso aparte. Forma parte de la fase de diseño. Ingenieros, diseñadores y fabricantes colaboran para garantizar que todas las opciones de diseño contribuyan a una producción más rápida y barata.
Por qué es importante la DFM en la fabricación moderna？
Los productos pasan rápidamente de la idea al mercado. Las empresas necesitan actuar con rapidez y reducir los residuos. DFM es la solución.
Cuando los equipos se saltan la DFM, los problemas aparecen durante la producción. Estos problemas pueden incluir plazos de entrega más largos, mayores tasas de desechos y costosas repeticiones. Corregir un diseño una vez fabricado el utillaje lleva tiempo y dinero.
Con DFM, los diseños se ajustan a lo que pueden hacer las máquinas. El resultado es una producción más fluida, menos retrasos y un mejor uso de los materiales. Esto puede suponer la diferencia entre beneficios y pérdidas para las nuevas empresas y los pequeños fabricantes.
DFM también contribuye a la calidad. Una pieza fácil de fabricar tiene más probabilidades de cumplir las especificaciones. Esto se traduce en menos devoluciones, menos reclamaciones y una marca más fuerte.
Principios básicos de DFM
El diseño para la fabricación (DFM) ayuda a convertir grandes ideas en productos reales y fáciles de fabricar. A continuación se exponen cinco principios clave que mantienen un proyecto en el buen camino:
Proceso
Elija el proceso de fabricación adecuado para su diseño. Cada proceso tiene sus límites. Por ejemplo, Mecanizado CNC funciona bien con tolerancias estrechas, pero moldeo por inyección no. Las piezas de chapa metálica necesitan espacio suficiente para las curvas y los cortes en relieve.
Antes de finalizar un diseño, piense en cómo se fabricará la pieza. Compruebe si el proceso puede manejar la forma, el tamaño y los detalles que desea. Si diseña sin tener esto en cuenta, puede acabar con una pieza demasiado compleja o cara de producir.
Diseño
El diseño debe ser sencillo y práctico. Menos piezas suele significar menos problemas. Utilice formas fáciles de cortar, bendo molde. Evite los elementos pequeños de difícil acceso o montaje.
Las tolerancias estrechas sólo deben utilizarse cuando son realmente necesarias. Mantener una tolerancia de ±0,01 mm requiere más tiempo y dinero que ±0,1 mm. Piense también en cómo se va a montar el producto. Si se necesitan herramientas especiales o manos diminutas para ajustar un tornillo, hay que cambiar el diseño.
Material
Elija materiales que se ajusten tanto a la finalidad del producto como al método de producción. Algunos materiales son más fáciles de trabajar que otros. Por ejemplo, el aluminio es más fácil y rápido de mecanizar que el acero inoxidable.
Los termoplásticos son excelentes para moldear, pero algunos pueden doblarse o encogerse después de enfriarse. Los materiales de bajo coste pueden parecer una buena oferta, pero pueden aumentar los costes totales si son más difíciles de cortar, doblar o encoger. soldar. Equilibre siempre el precio con la facilidad de fabricación.
Ambiente
Piense dónde y cómo se utilizará el producto. Si la pieza se utiliza en el exterior, debe resistir la lluvia, el sol y el frío. Eso puede significar utilizar acero inoxidable o plástico resistente a los rayos UV.
Para productos con piezas electrónicas, diseñe para controlar el calor. Añada rejillas de ventilación o utilice materiales que faciliten la refrigeración. Una pieza que funciona perfectamente en un laboratorio limpio puede fallar en una fábrica polvorienta o en un almacén caluroso. Pruebe su diseño en las condiciones reales a las que se enfrentará.
Cumplimiento y pruebas
Planifique con antelación las pruebas y la certificación. Si un producto debe cumplir las normas UL, CE o ISO, asegúrese de que el diseño lo permite desde el principio.
Empiece con un prototipo. Las pruebas tempranas ayudan a detectar problemas antes de la producción en serie. Si el producto no supera una prueba en una fase avanzada del proyecto, puede dar lugar a rediseños y retrasos considerables. Ten en cuenta también la seguridad. Un diseño que parece estupendo pero no cumple las normas de seguridad es inútil.
El proceso DFM: Una visión general paso a paso
El diseño para la fabricación (DFM) no es una decisión que se toma una sola vez. Es un proceso que se desarrolla paralelamente al desarrollo del producto. Cada paso ayuda a detectar pronto los problemas y garantiza que el producto sea más fácil y barato.
Evaluación inicial del diseño
El primer paso es comprobar el diseño inicial. El equipo examina cada pieza para ver si puede ser difícil o costosa de fabricar. Esto incluye pequeños detalles, ajustes estrechos o formas complicadas.
Cada característica se revisa desde el punto de vista de la fábrica. ¿Se puede cortar, doblar o soldar sin problemas? ¿Necesitará máquinas especiales o herramientas a medida? Si algo resulta problemático, el equipo lo señala inmediatamente.
Selección de materiales y procesos
Tras la revisión del diseño, el equipo elige los materiales y el método de producción adecuados. Esta decisión depende de lo resistente que deba ser la pieza, cuántas se van a fabricar, cuánto puede costar y cómo se va a utilizar.
Por ejemplo, el aluminio suele utilizarse porque es ligero y fácil de cortar. El estampado puede elegirse para grandes lotes, mientras que el mecanizado puede ser mejor para tiradas más pequeñas o formas complejas.
Creación de prototipos y pruebas
Una vez que el equipo tiene un diseño y un material, construye una pieza de muestra. Es la primera oportunidad de ver cómo funciona en la vida real.
El equipo comprueba cómo encaja con otras piezas, lo fácil que es montarlo y si es lo bastante resistente y cumple bien su función.
Las pruebas también muestran cómo resiste la pieza al calor, la presión o el movimiento. Cualquier problema se soluciona ahora, antes de que empiece la producción.
Metodologías DFM comunes
Los distintos métodos de fabricación requieren enfoques de diseño diferentes. He aquí tres metodologías clave que conviene conocer:
Diseño para montaje (DFA)
El DFA facilita y acelera el montaje de las piezas. Se centra en reducir el número de piezas y pasos del proceso de montaje. Menos piezas significa menos posibilidades de cometer errores y menores costes de mano de obra.
Los diseñadores combinan piezas siempre que es posible. Es posible que utilicen cierres a presión o tornillos estándar en lugar de fijaciones a medida. Prefieren piezas que sólo puedan unirse de una manera. Esto reduce los errores de montaje y acelera el proceso.
Diseño para el mecanizado (DFM)
Al utilizar el mecanizado CNC u otros procesos de corte, los diseños deben trabajar con los límites de las herramientas de corte. Las esquinas interiores afiladas son difíciles de cortar. Los agujeros profundos pueden requerir taladros especiales o más tiempo.
Los diseñadores deben evitar las paredes finas, las curvas interiores cerradas o las roscas diminutas, a menos que sea necesario. Los tamaños de orificio estándar y los tipos de rosca comunes agilizan el trabajo y reducen los cambios de herramienta.
Diseño para la fabricación aditiva (DFAM)
DFAM se utiliza cuando las piezas se fabrican utilizando Impresión 3d u otros procesos basados en capas. Permite formas más complejas, pero sigue teniendo reglas.
Los diseñadores deben tener en cuenta los voladizos, las estructuras de soporte y la forma en que la pieza se asentará en la plataforma de impresión. Los buenos diseños minimizan la necesidad de soporte, lo que ahorra tiempo de procesamiento posterior. Las zonas huecas o los patrones reticulares pueden reducir el uso de material y aligerar las piezas.
Factores que afectan a DFM
Hay muchos factores que influyen en que una pieza sea fácil o difícil de fabricar. Cada uno de los factores que se indican a continuación determina lo fluido o costoso que será el proceso de producción.
Selección de materiales
El tipo de material afecta al mecanizado, el doblado, la soldadura y mucho más. Los materiales blandos, como el aluminio, son más fáciles de cortar, mientras que los metales más duros requieren más tiempo y desgastan más rápido las herramientas.
Algunos materiales necesitan revestimientos o tratamientos especiales. Otros pueden ser demasiado quebradizos o demasiado flexibles para la finalidad de la pieza. La elección del material adecuado equilibra la función, el coste y la facilidad de fabricación.
Proceso de manufactura
Cada proceso tiene sus puntos fuertes y sus límites. El corte por láser es excelente para perfiles afilados, el mecanizado CNC funciona bien para tolerancias estrechas y el estampado es rápido para grandes tiradas, pero necesita utillaje.
Si el diseño no se ajusta al proceso elegido, aumentan los costes y se producen retrasos. Un buen DFM garantiza que el proceso y el diseño coincidan desde el principio.
Complejidad del diseño
Los diseños sencillos son más fáciles de hacer. Las formas complejas, las cavidades profundas y las esquinas estrechas aumentan el tiempo y el coste.
Más complejidad significa más configuración y herramientas y más posibilidades de errores. Si una función no es útil, hay que eliminarla o simplificarla.
Tolerancias y precisión
Las tolerancias estrictas aumentan el tiempo de mecanizado y los pasos de inspección. Algunas piezas necesitan una gran precisión, pero no todas.
Aplicar tolerancias estrictas sólo donde son importantes ahorra tiempo y dinero. DFM comprueba cada característica para ver cuánta precisión se necesita.
Consideraciones sobre el montaje
Las piezas deben encajar fácilmente. Si necesitan fuerza o una alineación perfecta, ralentizan el montaje.
Los diseñadores pueden añadir chaflanes, guías o simetría para ayudar a los trabajadores a alinear las cosas más rápidamente. El menor número de tornillos y los herrajes estándar también ayudan.
Acabado superficial y estética
Suave o acabados pulidos tomar más tiempo. Pintura, anodizingo revestimiento añade coste.
Si el aspecto es importante, planifique con tiempo el tratamiento de la superficie. Un acabado más rugoso puede ser suficiente si la pieza está oculta dentro de un producto.
Ventajas de implantar DFM
DFM no es sólo ahorrar dinero. Ayuda a crear mejores productos más rápidamente y con menos problemas. Esto es lo que ganan las empresas al utilizar DFM en las primeras fases del desarrollo.
Reducción de los costes de producción
El DFM ayuda a eliminar elementos caros o complejos antes de iniciar la producción. Las formas sencillas, el menor número de piezas y los tamaños estándar agilizan el mecanizado y facilitan el montaje.
También reduce la necesidad de herramientas personalizadas o mano de obra adicional. Con el tiempo, incluso los pequeños ahorros por pieza pueden sumar, especialmente cuando se fabrican miles de unidades.
Mayor rapidez de comercialización
Hay menos retrasos cuando un diseño se adapta al proceso de fabricación desde el principio. Se evitan problemas como cambios de herramientas, reprocesamientos o rediseños.
Esto acelera la creación de prototipos y reduce los plazos de entrega. Los productos llegan antes al mercado, lo que supone una gran ventaja en los sectores más dinámicos.
Mejora de la calidad del producto
Los diseños realizados con DFM son más fáciles de producir con precisión. Esto se traduce en menos errores, mayor coherencia y mejores prestaciones.
Al utilizar las tolerancias, los materiales y los acabados correctos, los equipos pueden evitar puntos débiles o piezas que se desgastan demasiado rápido. El resultado es un producto más fiable.
Mayor colaboración con los proveedores
DFM también mejora la colaboración de los equipos con los proveedores. Cuando los ingenieros y los fabricantes comparten sus opiniones en una fase temprana, los diseños mejoran antes de que empiece la producción.
Los proveedores pueden aportar ideas para simplificar la producción o reducir costes. Este tipo de trabajo en equipo fomenta la confianza y hace que los proyectos en general sean más fluidos.
Conclusión
El diseño para la fabricación (DFM) ayuda a los equipos a crear productos más fáciles, rápidos y baratos. Comienza en la fase de diseño y examina cómo se fabricará cada pieza. DFM comprueba la elección de materiales, los límites del proceso, la forma de la pieza y la facilidad de montaje. Elimina los problemas antes de que empiece la producción.
¿Necesita ayuda para mejorar el diseño de sus productos de cara a su fabricación en el mundo real? Póngase en contacto con nosotros para revisar sus dibujos y recibir sugerencias prácticas y listas para la producción.
Hola, soy Kevin Lee
Durante los últimos 10 años, he estado inmerso en diversas formas de fabricación de chapa metálica, compartiendo aquí ideas interesantes de mis experiencias en diversos talleres.
Póngase en contacto
Kevin Lee
Tengo más de diez años de experiencia profesional en la fabricación de chapas metálicas, especializada en corte por láser, plegado, soldadura y técnicas de tratamiento de superficies. Como Director Técnico de Shengen, me comprometo a resolver complejos retos de fabricación y a impulsar la innovación y la calidad en cada proyecto.
