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Diseño para la fabricabilidad y el montaje: su guía para un proceso de fabricación más inteligente

En este artículo veremos qué es DFM. Veremos cómo puede evitarle perder tiempo, dinero y disgustos. Aprenderá las sencillas reglas de DFM. Estas reglas pueden cambiar un buen diseño de producto en un gran producto que hace dinero. Esta es su guía para hacer las cosas más fáciles de fabricar desde el principio.


¿Qué es exactamente el diseño para la fabricación (DFM)?

¿Qué es eso del diseño para la fabricación (DFM)? En pocas palabras, DFM es el trabajo de diseñar productos para que sean fáciles de fabricar. Es una idea fácil, pero tiene mucha, mucha fuerza. El objetivo principal de DFM es hacer que el proceso de fabricación sea lo más fácil y barato posible. Es una parte fundamental del proceso de diseño del producto. Esta forma de trabajar se conoce a veces como diseño para fabricación y montaje (DFMA).

Es como construir con bloques de juguete. Antes de empezar a construir, piensa en los bloques que tiene. También piensa en cómo encajan. No se diseña una torre que necesite un bloque especial y único del que no se dispone. DFM es lo mismo. Hace que los diseñadores piensen en los "bloques". Estos "bloques" son las herramientas, materiales y métodos de fabricación que pueden utilizar antes de terminar el diseño inicial. El concepto de diseño aquí es vincular la parte creativa del proceso de diseño con lo que una fábrica puede hacer realmente.

El método DFM consiste en reunir a ingenieros de diseño e ingenieros de fabricación. Hablan entre ellos al principio del proyecto y lo hacen a menudo. Hablar juntos les ayuda a encontrar y solucionar problemas en la fabricación del producto. Son los llamados problemas de fabricabilidad. Pueden solucionarlos mucho antes de que el producto empiece a fabricarse en el proceso de producción. Este sencillo paso de trabajar juntos es la parte más importante de cualquier buen plan de DFM para crear el mejor diseño. Este es el punto principal del diseño para la fabricabilidad.

¿Por qué es tan importante el DFM en el desarrollo de productos?

En cualquier proyecto de desarrollo de productos, gran parte de los costes se deciden en una fase muy temprana del proceso de diseño. De hecho, los estudios demuestran que hasta 80% del coste de fabricación de un producto se fija durante la fase de diseño. Por eso es tan importante la DFM. Si se espera a que el diseño esté terminado para pensar en cómo fabricarlo, se ha perdido una gran oportunidad de ahorrar dinero y tiempo. Aplicar DFM cambia esta situación.

Si no se presta mucha atención a la DFM, pueden surgir grandes problemas. Una pieza que no es sencilla puede ser difícil de fabricar. Esto puede provocar errores y desperdicios. Utilizar materiales especiales o tener medidas muy exactas puede hacer subir los costes de fabricación de un producto. Estos problemas de fabricación pueden hacer que las cosas se retrasen y te quiten beneficios. He visto fracasar proyectos porque el coste de fabricación de una sola pieza era demasiado alto. El diseño inicial parecía estupendo sobre el papel, pero en la vida real era un problema enorme.

Un buen proceso de diseño para la fabricación funciona como un puente. Conecta a los equipos de diseño y producción. Ayuda a garantizar que el diseño está optimizado para el proceso de fabricación elegido. El proceso DFM reduce el número de cambios de diseño que hay que hacer más adelante. Con menos cambios, el producto llega antes al mercado. También significa que su equipo estará más contento. Todo el proceso de desarrollo del producto resulta más sencillo.

Ingenieros que colaboran en la optimización de DFM

¿Cuáles son los principios clave del diseño para la fabricación?

Para hacer bien DFM, debe seguir algunas reglas sencillas. Estos principios de diseño para la fabricación le ayudan a tomar buenas decisiones de diseño. Facilitan las cosas al equipo que fabricará el producto. Yo los llamo las reglas de oro del diseño inteligente de productos. Estos principios clave marcan una gran diferencia en lo fácil y barato que resulta fabricar algo.

La primera regla es utilizar menos piezas. Con menos piezas, hay menos que comprar y menos que controlar. También simplifica el proceso de montaje. Esto hace que el coste de fabricación se reduzca de inmediato. Otra idea fundamental de los principios de DFM es utilizar piezas comunes siempre que sea posible. Las piezas especiales a medida cuestan mucho y se tarda mucho en conseguirlas. Utilizar tornillos, pernos y soportes comunes siempre facilitará la fabricación de su producto. También simplificará su proceso de fabricación y montaje. Estos principios de diseño para la fabricación son la base de su trabajo.

He aquí algunos de los principios más importantes de DFM para orientar su trabajo.

Principio DFMPor qué es importanteEjemplo
Simplifique el diseñoMenos piezas significa menos costes, un proceso de montaje más sencillo y menos posibilidades de cometer errores.Une dos piezas metálicas en una sola más resistente.
Utilice piezas estándarLas piezas comunes son más baratas y fáciles de encontrar.Utilice un tamaño de tornillo común, no uno hecho a medida.
Diseño de fácil montajeDeje muy claro cómo van unidas las piezas. No utilice piezas que deban sujetarse de forma especial.Utilice ranuras y pestañas para que las piezas encajen en su sitio. Esto ayuda a diseñar el montaje.
Utilice un diseño modularDiseña en partes o trozos más pequeños. Así es mucho más fácil montarlo, arreglarlo y actualizarlo.Haz una unidad de potencia que se pueda quitar y poner fácilmente.
Elija los materiales adecuadosElija materiales que sean fáciles de trabajar para el proceso de fabricación que ha elegido.Si utiliza el moldeo por inyección, elija un plástico que fluya bien.

¿Cómo funciona realmente el proceso DFM?

El proceso de diseño para fabricación no es sólo un paso. Es un grupo de pasos y comprobaciones que tienen lugar durante el desarrollo del producto. Comienza en cuanto se tiene una idea para un diseño inicial. El primer paso es poner a hablar a los diseñadores y a los expertos en fabricación. Este equipo principal de DFM trabajará conjuntamente desde el principio hasta el final.

A continuación, el equipo realiza un análisis DFM. Examinan el diseño del producto y se plantean preguntas difíciles. ¿Podemos fabricar esta pieza? ¿Hay alguna forma más sencilla? ¿Qué problemas pueden surgir? En esta revisión del diseño se utilizan herramientas de DFM, como programas informáticos especiales o sencillas listas de comprobación. Estas herramientas les ayudan a detectar posibles problemas de fabricabilidad. El objetivo de este análisis DFM es encontrar estos problemas cuando todavía son baratos y fáciles de solucionar. El objetivo del DFM es mejorar la fabricación.

Durante el análisis DFM, el equipo lo comprueba todo. Miran la forma de las piezas, los materiales elegidos y las medidas. Comprueban todo el plan de fabricación y montaje. El resultado de este análisis DFM es una lista de sugerencias. Los ingenieros de diseño utilizan esta información para optimizar el diseño. Este patrón de diseño, comprobación y mejora continúa hasta que el diseño está optimizado para una fabricación sencilla. Así es una buena práctica de DFM.

¿Puede DFM simplificar realmente mi proceso de fabricación?

Sí, es posible. Este es uno de los principales objetivos de DFM. Cuando el proceso de fabricación es sencillo, es más barato. También es más rápido y fiable. Cuando se diseñan productos teniendo en cuenta la DFM, se eliminan pasos difíciles del proceso de producción. Facilita la vida a las personas que van a fabricar el producto.

La DFM ayuda de varias maneras. En primer lugar, al simplificar el diseño, se reduce el número de pasos necesarios para la fabricación y el montaje. Menos pasos significa menos posibilidades de error. También significa que el proceso de montaje es más rápido. Esto puede contribuir directamente a aumentar la velocidad de fabricación. En segundo lugar, DFM le empuja a utilizar operaciones de fabricación simples y repetibles. Le obliga a diseñar piezas que puedan fabricarse con herramientas y máquinas normales. Esta es una parte importante del diseño para la fabricación o DFM.

Cuando se racionaliza la fabricación con DFM, también se generan menos residuos. Se utilizan mejor los materiales. Se desechan menos piezas. Esto no sólo ahorra dinero. También es mejor para nuestro planeta. El objetivo de un buen plan de DFM es hacer un diseño óptimo. Este diseño debe pasar por todos los pasos para fabricarlo sin problemas. Elimina los problemas antes de que se produzcan.

¿Cuáles son las principales ventajas de DFM?

Cuando utilice prácticas de DFM todo el tiempo, verá grandes resultados. Lo bueno que se consigue es mucho más que hacer las cosas más fáciles de fabricar. Un buen plan de DFM puede mejorar todo su negocio. He visto empresas que ganan mucho más dinero simplemente por tomarse en serio su plan de diseño para fabricación y diseño.

El primer aspecto positivo es la reducción de costes. Al facilitar la fabricación de un producto, se reducen directamente los costes de los trabajadores, los materiales y la fábrica. Este menor coste de fabricación significa que puede vender su producto por menos o que puede obtener más beneficios. Otra gran ventaja es que el producto llega antes al mercado. Un producto diseñado para una fabricación sencilla avanza mucho más rápido por el proceso de producción. Hay menos retrasos y problemas que solucionar.

He aquí algunas de las principales ventajas de la DFM:

  • Menores costes de fabricación: Simplificar el diseño, utilizar piezas comunes y elegir los materiales adecuados abaratan la fabricación.
  • Mayor rapidez de comercialización: Un proceso de fabricación fluido y con menos sorpresas significa que el producto llega antes a los clientes.
  • Mejor calidad del producto: Los diseños sencillos con menos piezas suelen tener menos cosas que puedan salir mal. El DFM da lugar a productos en los que se puede confiar.
  • Mejor trabajo en equipo: DFM hace que los equipos de diseño y fabricación trabajen juntos. Esto derriba muros entre grupos y les ayuda a trabajar en equipo.

¿Cómo empezar a utilizar el diseño para la fabricación?

Empezar con DFM no tiene por qué ser difícil. Se puede empezar con pequeños pasos. El paso más importante para implantar el diseño para la fabricación es empezar a hablar en las primeras fases del diseño. Reúna a sus ingenieros de diseño y a sus expertos en fabricación en la misma sala. Permítales ver juntos los primeros dibujos e ideas.

Elabore un conjunto sencillo de directrices de diseño. Puede ser una lista de comprobación en una página. Podría incluir preguntas como ¿Podemos utilizar menos piezas? ¿Utilizamos tornillos comunes? ¿Esta pieza necesita una herramienta especial para su fabricación? Estas directrices de DFM proporcionan a su equipo un plan compartido con el que trabajar. Asegúrese de que todas las personas que participan en el diseño de un producto comprenden estos principios básicos de DFM.

También debe formar a su equipo. Enseñe a sus ingenieros de diseño las distintas opciones de proceso de fabricación que tienen. Cuando un diseñador entiende cómo se fabrica una pieza, puede tomar mejores decisiones. Empiezan a pensar como expertos en fabricación. La construcción de este conocimiento compartido es muy importante para hacer DFM efectivamente parte de cómo funciona su empresa. Así es como se construye un gran programa de DFM.

¿Cambia la fabricación aditiva el diseño para la fabricación?

Sí, es cierto, y a lo grande. La fabricación aditiva, que muchos llaman impresión 3D, cambia algunas de las viejas reglas de la DFM. Las viejas formas de fabricar cosas, como cortar metal, suelen funcionar quitando material. Con estos métodos, las formas complejas pueden ser difíciles y costosas de fabricar. Pero la fabricación aditiva construye las piezas capa a capa. Esto abre nuevas e interesantes posibilidades.

Esto ha dado lugar a una nueva área de estudio denominada diseño para fabricación aditiva (DFAM). Con DFAM, fabricar piezas complejas no cuesta casi nada extra. Se pueden hacer formas complejas en el interior de una pieza. O puedes unir muchas piezas en una sola y compleja. Esto sería imposible de fabricar de otro modo. El objetivo de DFM sigue siendo el mismo. El objetivo es que la fabricación sea lo mejor posible. Pero las reglas exactas que se siguen cambian.

Por ejemplo, un principio clave de DFM es utilizar menos piezas. La fabricación aditiva es muy buena en este sentido. Se puede tomar un grupo de 10 piezas diferentes e imprimirlas como una sola. Esto simplifica muchísimo el proceso de fabricación y montaje. Pero también hay que pensar en cosas nuevas. Hay que pensar en las estructuras de soporte y en la dirección de la impresión. Por tanto, las herramientas son diferentes, pero la idea principal de la DFM es la misma. La idea es diseñar para el proceso de fabricación específico. Sigue siendo muy importante.

Comparación de la consolidación de piezas antes y después de DFM

¿Qué errores comunes perjudican a un buen plan DFM?

Incluso cuando uno se esfuerza al máximo, las cosas pueden salir mal. He visto algunos errores comunes que pueden debilitar un plan de DFM. El mayor error es esperar demasiado para empezar. Si se realiza el análisis DFM cuando la fase de diseño está casi terminada, es demasiado tarde. El coste de hacer cambios es alto. La gente no quiere volver atrás y empezar de nuevo. El éxito de la DFM empieza el primer día.

Otro error es cuando las personas no hablan entre sí. DFM es una actividad de equipo. Si los diseñadores y los expertos en fabricación no hablan, el proceso fracasará. O si no se escuchan unos a otros, también fracasará. El proceso de DFM tiene que ser una colaboración en la que las personas se respeten mutuamente. Los diseñadores deben estar dispuestos a escuchar ideas. Y el equipo de fabricación debe dar consejos útiles. Este vínculo entre los procesos de diseño y fabricación es muy importante.

Por último, un error es no pensar en toda la vida de fabricación del producto. DFM no es sólo la primera vez que se fabrica algo. También tiene que ver con el diseño para el montaje, las pruebas, el envío y la reparación posterior. Por ejemplo, un plan de diseño six sigma piensa en la calidad durante mucho tiempo. Un buen proceso de DFM tiene en cuenta todos estos aspectos. ¿Es fácil reparar el producto? ¿Cómo podemos abaratar su envío? Un DFM realmente eficaz tiene en cuenta todo el conjunto. Todas estas cosas afectan al diseño para la fabricación.

¿Cómo puedo asegurarme de que mi proceso DFM conduce a un mejor producto final?

El objetivo final de DFM no es sólo un producto más barato. También es un producto mejor. Para conseguirlo, el proceso de DFM debe preocuparse por la calidad desde el principio. Un buen proceso de DFM debe garantizar que el diseño no sólo sea fácil de fabricar. También debe ser resistente y funcionar bien durante mucho tiempo. Este enfoque completo del diseño del producto es muy importante.

Utilice su proceso DFM para que sea imposible cometer errores al fabricar su producto. Esto se llama a veces "poka-yoke". Puede utilizar características de diseño que impidan que las piezas se monten de forma incorrecta. Por ejemplo, utilice un patrón de agujeros que no sea igual en todos los lados. Esto hace que una pieza sólo pueda colocarse de una manera. Estas pequeñas decisiones de diseño, guiadas por la DFM, se traducen en menos errores en la cadena de montaje. El resultado es un producto de mayor calidad para el cliente.

Por último, siempre hay que seguir aprendiendo. Después de fabricar un producto, vuelve atrás y mira cómo ha ido. ¿Qué partes del proceso DFM funcionaron bien? ¿Qué no funcionó? ¿Qué podría mejorar la próxima vez? Esta forma de obtener retroalimentación es lo que hace que un buen programa de DFM sea un gran programa. Le ayuda a mejorar sus directrices de DFM. También mejora la forma en que sus equipos de diseño y fabricación trabajan juntos con el tiempo. Esta mejora constante es cómo DFM le ayuda a construir no sólo un gran producto, sino muchos de ellos. Así es como se asegura la fabricabilidad de un producto y su éxito.


Aspectos clave

  • Empezar pronto: El mejor momento para pensar en DFM es al principio del proceso de diseño. Es cuando más tiempo y dinero se ahorra.
  • Hable con los demás: El DFM consiste en que los ingenieros de diseño y los expertos en fabricación hablen entre sí.
  • Hazlo sencillo: Los mejores diseños suelen ser los más fáciles de hacer. Utilice menos piezas y piezas comunes siempre que pueda. Esta es una idea principal de DFM.
  • Conozca su proceso: Diseñe para su proceso de fabricación exacto, ya sea moldeo por inyección, corte de metal o fabricación aditiva.
  • DFM ahorra dinero: La principal ventaja de DFM es un menor coste de fabricación. Esto se traduce en un producto que genera más dinero.
  • Pensar más allá de la fábrica: Un buen DFM también piensa en el montaje, el envío y las reparaciones. Todo ello contribuye a mejorar el producto final. Este es el objetivo del diseño para la fabricación y el montaje.
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Cheney
Cheney

Un ingeniero de aplicaciones senior dedicado en Istar Machining
con una gran pasión por la fabricación de precisión. Es Ingeniero Mecánico y posee una amplia experiencia práctica en CNC. En Istar Machining, Cheney se centra en optimizar los procesos de mecanizado y aplicar técnicas innovadoras para lograr resultados de alta calidad.

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