¿Cuál fue el reto o problema a resolver?
El rediseño de producto orientado a fabricación consiste en revisar la arquitectura de un diseño que ya funciona para reducir su complejidad y permitir que se fabrique de forma repetible y económica, sin perder la función que cumplía. Este proyecto partió justo de ese punto: un producto que resolvía bien su problema, pero que no era viable llevar a producción tal como estaba concebido.
La distancia entre un producto que funciona y un producto que se fabrica es una de las brechas más habituales del desarrollo industrial. INFINITIA intervino dentro de su servicio de desarrollo de producto industrial con un objetivo definido desde el inicio: reducir al máximo el número de piezas del conjunto para hacer posible una industrialización más económica.
Producto no industrializable y por qué frena la fabricación
Industrializar un producto significa prepararlo para fabricarse de forma repetible, con procesos, proveedores, materiales y costes controlados, y no solo una vez de manera artesanal. El cliente contaba con un producto que solucionaba su problema, pero que no se podía industrializar. La función estaba resuelta y validada; lo que no encajaba era su arquitectura frente a cualquier escenario de producción razonable.
Es una situación frecuente cuando un diseño nace desde la necesidad funcional y avanza a base de soluciones parciales. Cada requisito nuevo se resuelve añadiendo un elemento, y el conjunto acaba compuesto por un número elevado de piezas que conviven bien en una unidad montada a mano, pero que disparan el coste y la incertidumbre en cuanto se plantea fabricar cientos o miles de unidades.
El cliente no necesitaba, por tanto, un producto distinto, sino el mismo producto expresado de otra manera: un diseño equivalente en prestaciones y radicalmente más simple, capaz de sobrevivir al contacto con un proceso productivo real y con un coste unitario asumible. Necesitaba desbloquear la fase que separaba a la empresa de fabricar y vender lo que ya había demostrado que funcionaba.
Reducir el número de piezas para abaratar la industrialización
La reducción del número de piezas, también llamada consolidación de componentes, consiste en integrar en un solo elemento funciones que antes se repartían entre varias piezas. Es una de las decisiones de diseño con mayor impacto sobre el coste de fabricación de un producto industrial.
El motivo es que cada pieza arrastra una cadena de costes que no se ve en el plano. Necesita un utillaje propio, ocupa una referencia en la lista de materiales, exige un proveedor y un control de recepción, genera stock y añade al menos una operación de montaje. La suma de todos esos conceptos suele pesar más en el coste final que el propio material de la pieza.
A esto se añade un efecto técnico igual de relevante: cada unión entre piezas introduce una tolerancia que se acumula. Las cadenas de cotas de un conjunto con muchos elementos amplían la variabilidad dimensional del producto terminado y obligan a apretar tolerancias individuales, lo que encarece cada componente. Además, cada interfaz (un encaje, un tornillo, una soldadura, un adhesivo) es un punto potencial de fallo en servicio.
Cada pieza que desaparece de un conjunto elimina un utillaje, una referencia, una operación de montaje y un punto potencial de fallo. Por eso la consolidación de componentes actúa de forma directa sobre el coste industrial.
Viabilidad técnica del diseño para simplificar sin perder función
La viabilidad técnica de un diseño es la comprobación de que la geometría propuesta puede fabricarse con un proceso y un material reales, cumpliendo la función exigida dentro de unos costes y plazos aceptables. Ahí estuvo la dificultad: reducir piezas al máximo teniendo en cuenta esa viabilidad y permitiendo, a la vez, una producción eficiente.
Simplificar es fácil sobre el papel y difícil en la práctica. Una pieza única con una geometría que ningún proceso puede reproducir no es un avance, es un problema desplazado. Cada tecnología impone sus propias restricciones: ángulos de desmoldeo y espesores homogéneos en moldeo, accesibilidad de la herramienta en mecanizado, radios mínimos o direcciones de conformado. Integrar varias funciones en un solo elemento obliga a respetar todas esas reglas a la vez.
El diseño orientado a fabricación y ensamblaje (DFM/DFA) es la metodología que incorpora esas restricciones del proceso productivo desde la fase de diseño, en lugar de descubrirlas cuando el utillaje ya está encargado. El equipo de desarrollo mecánico de producto de INFINITIA trabaja con este enfoque: la pieza se concibe siempre en el contexto del proceso que va a fabricarla y del coste que va a soportar.
En definitiva, cada propuesta de simplificación debía superar tres filtros a la vez: mantener intacta la función original, ser fabricable con un proceso industrial concreto y resultar más económica que el punto de partida. Una alternativa que fallara en cualquiera de los tres no era una alternativa.
¿Cómo se abordó o cuál fue la solución?
El equipo de Desarrollo de Producto de INFINITIA estructuró el proyecto en fases encadenadas: un estudio previo de investigación, una conceptualización con varias alternativas, el diseño en detalle del concepto seleccionado y la fabricación de un prototipo para validar la idea. Cada fase respondía a una pregunta concreta y condicionaba a la siguiente.
El hilo conductor fue el mismo de principio a fin. La fabricación más económica posible no se trató como un objetivo que aparece al final, con el diseño ya cerrado, sino como el criterio con el que se tomaron todas las decisiones desde la primera fase. Ese planteamiento caracteriza el trabajo de diseño e innovación de producto dentro del servicio de desarrollo de producto de INFINITIA.
Estudio previo y conceptualización hacia tres alternativas de diseño
El proyecto comenzó con un estudio previo de investigación destinado a extraer conclusiones aplicables al rediseño. Se estudiaron productos similares al del cliente y, a partir de ellos, se evaluaron aspectos como la viabilidad técnica de cada solución, su complejidad y su adecuación al problema. Este benchmarking técnico no busca copiar geometrías, sino identificar patrones: qué funciones tienden a integrarse en un mismo elemento y qué procesos se emplean para ese tipo de producto.
La utilidad de esta fase es doble. Acota el espacio de soluciones antes de invertir horas de diseño, evitando explorar líneas que otros ya han descartado, y aporta criterios objetivos para las fases siguientes. Así, la conceptualización parte de conclusiones fundamentadas y no de intuiciones, siguiendo el mismo principio del estudio previo y la maduración de una idea en cualquier desarrollo industrial.
Con esas conclusiones y mediante un proceso de ideación, el equipo generó tres alternativas de diseño diferentes, todas capaces de cumplir los objetivos, y las presentó al cliente. La conceptualización es la fase en la que un conjunto de requisitos se traduce en propuestas de arquitectura: cómo se reparten las funciones entre elementos y qué proceso de fabricación se asume detrás de cada opción.
Generar varias alternativas de diseño y contrastarlas con el cliente convierte la selección del concepto en una decisión técnica argumentada, no en una apuesta.
Diseño CAD 3D para definir una pieza fabricable
Seleccionado el concepto, se pasó a definirlo técnicamente. Esa definición se realizó teniendo en cuenta las restricciones de diseño asociadas al proceso de fabricación y al material elegidos para producir la pieza, de forma que ninguna decisión geométrica quedara desconectada de la realidad productiva.
Definir técnicamente un producto significa concretar todo lo que un plano y un modelo deben contener para que la pieza se fabrique sin interpretaciones: geometría, espesores, radios, tolerancias, acabados y criterios de aceptación.
Con el producto definido, se desarrolló en profundidad un modelo digital mediante software profesional de diseño 3D y modelado CAD. El modelado paramétrico vincula cada cota a una intención de diseño, de modo que una modificación se propaga de forma controlada por toda la geometría. En un proyecto de consolidación de piezas esto es determinante, porque las iteraciones son constantes y cada cambio afecta a varias funciones integradas en el mismo elemento.
Un modelo CAD bien construido no es solo una representación tridimensional: es el documento técnico que traslada al fabricante qué hacer, con qué margen y bajo qué criterio se acepta o rechaza la pieza.
Prototipado rápido y fabricación aditiva para validar la pieza
Para validar la idea se fabricó un prototipo con técnicas de prototipado rápido y fabricación aditiva. La fabricación aditiva es el conjunto de procesos que construyen una pieza añadiendo material capa a capa a partir de un modelo digital, frente a los métodos que parten de un bloque o de un molde.
Recurrir a estas técnicas responde a una razón directa: permiten disponer de un prototipo en poco tiempo y a bajo coste, sin necesidad de fabricar utillaje. Eso es lo que hace posible que el cliente valide físicamente la solución propuesta, la manipule y compruebe su comportamiento antes de comprometer ninguna inversión en producción.
El prototipado rápido permite validar físicamente un rediseño antes de invertir en utillaje, cuando corregir una decisión todavía cuesta horas de diseño y no un molde completo.
Sobre el prototipo se realizó además una fase de verificación orientada a detectar posibles mejoras, cerrando así el ciclo del prototipado industrial. El resultado del proyecto fue un diseño completamente industrializable, formado por una única pieza, que cumplía perfectamente con la función del producto original.
La reducción del número de piezas llegó hasta su límite técnico, y aquello que empezó como una solución que funcionaba pero no se podía fabricar terminó como un diseño listo para producirse de forma controlada y eficiente. Entre un producto que resuelve su problema y un producto que puede fabricarse hay dos hitos distintos, y el rediseño orientado a fabricación es el trabajo de ingeniería que une el uno con el otro.
