Del prototipo a la producción en serie: una guía de la A a la Z
Índice
- Fases del producto: desde el prototipo hasta la fabricación en serie
- Especies prototipo
- Diseño orientado a la fabricación para la transición a la producción en serie
- Decisiones sobre herramientas y procedimientos
- Riesgo: recualificación en caso de cambio de proveedor
- Tolerancias y calidad
- Costes
- Errores frecuentes
- Consejos y trucos
- Fabricación en serie con FACTUREE
El paso del prototipo a la producción en serie es una de las fases más arriesgadas del desarrollo de un producto. Si se cambia de socio de fabricación durante esta transición, a menudo es necesario volver a homologar los componentes. Se vuelven a comprobar las tolerancias y los certificados de los materiales, y el inicio de la producción en serie se retrasa.
Por ello, FACTUREE acompaña a las empresas desde la primera solicitud de prototipo hasta la producción en serie a gran escala, actuando como único interlocutor y responsable contractual. No es necesario realizar una nueva cualificación.
¿Qué fases atraviesa un producto desde el prototipo hasta la fabricación en serie?
Por lo general, un producto pasa por tres fases desde el prototipo hasta la fabricación en serie: Prototipo, series de pequeña tirada y Grandes series. Cada fase plantea diferentes requisitos en cuanto a fabricación, documentación y costes.
Fase |
Cantidad habitual |
Requisito principal |
Riesgo principal |
| Prototipo | Desde una sola pieza hasta unas pocas unidades | Validación funcional y de diseño | Las hipótesis erróneas pasan desapercibidas |
| Serie limitada | Desde unas docenas hasta cientos de piezas | Control de procesos, reproducibilidad | Diferencias entre la pieza individual y la serie |
| Grandes series | Volumen total de producción | Procesos estables, calidad constante | Pérdida de calidad al cambiar de proveedor |
¿Qué tipos de prototipos existen en el proceso de desarrollo hasta la producción en serie?
En el proceso de desarrollo hasta la producción en serie se utilizan tres tipos diferentes de prototipos, cada uno con su propia función.
- Los prototipos visuales sirven, en la fase de concepción, para la presentación y la primera evaluación del diseño.
- Los prototipos funcionales comprueban, durante la fase de pruebas, el ajuste, la ergonomía y la usabilidad en condiciones reales.
- Los prototipos de preproducción comprueban, poco antes del inicio de la producción en serie, la viabilidad de la fabricación, es decir, la escalabilidad, las tolerancias y la idoneidad de los materiales.
Esta organización por fases da sus frutos. Corregir un error en la fase de prototipo cuesta entre diez y cien veces menos que corregirlo una vez fabricadas las herramientas de serie.
FACTUREE da soporte a los tres tipos de prototipos a través de la misma red de socios. Los errores se detectan a tiempo, lo que evita costosas correcciones en la producción en serie.
¿Qué significa el «diseño para la fabricación» para la transición a la producción en serie?
El «diseño para la fabricación» consiste en diseñar un componente, ya en la fase de prototipo, de tal manera que posteriormente pueda fabricarse en serie de forma rentable. Un diseño que funciona como pieza única a menudo no se puede trasladar tal cual a la producción en serie a gran escala. Un número reducido de componentes y geometrías simplificadas reducen los costes de utillaje y facilitan el montaje.
En el caso de las piezas moldeadas por inyección y de plástico, esto se aprecia en el espesor de las paredes. En el caso del plástico ABS, el valor orientativo es de entre 1 y 3,5 milímetros de espesor uniforme de pared. Esto ahorra material, acorta los tiempos de enfriamiento y evita hundimientos o deformaciones. Además, los ángulos de desmoldeo facilitan la expulsión de las piezas del molde.
El «diseño para la comprobabilidad» también forma parte de esta fase. Los datos de medición y los valores eléctricos obtenidos en las pruebas funcionales del prototipo constituyen la base para las posteriores pruebas en serie. Entre ellas se incluyen la inspección óptica automática y las pruebas en circuito.
¿Qué decisiones relativas a las herramientas y los procesos influyen en la producción en serie?
La elección del proceso de fabricación depende en gran medida del tamaño del lote previsto.
- La impresión 3D es adecuada para lotes pequeños y medianos. Se pueden crear formas complejas sin costes adicionales y se eliminan los costes de utillaje.
- En el moldeo por inyección, el tipo de molde depende del número de piezas. Para prototipos y series pequeñas, los moldes de aluminio son la mejor opción: plazos de producción cortos, costes más bajos y una disipación del calor más rápida. A partir de cantidades mayores, por ejemplo, a partir de 10 000 piezas, se utilizan moldes de acero templado.
- Los moldes múltiples y familiares producen varias piezas por ciclo de inyección. No los utilices hasta que un molde sencillo de una sola pieza haya validado la pieza. De este modo, se evita que los errores de diseño se trasladen a un molde costoso.
¿Por qué supone un riesgo la recualificación cuando se cambia de proveedor?
La recalificación significa que un nuevo socio de fabricación debe volver a medir, comprobar y aprobar un componente. Solo entonces puede comenzar la producción en serie. Esto lleva tiempo, genera costes adicionales y, en algunos casos, pone de manifiesto desviaciones respecto al prototipo aprobado inicialmente.
Estos ciclos de cualificación repetidos se producen sobre todo cuando las empresas contratan a diferentes fabricantes para la fabricación de prototipos, series pequeñas y series a gran escala. Una transición fluida desde el prototipo hasta la producción en serie evita estos costosos ciclos de recualificación.
FACTUREE evita este cambio. El mismo plano, la misma persona de contacto y los mismos estándares de calidad se mantienen válidos en todos los niveles de volumen. De este modo, se certifica un componente una sola vez, sin tener que volver a hacerlo cada vez que cambia el número de unidades.
¿Cómo se garantiza que las tolerancias y la calidad sean reproducibles independientemente del número de unidades?
La reproducibilidad significa que cada pieza fabricada tiene las mismas propiedades mecánicas y dimensionales, ya sea la primera o la milésima pieza de una serie. Esto es lo que distingue la fabricación en serie de la creación de prototipos, en la que primero se verifica el concepto. Un sistema de gestión de la calidad conforme a la norma ISO 9001 y una documentación completa, compuesta por informes de ensayo, certificados de materiales y certificados de conformidad, garantizan esta reproducibilidad.
Dependiendo del sector, se añaden otros requisitos:
- En la fabricación en serie de productos electrónicos, la calidad se garantiza mediante procesos que cumplen con las normas ESD e IPC, la inspección óptica automática y las pruebas en circuito.
- En la fabricación aditiva en serie, la gestión controlada del polvo y la supervisión térmica del proceso, de conformidad con la norma ISO/ASTM 52920, garantizan unas propiedades constantes de las piezas.
- Las certificaciones como la ISO 13485 para la tecnología médica, la IATF 16949 para el sector de la automoción o las normas como CE, FDA y RoHS deben tenerse en cuenta ya en la fase de prototipos, y no solo poco antes del inicio de la producción en serie.
¿Cómo varían los costes entre el prototipo, la producción en pequeña serie y la producción en gran serie?
DEl cálculo de los costes unitarios desde el prototipo hasta la producción en serie se diferencia fundamentalmente, ya que las economías de escala solo se aprecian a partir de cantidades mayores
Por lo general, los costes unitarios disminuyen a medida que aumenta el número de unidades, ya que los tiempos de preparación, los costes de utillaje y los gastos administrativos se reparten entre un mayor número de piezas. En el caso de un prototipo, los costes por pieza siguen siendo elevados, ya que los gastos de puesta a punto y de la primera muestra se producen independientemente del número de unidades que se fabriquen posteriormente.
En la producción en series pequeñas, los costes unitarios ya disminuyen de forma notable en cuanto los procesos y las herramientas se adaptan a una fabricación repetitiva. En la producción en serie a gran escala, las economías de escala tienen un mayor impacto, siempre que la transición se realice sin que sea necesario un nuevo esfuerzo de cualificación debido a un cambio de socio.
¿Cuáles son los errores más frecuentes que se producen durante la puesta en marcha de la producción?
Hay cuatro errores que se producen con especial frecuencia en la transición del prototipo a la producción en serie.
- Las empresas se lanzan demasiado pronto a la producción en serie sin validar el prototipo lo suficiente.
- Los errores de diseño no se detectan hasta la costosa fase de producción en serie. Las limitaciones de fabricación no se tienen en cuenta hasta muy tarde, como por ejemplo las tolerancias poco prácticas o los materiales que no resultan rentables de procesar en grandes cantidades.
- Los requisitos normativos, como las normas ISO o las certificaciones específicas del sector, no se comprueban hasta poco antes de la producción en serie, en lugar de planificarlos desde el principio.
- Se subestiman los riesgos de la cadena de suministro relacionados con los componentes críticos. Esto retrasa el inicio de la producción en serie, a pesar de que el diseño ya está listo.
FACTUREE hace frente a estos riesgos ofreciendo asesoramiento técnico ya desde la fase de oferta y contando con una red de socios que abarca las tres fases de fabricación.
Consejos y trucos para compradores técnicos
- Evaluar desde el principio la idoneidad de los socios de fabricación para la producción en serie; el cambio de prototipo a producción en serie conlleva casi siempre una nueva homologación.
- Solicitar la documentación completa desde el principio; exigir los informes de ensayo, los certificados de materiales y los certificados de conformidad ya en la fase de prototipo, y no esperar a la autorización de la producción en serie.
- Adaptar la elección del molde al número de unidades previsto: moldes de aluminio para prototipos y series pequeñas; moldes de acero templado a partir de grandes cantidades.
- Tener en cuenta los requisitos normativos, como la norma ISO 13485, la IATF 16949, el marcado CE o la directiva RoHS, ya desde la fase de prototipos, y no esperar hasta poco antes del inicio de la producción en serie.
- Planificar una serie piloto antes de la producción en serie para detectar a tiempo posibles cuellos de botella en el montaje, deficiencias en la cadena de suministro o problemas de embalaje.
- Analizar con antelación los riesgos de la cadena de suministro relacionados con componentes críticos o de difícil obtención, para que un diseño ya finalizado no fracase al inicio de la producción en serie.
- Consolidar los interlocutores y la estructura contractual. Contar con un socio único para todas las fases de fabricación reduce el esfuerzo de coordinación y evita tener que volver a ajustar repetidamente los planos y las normas de calidad.
Del prototipo a la producción en serie con FACTUREE
FACTUREE es una plataforma digital de aprovisionamiento de piezas de diseño que abarca desde la fabricación a medida hasta la producción en serie a gran escala. Nuestra red cuenta con más de 2.000 socios de fabricación certificados. A partir de sus modelos digitales, fabricamos en cada fase del desarrollo del producto.
A partir del análisis de sus datos CAD, obtendrá prototipos individuales, primeras muestras, series pequeñas y series en gran escala, todo ello con las mismas especificaciones técnicas y un único interlocutor. La transición entre las distintas fases se lleva a cabo sin cambiar de socio contractual.
En FACTUREE, los prototipos y las piezas de serie se pueden combinar con tratamientos superficiales, montaje y otros pasos de acabado. Todo de un mismo proveedor, desde la primera muestra hasta la producción en serie.
Ventajas de la puesta en marcha de la producción a través de FACTUREE: Red cualificada de socios de fabricación certificados según las normas ISO 9001, IATF 16949 y otras normas específicas del sector | Presupuestos para la fabricación de prototipos, series pequeñas y en serie en plazos de entrega cortos | Comentarios directos sobre el diseño para la fabricación (DfM) en relación con las tolerancias, espesores de pared, idoneidad de los materiales y facilidad de fabricación incluso antes de la primera muestra | No es necesaria una nueva homologación en la transición entre las fases de fabricación, ya que el plano y el socio siguen siendo los mismos | Documentación completa bajo petición, informe de inspección de la primera muestra, certificados de materiales y certificados de conformidad | Transición fluida del molde de prototipo al molde de serie, con la misma persona de contacto y los mismos procesos de calidad
Nota editorial: Esta guía se ha elaborado en colaboración con los expertos en tecnología de fabricación de FACTUREE, que cuentan con años de experiencia en la coordinación de procesos de producción certificados. Todos los datos son orientativos; solo son vinculantes la comprobación y el acuerdo específicos de cada proyecto.
