Guía de fabricación de NPI: del concepto a la producción | CNC

Todas las industrias manufactureras introducen nuevos productos al mercado para competir con éxito. El éxito de cada producto es crucial y depende de una planificación y ejecución minuciosas en áreas que van desde el diseño hasta la gestión de la cadena de suministro y la industrialización. NPI, en ingeniería, es la introducción de nuevos productos, que gestiona estas actividades como parte de la planificación principal. Este artículo ofrece información para ayudar a las industrias a convertir ideas en productos de forma eficiente y con el mínimo riesgo.

¿Qué es NPI (Introducción de Nuevos Productos) en el proceso de fabricación?

La NPI es un enfoque sistemático en el proceso de fabricación que crea un producto desde la idea inicial hasta su forma final. Es un proceso crucial para gestionar y optimizar la introducción de nuevos productos en la línea de producción con calidad, rentabilidad y eficiencia.

NPI vs. Desarrollo de productos tradicional

El significado de NPI en manufactura es la producción e introducción de productos nuevos o mejorados, priorizando los pasos sistemáticos y repetibles, así como la gestión de la cadena de suministro. El desarrollo tradicional de productos abarca todo el proceso de producción, desde la idea inicial hasta la comercialización, abarcando el diseño, la validación y la industrialización.

Por qué la NPI es fundamental para una comercialización más rápida

Es importante para acelerar el tiempo de comercialización porque ofrece un proceso sistemático y estructurado para llevar un producto desde las ideas hasta el mercado, reformando la fabricación, la cadena de suministro y reduciendo los cuellos de botella.

¿Por qué NPI debería ser su primer paso en el desarrollo?

El significado de NPI en la cadena de suministro es agilizar el gran proceso de producción, lo que conduce a un tiempo de comercialización más rápido, ser rentable y proporcionar productos de mayor calidad.

Fabricación NPI y mecanizado CNC

El desarrollo de nuevos productos (NPD) combinado con el mecanizado CNC representa un enfoque estructurado para lanzar nuevos productos de manera rentable y eficiente, particularmente cuando se trata de diseños personalizados o complejos, especialmente en lotes grandes.

6 fases clave de un proceso NPI sólido

Un proceso NPI robusto normalmente tiene seis fases clave: definición, viabilidad, diseño, prototipo CNC, validación y lanzamiento del producto.

Fase 0 – Evaluación del mercado y del concepto

Se centra en demostrar claramente la idea del producto, las características y el mercado objetivo comprendiendo las necesidades del cliente e identificando la proporción de valor del producto.

Soporte para métodos de fabricación:

En esta etapa, un prototipado rápido , como un prototipo impreso en 3D o un prototipo mecanizado por CNC a medida, ayudará a agilizar la transición del diseño a la producción. Los modelos o maquetas sencillos de prototipado rápido pueden ayudar a comprobar el tamaño, la forma y el espacio de montaje básico del producto.

Fase 1 – Viabilidad y análisis de negocio

La viabilidad de los conceptos de productos se evalúa evaluando la factibilidad técnica, la demanda del mercado y las implicaciones financieras en el desarrollo de nuevos productos.

Soporte para métodos de fabricación:

La tarea principal consiste en comparar la ruta de producción posible con el objetivo comercial. Para piezas de bajo volumen o de alta precisión en productos nuevos, el mecanizado CNC puede ofrecer un menor coste inicial y un muestreo más rápido. Para piezas de plástico o metal de alto volumen, los métodos basados ​​en utillaje pueden reducir el coste unitario a largo plazo, pero requieren mayor estabilidad de diseño y una mayor inversión inicial. Esta comparación ayuda al equipo a evitar elegir un proceso que no se ajuste al plan de producto.

Fase 2: Diseño detallado y revisiones DFM/DFA

Se centra en el diseño del producto para definir claramente las especificaciones y los requisitos funcionales para la creación de prototipos.

Soporte para métodos de fabricación:

La ruta de fabricación seleccionada debe guiar los detalles de diseño para el lanzamiento de su nuevo producto. Las piezas mecanizadas requieren un acceso práctico a las herramientas, radios de esquina, profundidad de orificio, control de tolerancias y planificación de referencias. Las piezas moldeadas requieren ángulos de desmoldeo, espesor de pared uniforme y diseño de nervaduras. Las piezas de chapa metálica requieren un radio de curvatura adecuado, espaciado de orificios y disposición de las fijaciones. Estas verificaciones ayudan a que el diseño pase de un buen modelo CAD a una pieza que se pueda fabricar repetidamente.

Fase 3: Prototipado y pruebas de validación de ingeniería (EVT)

Se centra en la creación de prototipos para cumplir con las especificaciones de diseño.

Soporte para métodos de fabricación:

El método de prototipado debe ajustarse al propósito de la prueba. La impresión 3D es útil para comprobar rápidamente la forma y el ajuste cuando el rendimiento del material no es la principal preocupación. El mecanizado CNC es mejor cuando el prototipo requiere resistencia metálica real, roscas, superficies de sellado, asientos de cojinetes o características de ensamblaje precisas. El utillaje flexible o el moldeo de uretano pueden ser útiles cuando el equipo necesita muestras de plástico más parecidas a la pieza moldeada final.

Fase 4 – DVT y PVT (Validación de Diseño/Producción)

Es una etapa crucial de prueba y validación del producto para garantizar que el producto cumpla con los estándares de calidad y las expectativas del usuario.

Soporte para métodos de fabricación:

En esta etapa, las muestras deben elaborarse lo más cerca posible del proceso de producción final. Si la pieza final se va a mecanizar, el equipo debe probar los dispositivos de sujeción, las trayectorias de las herramientas, los materiales, los acabados superficiales y los métodos de inspección previstos para la producción. Si la pieza final se va a moldear o fundir, el uso de utillaje piloto puede revelar la contracción, la deformación, el riesgo de defectos y la estabilidad dimensional antes de que comience el utillaje definitivo o la producción en masa.

Fase 5: Aceleración de la producción en masa y lanzamiento

Se centra en la producción en masa para establecer el proceso de fabricación, establecer una cadena de suministro y preparar el producto para su lanzamiento en el desarrollo de nuevos productos.

Soporte para métodos de fabricación:

Durante la fase de aumento de producción, el método de fabricación elegido debe demostrar repetibilidad. El objetivo ya no es obtener una muestra exitosa, sino mantener la calidad, el costo y la entrega estables en todos los lotes. Antes de la producción a gran escala, el equipo debe verificar las características de ajuste a presión , el ajuste del ensamblaje, las dimensiones críticas, la consistencia del acabado superficial, la decoloración, los arañazos, los defectos de recubrimiento y otros riesgos de calidad recurrentes.

¿Qué son las pruebas de validación (EVT → DVT → PVT)?

La prueba de validación es un proceso secuencial en el desarrollo de un producto para comprobar su funcionalidad y garantizar que pueda fabricarse y producirse en masa.

Pruebas de validación de ingeniería (EVT)

Esta etapa inicial verifica el diseño del producto a nivel de componentes y realiza pruebas funcionales, evaluación del rendimiento y garantiza que cada pieza cumpla con las especificaciones.

Pruebas de validación de diseño (DVT)

Valida la producción en masa de productos y todos los componentes se integran perfectamente probando las tolerancias de fabricación y el proceso de ensamblaje.

Pruebas de validación de producción (PVT)

La etapa final de validación antes de la producción en masa y el producto se prueba en entornos del mundo real.

¿Qué son los equipos multifuncionales y sus roles?

En NPI, los equipos multifuncionales son grupos de personas con diferentes antecedentes funcionales que colaboran para lograr objetivos comunes.

Gestión de productos y marketing

Garantiza que el desarrollo del producto se ajuste a las necesidades del cliente, los objetivos del negocio y las tendencias del mercado. El equipo colabora para desarrollar las características y funcionalidades del producto considerando las necesidades del cliente.

Ingeniería de diseño

El equipo de diseño colabora con los ingenieros para crear productos fáciles de usar con alta viabilidad técnica, confiabilidad y rendimiento de los productos utilizando herramientas como CAD/CAM para el diseño para la fabricación y el ensamblaje (DFM/A) y analizando la tolerancia de las piezas individuales que se acumulan en el ensamblaje.

Fabricación y calidad

El equipo de fabricación colabora con los ingenieros y el control de calidad para validar la eficiencia y la rentabilidad del producto, manteniendo al mismo tiempo una alta calidad. El control de calidad identifica los defectos que impiden que un producto cumpla con las especificaciones de calidad.

Cadena de suministro y adquisiciones

Adquisiciones, como la identificación de proveedores, la negociación de contratos y la garantía de la rentabilidad de los recursos materiales. La cadena de suministro garantiza la entrega puntual de los materiales y el cumplimiento del cronograma de producción. La interfuncionalidad mejora las relaciones con los proveedores y reduce los plazos de entrega.

¿Cómo mejorar el proceso NPI?

Hay algunas formas de mejorar el proceso de NPI que se analizan a continuación:

Construya primero prototipos rápidos

Permite realizar pruebas tempranas y validar conceptos de diseño y ayuda a identificar riesgos potenciales en la etapa de desarrollo.

Obtenga retroalimentación de los proveedores con anticipación

La interacción con el proveedor proporciona información valiosa sobre la viabilidad de la fabricación, la disponibilidad del material y los riesgos potenciales en el proceso de NPI.

Seguimiento del progreso semanal

Establece un ritmo regular para el seguimiento del progreso mediante reuniones o informes e identifica posibles retrasos y cuellos de botella.

Ejecute una pequeña prueba piloto antes de la puesta en marcha

Refina el proceso de fabricación antes de la producción en masa, identifica riesgos potenciales en la línea de montaje y valida la calidad del producto en una etapa anterior.

Prototipado rápido y CNC en NPI

El mecanizado CNC permite realizar modificaciones de diseño rápidas y precisas para que sea adecuado para la prueba y validación de nuevos diseños para la creación rápida de prototipos CNC.

Cuándo utilizar el mecanizado CNC para iteraciones

El mecanizado CNC permite la creación rápida de prototipos CNC, la prueba de nuevos diseños y la realización de modificaciones y mejoras sencillas para realizar iteraciones y pruebas de diseño rápidas.

Herramientas de puente y construcciones de bajo volumen antes de las herramientas duras

El CNC es más rentable que el utillaje duro para herramientas de puente y para un bajo volumen durante la evolución del diseño. Reduce los plazos de entrega y proporciona estabilidad al diseño sin necesidad de invertir en utillaje duro costoso.

Consejos de diseño para mecanizado

Para reducir los plazos de entrega y los costes en el mecanizado CNC, la selección del material es crucial y depende de la maquinabilidad, el coste y el rendimiento. Es necesario evitar el diseño de características con pequeños detalles y esquinas afiladas, y establecer una tolerancia realista.

NPI&NPD y mecanizado CNC de lotes grandes

El mecanizado CNC de lotes grandes en NPI y NPD ofrece beneficios como eficiencia, precisión y consistencia, pero también tiene algunos inconvenientes que se analizan a continuación.

Beneficios del mecanizado CNC de grandes lotes

• Acelera la producción y simplifica el proceso de producción en masa para NPI y NPD.
• Ofrece alta precisión y repetibilidad en la calidad del producto.
• Las máquinas CNC ofrecen una excelente consistencia y uniformidad en la calidad del producto.
• Reduce el error humano y reduce el trabajo manual extenso.

Inconvenientes

• Los costos iniciales son muy altos para el mecanizado CNC de lotes grandes para NPI y NPD
• El mantenimiento regular es obligatorio para un rendimiento óptimo.
• La complejidad aumenta porque requiere conocimientos y experiencia especializados.

Conclusión

La NPI ayuda a las industrias a minimizar los retrasos y a comercializar sus productos con rapidez mediante la planificación y ejecución minuciosas del desarrollo y el lanzamiento. Garantiza que todas las partes interesadas estén alineadas con la visión y el alcance, minimizando las repeticiones de trabajos y los riesgos asociados al desarrollo y la fabricación. La NPI, combinada con el mecanizado CNC, ofrece control total del proceso, desde el concepto inicial hasta el producto final.

Preguntas Frecuentes

¿Cuánto tiempo debería durar un ciclo típico de NPI?

El ciclo de NPI dura entre tres meses y un año y medio, dependiendo de la complejidad del producto y la eficiencia organizacional.

¿Hasta qué punto se debe involucrar a los proveedores en la NPI?

El proveedor debe involucrarse lo más pronto posible, preferiblemente en la fase conceptual o inicial.