Producción en serie: ¿Cómo beneficia a los proyectos de mecanizado CNC?

Para producir varias piezas con la misma calidad, la producción en serie es el modelo de producción más eficaz. Lea este artículo para saber qué es la producción en serie y cómo permite lograr una producción estable, acortar los plazos de entrega y reducir los costos en el mecanizado CNC.

¿Qué es la producción en serie?

La producción en serie es un método de fabricación que se utiliza para producir lotes de piezas con la misma calidad. No limita la cantidad de piezas. Tanto la producción en bajo como en alto volumen de piezas con la misma calidad se puede denominar producción en serie si se utilizan los mismos estándares, diseño y proceso de fabricación.

Propósito de la producción en serie en el mecanizado CNC

El objetivo del método de producción en serie es la producción de piezas idénticas con alta precisión, calidad estable y mínimo coste por pieza. Los resultados de la producción en serie son:

• Coste de producción reducido por pieza
• Mayor eficiencia de mecanizado
• Respaldó la demanda a escala industrial
• Precisión repetible

¿La producción en serie es lo mismo que la producción continua?

No, son diferentes.

• Si la producción se mantiene de forma ininterrumpida, las 24 horas del día, los 7 días de la semana, se denomina producción continua.
• Pero en el caso de la producción en serie, se produce un número fijo de piezas idénticas en un solo lote.

Características de la producción en serie

En esta sección del artículo, analizaremos algunas de las principales características de la producción en serie:

Repetición de producción

Esta es la característica principal de la producción en serie: la producción repetida de piezas idénticas con una calidad constante. No implica rediseñar una pieza cada vez.

Proceso de fabricación estandarizado

En la producción en serie, se utiliza un proceso de fabricación estandarizado en el que el programa CNC, la selección de herramientas, los parámetros de mecanizado, los dispositivos de fijación y sujeción de las piezas, los métodos de inspección y las especificaciones del material se controlan estrictamente durante toda la producción por lotes.

Consistencia de calidad

La uniformidad de la calidad es una de las características de la producción en serie, ya que se fabrican piezas idénticas de la misma calidad en un mismo lote utilizando el mismo equipo, programa CNC, parámetros de mecanizado, etc.

¿Cómo funciona la producción en serie en el mecanizado CNC?

La producción en serie en el mecanizado CNC sigue un proceso controlado que comienza con la validación del diseño y continúa con la aprobación del proceso, el monitoreo durante el proceso, la inspección final y la liberación del lote.

Paso 1: Probar el diseño mediante la creación de prototipos.

El primer paso en la producción en serie mediante mecanizado CNC es la prueba del diseño mediante la creación de prototipos . El objetivo de esta prueba es validar el diseño y otras especificaciones. Algunos problemas pueden detectarse mediante la creación de prototipos antes de que comience la producción en serie.

• imprecisiones dimensionales
• desafíos del mecanizado
• cuestiones materiales
• limitaciones de rendimiento

Durante el mecanizado CNC, las pruebas realizadas mediante la creación de prototipos pueden garantizar una mayor uniformidad, una reducción de los residuos y una disminución de los costes de producción.

Paso 2: Configurar la programación y el proceso de la máquina.

Este segundo paso implica la creación de trayectorias de herramienta, la selección de parámetros de corte, la selección de herramientas adecuadas y la selección de procedimientos de control de calidad. Una configuración correcta de los programas y procesos de la máquina facilita la consecución de la uniformidad en la producción de piezas, minimiza los errores de mecanizado, reduce los tiempos de ciclo y mejora la eficiencia general de la producción.

Paso 3: Iniciar la producción por lotes

Antes de la producción en serie, el diseño de las piezas debe superar la prueba de prototipado y la prueba de la primera muestra. La prueba de la primera muestra ayuda a confirmar que el dibujo, el programa de mecanizado, el método de sujeción, los requisitos de material, las tolerancias y las características funcionales son adecuados para la producción en serie. Tras estas dos pruebas, puede comenzar la producción en serie.

Paso 4: Inspeccionar la calidad de las piezas

En la producción en serie, la inspección de la calidad de las piezas es el paso más importante antes de que salgan de fábrica o se utilicen en las aplicaciones. La inspección se realiza con herramientas como el calibrador Vernier, el micrómetro, el medidor de interiores, la máquina de medición por coordenadas, el durómetro, etc.

• Las herramientas de inspección pueden variar en función de la geometría de la pieza y sus aplicaciones.

Producción en serie vs. Producción en masa vs. Producción por lotes pequeños

Esta sección ofrece información sobre las diferencias entre la producción en serie, la producción en masa y la producción en lotes pequeños.

Volumen de producción

El volumen de producción se refiere al número de piezas producidas en producción en serie, en masa o en lotes pequeños.

Flexibilidad de diseño

La flexibilidad de diseño se refiere a qué método de producción facilita mejor el diseño de las piezas.

Costo

El coste de fabricación se refiere al método de producción que permite obtener piezas de la misma calidad de una manera más rentable.

¿Cuándo conviene optar por la producción en serie?

Algunos factores que determinan la elección de la producción en serie. Dado que requiere un alto costo de configuración inicial, que incluye utillajes, programas CNC, etc., es por eso que la producción en serie debe elegirse solo cuando se cumplen los siguientes parámetros.

El diseño está finalizado.

Dado que la producción en serie consiste en fabricar piezas idénticas, es fundamental completar el diseño desde el primer paso. Este paso es crucial porque no se pueden realizar cambios frecuentes en la configuración, las herramientas y los dispositivos de fijación son costosos y la optimización del proceso depende del diseño específico. Por lo tanto, la producción en serie solo debe elegirse una vez que el diseño esté finalizado.

¿Necesitas hacer pedidos repetidos?

No es recomendable optar por la producción en serie cuando el pedido es único, ya que el costo de configuración es muy elevado. En el caso de pedidos repetidos, la producción en serie se convierte en una excelente opción debido a la necesidad de piezas idénticas con una consistencia uniforme en cada lote.

Estándares de calidad consistentes

Cuando se requiere mantener estándares de calidad consistentes, la producción en serie es un método de fabricación ideal. Es un factor importante porque:

• Garantiza la intercambiabilidad
• Admite el control de procesos estandarizado.
• Previene defectos acumulativos
• Reduce los costos de inspección y rechazo.

Requiere un plazo de entrega predecible.

Dado que en la producción en serie se fabrica un número fijo de piezas idénticas en cada lote, resulta fácil predecir el plazo de entrega. Por lo tanto, cuando se requiere un plazo de entrega predecible, se debe utilizar el método de producción en serie.

Control de calidad en la producción en serie

En esta sección aprenderemos cómo se realiza la inspección de control de calidad en la producción en serie:

Inspección del primer artículo

La inspección del primer artículo (FAI) es un paso fundamental en el control de calidad de la producción en serie, especialmente cuando se trata de un producto o proceso de fabricación nuevo. Consiste en la inspección y verificación de la pieza producida con respecto a las especificaciones, planos, tolerancias, requisitos de materiales y estándares de calidad. Ayuda a detectar defectos de fabricación de forma temprana, verificar la configuración y programación de la máquina, reducir el desperdicio y el retrabajo, entre otros beneficios.

Dimensión crítica de control

En esta etapa, se supervisan minuciosamente las dimensiones, que son las más importantes con respecto a las funciones, el ajuste y el rendimiento de la pieza. En la producción en serie, esta etapa se lleva a cabo mediante:

• Realizar mediciones frecuentes durante la producción.
• Utilizando instrumentos de medición calibrados
• Aplicación del control estadístico de procesos
• Supervisión del desgaste de la máquina y de las herramientas

Inspección de muestras

En esta etapa, se inspecciona una pequeña cantidad de piezas de un lote de producción. Por ejemplo, si se producen 10 000 piezas, se toman 5 piezas al azar por hora. Se aplican diferentes técnicas de inspección para detectar posibles defectos. Si no se detecta ningún defecto, la producción continúa.

Trazabilidad y control de versiones

• La capacidad de rastrear una pieza, componente o material a lo largo del ciclo de fabricación se denomina trazabilidad. Por ejemplo, si se detecta un defecto en una pieza mecanizada por CNC, la trazabilidad se realiza para determinar qué lote de materia prima se utilizó, en qué máquina, por qué operario y en qué momento.
• El control de versiones significa que el departamento de producción utiliza los programas de diseño y de máquinas CNC aprobados más recientes cuando se realizan cambios en los planos de ingeniería, los modelos CAD, los programas CNC, etc.

Factores clave que afectan el costo de producción en serie

Estos son algunos de los factores clave que afectan al coste de la producción en serie:

Selección de Materiales

La selección de materiales afecta a todas las etapas de la fabricación.

• El coste de la materia prima varía según el material. Por ejemplo, el titanio es mucho más caro que el aluminio.
• La maquinabilidad de cada material es diferente, lo que afecta al coste de producción.
• Luego están los costos de las herramientas y la relación entre la utilización del material y el desperdicio.

Requisito de tolerancia

Las tolerancias de las piezas se diseñan generalmente en función de la sensibilidad de la aplicación. Las piezas destinadas a aplicaciones críticas, como las aeroespaciales o las quirúrgicas, suelen tener tolerancias muy ajustadas. Estas tolerancias estrictas implican mayor tiempo de mecanizado, por lo que el coste de producción en serie aumenta directamente.

Diseño de la Pieza

La geometría de la pieza es un factor fundamental para determinar el coste de producción en serie. Es una regla sencilla: una geometría simple facilita el mecanizado, por lo que el coste de producción en serie se reduce.

Configuración y herramientas

Los programas de mecanizado CNC y las herramientas que se utilizarán durante el proceso de fabricación se seleccionan en función del material de la pieza, el plano y las tolerancias requeridas. La configuración y el utillaje son diferentes para los metales Al y Ti debido a su maquinabilidad.

Errores comunes antes de pasar a la producción en serie

Si no se corrigen los errores antes de pasar a la producción en serie, pueden producirse grandes fallos. Es importante corregir estos errores antes de pasar a la producción en serie:

No verificar el diseño

Cuando los diseños no se verifican antes de pasar a la producción en serie:

1. Los pequeños errores se convierten en grandes problemas de producción.
2. A menudo se ignoran las limitaciones de fabricación.
3. El coste de modificar el diseño posteriormente se vuelve muy elevado.
4. Resulta difícil mantener la consistencia de la calidad.

Por eso, es fundamental realizar una verificación adecuada del diseño antes de iniciar la producción en serie.

Ignorar el diseño para la fabricabilidad

El diseño para la fabricación cierra la brecha entre lo que se diseña y lo que se puede fabricar de forma consistente en la producción en serie. Ignorar el DFM conlleva a:

• Aumento del coste de fabricación
• Reducción en el mantenimiento de la consistencia de la calidad.
• Mayor desgaste de la herramienta y mayor carga de la máquina.
• Plazos de entrega más largos

Para evitar estos problemas, es mejor no ignorar el diseño teniendo en cuenta la facilidad de fabricación.

Versión de dibujo inconsistente

Si distintas personas trabajan con diferentes versiones del mismo plano de ingeniería, esto puede generar confusión, errores y defectos de producción. En resumen, es un error modificar el diseño; no todos reciben la misma información actualizada.

¿Cómo elegir un proveedor para piezas CNC de producción en serie?

Antes de elegir un proveedor para la producción en serie, conviene tener en cuenta los siguientes consejos:

Comprobar la capacidad de la máquina CNC

Verifique si la maquinaria, las habilidades y los procesos del proveedor son capaces de producir piezas de forma constante con la calidad, la cantidad y la tolerancia requeridas a gran escala.

Evaluar los procesos de control de calidad

Compruebe si el proveedor dispone de las herramientas necesarias para los procesos de control de calidad, ya que este punto es muy importante para el rendimiento y la seguridad de la pieza durante su aplicación.

Confirmar experiencia de producción repetida

Dado que la producción en serie consiste en fabricar las mismas piezas en cuanto a diseño, especificaciones, etc., es importante verificar primero si el proveedor ha producido piezas similares o idénticas con éxito en lotes anteriores en varias ocasiones.

Plazo de entrega de la revisión

Los retrasos en la producción en masa afectan la correcta planificación del inventario y la demanda. Para evitar cualquier efecto negativo, es mejor revisar el plazo de entrega con el proveedor antes de elegirlo para la producción en serie de proyectos de mecanizado CNC.

Conclusión

Generalmente, la producción en serie se emplea cuando se requiere fabricar piezas idénticas con el mismo diseño y especificaciones. Las máquinas CNC siguen siendo la opción preferida en la producción en serie debido a su capacidad para mecanizar cualquier material de manera eficiente mediante sus operaciones de mecanizado automático. Durante la producción en serie, se realiza una inspección del primer artículo, seguida de una inspección de muestras, trazabilidad y control de versiones. Algunos aspectos, como las capacidades de mecanizado CNC del proveedor, su experiencia previa y el plazo de entrega, deben verificarse cuidadosamente antes de elegir un proveedor para la producción en serie.

Para proyectos que pueden pasar de prototipo a producción en lotes pequeños o repetida, Tuofa ofrece soporte flexible de mecanizado CNC con selección de materiales, planificación de procesos, acabado superficial, inspección y coordinación de embalaje. En lugar de tratar cada pedido como un trabajo único, ayudamos a nuestros clientes a construir un camino más estable desde la validación inicial hasta la producción repetible de piezas CNC.

Preguntas Frecuentes

¿La producción en serie es lo mismo que la producción en masa?

La respuesta es no.

• La producción en serie se refiere a la fabricación de piezas en lotes repetidos, con posibles variaciones entre lotes.
• La producción en masa se refiere a la producción continua, de muy alto volumen y altamente estandarizada de piezas.

¿Puede la producción en serie ser de bajo volumen?

Sí, porque la producción en serie no se define por el volumen, sino más bien por la repetición en lotes. Se produce una cantidad definida por lote, que puede ser pequeña o grande.