Fabricación de pequeñas series - 3DEXPERIENCE Make

Fabricación de pequeñas series - Guía para principiantes

La fabricación de pequeñas series es un método flexible y fiable que supera el coste y la falta de personalización asociados a la producción en masa.

Introducción a la fabricación de pequeñas series

La fabricación de pequeñas series se centra en la fabricación de muchos productos diferentes en bajas cantidades. Da prioridad a la variación, la agilidad y la capacidad de reaccionar rápidamente a las oportunidades.

Es lo contrario de la fabricación de grandes volúmenes, en la que el objetivo es fabricar un gran número de productos idénticos. 

La fabricación en lotes pequeños no es un concepto nuevo, pero las restricciones de las técnicas de producción manual siempre han limitado su uso. Los avances en el diseño asistido por ordenador, el mecanizado automatizado y la impresión en 3D han superado estas limitaciones al ofrecer mayor velocidad, flexibilidad y control.

Estas tecnologías, cada vez más asequibles, están ayudando a las empresas a producir bienes en volúmenes reducidos que pueden adaptarse y personalizarse fácilmente en respuesta al rápido mundo actual.

La fabricación en pequeñas series ha sido tradicionalmente favorecida por las pequeñas empresas y los artesanos, en gran medida porque no podían permitirse la elevada inversión en maquinaria y edificios que requiere la producción en masa.

Ahora, las grandes empresas se están pasando a las ventajas de la fabricación en pequeñas series. El método se ajusta a la tendencia creciente de establecer múltiples minifábricas cerca de los clientes en lugar de servir al mundo desde una megafábrica centralizada.

Esta guía le ayudará a comprender:

  • ¿Qué es la fabricación en pequeñas series? 
  • ¿En qué se diferencia la fabricación de pequeñas series de la fabricación de grandes volúmenes? 
  • ¿Qué herramientas se utilizan habitualmente en la fabricación de pequeñas series?
  • ¿Cuáles son las ventajas de la fabricación de pequeñas series? 
  • ¿Cuáles son las limitaciones de la fabricación de pequeñas series?

¿Qué es la fabricación de pequeñas series?

La fabricación de pequeñas series, también denominada producción de pequeñas series o producción rápida, aprovecha las modernas tecnologías de alta velocidad para satisfacer rápidamente la demanda de los clientes. Los plazos de entrega más cortos y los tamaños de lote más pequeños reducen el riesgo de quedarse con un inventario o un equipo de producción obsoletos en caso de que cambien esas demandas.

Las tecnologías más comunes utilizadas en la fabricación de pequeñas series incluyen la fabricación aditiva (o impresión industrial en 3D), el software de diseño asistido por ordenador (CAD), el mecanizado de control numérico por ordenador (CNC), el moldeo por inyección y el corte por láser. 

La velocidad, la flexibilidad y el control que proporcionan estas herramientas permiten que la fabricación se realice de forma rápida y rentable. En muchos casos, el coste de fabricar un producto es el mismo que el de fabricar 100, independientemente de su complejidad. Esto permite a las empresas mantener sus costes de funcionamiento bajos y los plazos de entrega cortos, sin dejar de suministrar artículos únicos y personalizados de forma rápida y eficaz. 

La fabricación de pequeñas series también puede ser una parte importante del proceso de desarrollo. Las empresas pueden lanzar al mercado una primera tirada limitada de productos y utilizar la información resultante para mejorar el siguiente lote de productos, potencialmente más grande. Los fabricantes pueden hacer esto varias veces en rápida sucesión gracias a la eficiencia obtenida con las técnicas de producción rápida.

¿En qué se diferencia la fabricación de pequeñas series de la fabricación de grandes volúmenes?

La fabricación de grandes volúmenes ha contribuido a mejorar la producción de las fábricas, la consistencia de los productos, la seguridad de los trabajadores y la asequibilidad de una amplia gama de productos. Sin embargo, su mayor fortaleza es también su mayor debilidad. 

La producción en masa se realiza en enormes fábricas llenas de máquinas, trabajadores y materias primas. Estos edificios requieren mucho espacio, consumen grandes cantidades de energía y son caros de instalar y operar. 

Para ser rentables, estas fábricas crean un número muy elevado de productos estandarizados. Cuando los volúmenes de producción aumentan, el coste por unidad disminuye. Esto se debe a que las empresas pueden repartir los costes entre un número mucho mayor de productos, lo que se conoce como "economías de escala". 

Una vez que los fabricantes han producido estos bienes, suelen almacenarlos en un depósito hasta que se venden, lo que puede llevar semanas o meses. Si la demanda se desvanece, es posible que tengan que venderlos con descuento o deshacerse de ellos. Todo ello añade costes adicionales y merma los márgenes de beneficio. 

Estas limitaciones, unidas a la creciente demanda de productos personalizados, han animado a las empresas a adoptar estrategias alternativas como la fabricación de pequeñas series. 

Además, no tiene por qué ser una opción cualquiera. Las empresas pueden aprovechar las ventajas de la fabricación de grandes volúmenes y de pequeñas series al mismo tiempo.

¿Qué herramientas se utilizan habitualmente para la fabricación de pequeñas series?

  • IMPRESORES 3D

La impresión 3D, a veces denominada fabricación aditiva, engloba una serie de procesos y técnicas, todos los cuales implican la deposición de un material en múltiples capas finas para crear una forma. 

El plástico y el metal son los materiales más utilizados en la impresión 3D, pero algunos fabricantes también utilizan ciertas cerámicas, composites, resinas y ceras para aplicaciones especializadas. 

Todo el proceso se controla por ordenador, lo que hace de la impresión 3D un método rentable y eficaz para crear objetos de casi cualquier forma o geometría. Hoy en día, la tecnología se utiliza para producir modelos y pruebas de concepto hasta objetos acabados.

Los largos tiempos de impresión y los altos costes de preparación hacen que las impresoras 3D no sean adecuadas para la producción en masa, pero son ideales para la fabricación de pequeñas series.

  • MÁQUINAS CNC

Las máquinas CNC están muy automatizadas y utilizan programas informáticos para controlar el movimiento preciso de las herramientas y los materiales. Algunos ejemplos comunes son las cortadoras de plasma, láser y agua, las fresadoras y taladradoras, los tornos, las fresadoras y las máquinas de descarga eléctrica. Los materiales más utilizados son el metal, la madera, el plástico denso y los composites.

Ningún otro método de fabricación puede producir piezas metálicas con tanta rapidez, consistencia y fiabilidad como el mecanizado CNC. Una vez que el operario ha programado una máquina CNC, ésta puede fabricar piezas en cualquier cantidad y todas ellas serán idénticas.

Las máquinas CNC pueden adaptarse a una gran variedad de materiales y procesos, y las máquinas multifunción y los cambiadores automáticos de herramientas añaden aún más flexibilidad. Los operarios también pueden reprogramar las máquinas de forma rápida y sencilla para fabricar un producto completamente nuevo, lo que las hace ideales tanto para la producción de bajo volumen como para la producción en masa.

El nivel de automatización en el mecanizado CNC de metales significa que un operario cualificado puede supervisar varias máquinas. Además, la mayor calidad y precisión que ofrece el mecanizado automatizado ayuda a reducir la tasa de desechos del fabricante. Todos estos atributos hacen que las máquinas CNC sean muy adecuadas para la fabricación de pequeñas series

  • MÁQUINAS DE MOLDEO POR INYECCIÓN RÁPIDA

En el moldeo por inyección rápida, los gránulos de plástico fundidos se introducen en una cavidad de molde calentada mediante un tornillo mecánico, aire comprimido o fuerza centrífuga. A continuación, el molde se sujeta y se enfría para que el plástico se endurezca hasta alcanzar su forma final.

Los fabricantes suelen utilizar estas máquinas en la fabricación de pequeñas series, a pesar del largo proceso de fabricación de moldes individuales. Esto se debe a que, una vez configuradas, las máquinas pueden producir muchos productos de forma muy rápida y constante.

Se ahorra tiempo al fabricar los moldes de aluminio en lugar de los de acero que se suelen utilizar. Los moldes de aluminio carecen de la longevidad de los de acero, pero las empresas pueden producirlos mucho más rápidamente. Además, son lo suficientemente duraderos como para soportar varios miles de prensados y seguir produciendo la calidad de acabado necesaria.

 

¿Cuáles son las ventajas de la fabricación de pequeñas series?

La fabricación de pequeñas series supera muchos de los retos inherentes a la producción en masa:

  • FOOTPRINT 

La fabricación de pequeñas series no requiere fábricas enormes y todos los costes que conllevan. Tradicionalmente, los centros de producción han estado situados lejos de los clientes debido a su necesidad de espacio, trabajadores y materias primas. 

Las tecnologías y herramientas utilizadas en la fabricación de pequeñas series son más compactas y requieren un espacio mucho menor. Esto permite acercar la producción al lugar donde se encuentra la demanda. También significa que las fábricas pueden establecerse de forma rápida, fácil y asequible, e incluso trasladarse en caso de necesidad.

  • TIEMPO DE COMERCIALIZACIÓN

La fabricación de pequeñas series utiliza la flexibilidad, el control y la automatización de la tecnología moderna para agilizar el proceso desde el pedido inicial hasta la entrega final. Por ejemplo, una impresora 3D no requiere que los operarios fabriquen herramientas específicas antes de comenzar la producción. A diferencia de, por ejemplo, una máquina de moldeo por inyección. 

Además, la mayoría de los productos fabricados se transportan por mar. Esto añade muchas semanas a los plazos de entrega y el mal tiempo puede añadir más retrasos. También es probable que sea necesario el transporte por tierra para que las mercancías lleguen a su destino final. Al situar la producción más cerca de los clientes, la fabricación en pequeñas series ofrece la posibilidad de reducir el plazo de entrega de dos meses a 24 horas.

  • PERSONALIZACIÓN 

La fabricación en pequeñas series permite a las empresas realizar cambios después de cada tirada, o incluso durante la misma, en función de la maquinaria que utilicen. También pueden aplicar los comentarios de los clientes en el siguiente lote de productos, lo que les ayuda a sentirse más conectados con los procesos y al fabricante a obtener información valiosa.  

Las empresas que operan en nichos de mercado, aunque lucrativos, que a menudo son ignorados o pasados por alto por los fabricantes en masa, suelen utilizar técnicas de fabricación en pequeñas series.

  • AHORRO DE COSTES 

La fabricación en pequeñas series elimina la necesidad de hacer, almacenar y gestionar el exceso de inventario. Esto libera dinero para actividades de mayor valor añadido, como marketing, contratación, formación, nuevas herramientas y desarrollo de productos. Cuando las empresas se centran en reducir los costes y mejorar la producción, adoptar un modelo de fabricación en pequeñas series puede ser una estrategia rentable. 

  • INNOVACIÓN DE PRODUCTOS 

Ser capaz de producir de forma rápida y asequible un pequeño lote proporciona la flexibilidad necesaria para probar nuevos productos sin necesidad de invertir en la fabricación a gran escala. Como resultado, el tiempo, los costes y los riesgos del desarrollo de nuevos productos se reducen, mientras que la probabilidad de que tengan éxito aumenta.

Además, la fabricación de pequeñas series permite a las empresas lanzar rápidamente productos al mercado y utilizar la información resultante para mejorar el siguiente lote de productos.

  • BAJO RIESGO 

Con las grandes series de producción, los fabricantes corren el riesgo de que las existencias se queden sin vender si la demanda cae repentinamente. La fabricación de pequeñas series elimina gran parte de este riesgo porque, con esta estrategia, los fabricantes sólo fabrican productos en volúmenes reducidos. Si la demanda cae, un producto completamente nuevo o modificado puede entrar en producción con un retraso mínimo. 

La fabricación de pequeñas series también significa que los ingenieros pueden identificar los problemas de producción y resolverlos sin el riesgo de fabricar miles de artículos defectuosos con un gran gasto.

¿Cuáles son las limitaciones de la fabricación de pequeñas series?

  • ALTOS COSTES DE PUESTA EN MARCHA 

Los equipos como las máquinas de inyección rápida y CNC, especialmente los modelos más nuevos, son más caros que los equipos manuales. Aunque los precios están bajando a medida que aumenta la demanda de máquinas. 

Además del coste de compra inicial, estas máquinas requieren refrigerante, herramientas y mantenimiento periódico. El coste de las reparaciones también puede ser elevado en función de la pieza que haya que sustituir y a menudo debe hacerlo un ingeniero cualificado.

  • VOLUMEN DE PRODUCCIÓN 

El principal factor que define la fabricación de pequeñas series es la existencia de pequeñas series de producción. Los fabricantes pueden aumentar gradualmente el tamaño de estas series en respuesta a la demanda de los clientes, pero si ésta aumenta con demasiada rapidez, es poco probable que puedan ampliar la línea de producción lo suficientemente rápido como para satisfacerla. Esto puede dar lugar a que los competidores intervengan para satisfacer la demanda.

  • COSTE POR UNIDAD

La fabricación de pequeñas series casi siempre tendrá un coste por unidad más elevado que la producción en masa, debido a las economías de escala que conlleva.

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