TEMA I

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TEMA I
INTRODUCCION A PROCESOS DE MANUFACTURA II
INTRODUCCION 
La ciencia, ingeniería y tecnología de los procesos y sistemas de manufactura continúan avanzando con rapidez a escala global y con un efecto importante en las economías de todas las naciones.
Manufactura, en un sentido amplio, es el proceso de convertir materias primas en productos. También comprende las actividades en que el propio producto fabricado se utiliza para elaborar otros productos.
Número de Partes de algunos Productos
PRODUCTO
NUMERODE PARTES
Podadorade Pasto
300
Pianode Cola
12.000
Automóvil
15.000
Avión de Carga C-5ª
>4.000.000
Boing747-400
>6.000.000
INTRODUCCION
El nivel de manufactura de una nación se relaciona directamente con su poder económico: cuanto mayor es la actividad manufacturera de un país, mayor será el estándar de vida de su gente.
“VALOR AGREGADO”.
PRODUCTOS DISCRETOS Y PRODUCTOS CONTINUOS
La manufactura es una actividad completa, que va desde el diseño del producto, hasta el servicio post-venta al cliente.
INTRODUCCION
 Requisitos de diseño, especificaciones y normas.
Métodos económicos y amigables con el M.A.
Calidad integrado al producto.
Procesos flexibles de producción.
Evaluación constante materiales, métodos de producción e integración a las computadoras, tanto de las actividades tecnológicas como de las administrativas.
Mejora continua del proyecto.
INTRODUCCION
¿Cómo tomaría una pieza de alambre y le daría la forma de clip?
Si como propietario de una compañía recibiera una orden por 10,000 clips y otra por millones de ellos, ¿sería diferente su método de manufactura?
Tipo de material, área transversal, acabado superficial y acabado, proceso de fabricación. 
Variedad de Materiales y Forma de Sujetadores de Papel o Clips
DISEñ
Proceso de Diseño e
Ingeniería Concurrente
Ingeniería Concurrente
Todas las disciplinas involucradas en las primeras etapas del diseño con interaciones naturales evitando desperdicios de esfuerzos.
Comunicación entre funciones de ingeniería, mercado, servicios y diseño.
Este método reduce (a) cambios en el diseño y la ingeniería de producción; (b) tiempo y costos en llevar desde su diseño conceptual al mercado.
Ingeniería Concurrente (Ciclo de Vida del Producto)
Funcional (diseño).
Bien manufacturado (producción).
Bien empacado (para que llegue a salvo al usuario final o al cliente).
Durable (funciona efectivamente para el propósito destinado).
Conservable (tiene componentes que se pueden reemplazar o reparar, o a los que se puede dar mantenimiento con facilidad).
Un recurso eficiente (se puede desensamblar para reciclar los componentes).
Ejemplos de Ingeniería Concurrente
Industria automotriz y aeronáutica, aunque puede emplearse este método en empresas pequeñas y grandes.
Motores de autos redujeron en 30% el número de componentes, 25% el peso y el tiempo de manufactura en 50%.
Se precisaban modelos analíticos y físicos. 
Hoy se simplifica con el uso de CAD, CAE y CAM, que nos permite la simulación de los procesos.
Diseño, Ensamble y Desensamble
El Diseño y la Manufactura, nunca deben verse como actividades separadas.
Cada parte o componente de un producto deben diseñarse para satisfacer los requisitos y especificaciones para su manufactura económica.
El Diseño para Manufactura es un método completo de producción e integra el proceso de diseño con materiales, manufactura, ensamble, prueba y aseguramiento de la calidad.
Selección de Materiales
Aleaciones Ferrosas. Aceros al carbono, aleados, inoxidables, para herramientas: aceros rápidos, aceros indeformables, aceros al corte no rápidos.
Aleaciones No-Ferrosas. Al, Mg, Cu, Ni, Ti, Superaleaciones, etc.
Polímeros o Plásticos.
Cerámicos y Vidrios, Grafito y Diamante.
Materiales Compuestos.
Nanomateriales.
Ref. Kalpakjian, “Manufactura, Ingeniería y Tecnología”
TIPOS DE MATERIALES Y SELECCIÓN DE MATERIALES
Selección de Materiales y Propiedades de los Materiales
Tipos de Materiales. Aleaciones ferrosas, aleaciones no ferrosas, cerámicos, polímeros o plásticos, materiales compuestos y nano materiales.
Propiedades de los Materiales. Para seleccionar materiales, debemos considerar primero sus propiedades mecánicas, propiedades físicas, químicas y propiedades de manufactura.
Costo y Disponibilidad; Apariencia, Periodo de Vida y Reciclamiento.
Kalpakjian, Manufactura, Ingeniería y Tecnología. 5 Edición
Método de Ashby para la Sección de Materiales
El uso de los mapas de Ashby para la selección de los materiales sigue una filosofía de diseño en cuatro pasos:
Expresar los requisitos del diseño como una especificación del material.
Eliminar los materiales que no satisfacen las especificaciones.
Método de Ashby para la Sección de Materiales
Ordenar los materiales candidatos por su capacidad para resolver los objetivos (usando unos parámetros apropiados).
Buscar información adicional para los candidatos prometedores.
MAPAS DE
SELECCIÓN DE
MATERIALES
Selección de Procesos de Manufactura - Metales
Gran variedad de Procesos de Manufactura.
Fundición: De molde desechable y de molde permanente. 
Formado y moldeado: Laminado, forjado, extrusión, estirado o trefilado, formado de lámina, metalurgia de polvos y moldeo.
Maquinado: Torneado, mandrinado, taladrado, fresado, cepillado, escariado y rectificado, maquinado ultrasónico, maquinado químico, eléctrico y electroquímico; y maquinado por rayo de alta energía; esta categoría también incluye el micro maquinado, para producir partes de ultra precisión.
Maquinado:
Torneado, mandrinado, taladrado, fresado, cepillado, escariado y rec-tificado, maquinado ultrasónico, maquinado químico, eléctrico y electroquímico; y
FIGURA I.6
Secciones transversales de bates fabrica-dos con aluminio (parte superior) y material compósito(parte inferior).
                
 
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Introducción general
maquinado por rayo de alta energía (parte IV); figura I.7e; esta categoría tambiénincluye el
micromaquinado,
para producir partes de ultraprecisión
Selección de Procesos de Manufactura
Unión: Soldado, soldadura blanda, soldadura fuerte, unión por difusión, unión por adhesivos y unión mecánica.
Acabado: Asentado, lapidado, pulido, satinado, rebabeado, tratamiento superficial, recubrimiento y chapeado.
Selección de Procesos de Manufactura
Nanofabricación: Es la tecnología más avanzada, capaz de producir partes con dimensiones en el nivel nano (una milmillonésima); típicamente comprende procesos como técnicas de ataque, haces de electrones y rayos láser. Las aplicaciones actuales son la fabricación de sistemas micro electromecánicos (MEMS) y sistemas nano electromecánicos (NEMS), que funcionan en la misma escala que las moléculas biológicas.
Selección de Procesos de Manufactura
La selección de un proceso particular de manufactura, o de una secuencia de procesos, depende no sólo de la forma a producir, sino también de factores relativos a las propiedades de los materiales. 
Ejemplo, los materiales frágiles y duros no se pueden moldear y tampoco se les puede dar forma fácilmente, aunque se pueden fundir, maquinar o rectificar.
Cada proceso de manufactura tiene sus propias ventajas y limitaciones, capacidades de producción y costos de productos 
PROCESAMIENTO DE MATERIALES CERAMICOS
Otros aspectos a considerar
Precisión dimensional y acabado superficial. Por ej. a) las partes planas con secciones transversales delgadas no se pueden fundir de modo apropiado; (b) las partes complejas no se pueden conformar fácil y económicamente; (c) las tolerancias dimensionales y el acabado superficial obtenido en las operaciones de trabajo en caliente no pueden ser tan finas como las conseguidas en las operaciones de trabajo en frío (formado a temperatura ambiente), porque a temperaturas elevadas se presentan cambios dimensionales, distorsión y oxidación de la superficie; y (d) algunos procesos de fundición producen un mejor acabado superficial que otros, debidoa los diferentes tipos de materiales de moldeo utilizados.
Ejemplo de Algunas Manufacturas.
Los tamaños y las formas de los productos manufacturados varían ampliamente, desde unos cuantos gramos hasta toneladas, ej.
Tren de aterrizaje Boing 777; 4,3 m de H, con 3 ejes y 6 ruedas procesos forjado y maquinado.
Diámetro de una rueda de una turbina eléctrica, diámetro 4,6 m, peso 50 ton, fundición en arena.
Rotor de una turbina de vapor de 300 ton, se fabrica por forjado en caliente y maquinado 
Otros aspectos a considerar
Costos operativos y de manufactura.
Manufactura de forma neta.
Diseño y manufactura consciente del medio ambiente. 
Consecuencias de selección inapropiada de materiales y procesos.
Componentes de una Prótesis de Cadera
Diseño y Manufactura Consciente del Medio Ambiente. 
Reducir el desperdicio de materiales mediante el refinamiento del diseño del producto y la reducción de la cantidad de materiales utilizados.
Reducir el uso de materiales peligrosos en productos y procesos.
Realizar investigación y desarrollo en productos ambientalmente seguros y en tecnologías de manufactura.
Asegurar el adecuado manejo y disposición de todo desecho.
Realizar mejoras en el reciclamiento, tratamiento de residuos y reutilización de materiales
Manufactura Asistida por computadora. 
En la que se integran el software y el hardware desde la concepción del producto hasta su distribución en el mercado. Esta técnica es efectiva debido a que debe:
Responder a los rápidos cambios en la demanda del mercado y las modificaciones del producto.
Utilizar mejor los materiales, la maquinaria y el personal, y reducir inventarios.
Manufactura Asistida por computadora. 
Controlar mejor la producción y la administración de la operación total de manufactura.
La manufactura de productos de alta calidad a bajo costo.
Producción Esbelta
Es una metodología que comprende una evaluación profunda de cada una de las actividades de la compañía, a fin de minimizar el desperdicio en todos sus niveles.
 Incluyen la eficacia y efectividad de todas sus operaciones, la eficacia de la maquinaria y del equipo, el número de personas involucradas en cada operación. 
Este método continúa con un análisis completo de los costos de cada actividad, incluyendo aquéllos debidos a la mano de obra productiva y no productiva.
Manufactura Ágil
El principio detrás de la manufactura ágil es el aseguramiento de la agilidad (flexibilidad) en la empresa manufacturera, para que pueda responder rápidamente a los cambios en la demanda del producto y en las necesidades de los clientes.
Esta flexibilidad se logra mediante la gente, el equipo, el hardware y software de cómputo y los sistemas avanzados de comunicaciones.
El principio detrás de la manufactura ágil es
                
 
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Introducción general
el aseguramiento de la agilidad (de ahí la
flexibilidad 
) en la empresa manufacturera, pa-ra que pueda responder rápidamente a los cambios en la demanda del producto y en lasnecesidades de los clientes.
Aseguramiento de la Calidad y Administración de la Calidad Total
La calidad del producto es uno de los aspectos más importantes de la manufactura, ya que influye directamente en la capacidad de mercadeo del artículo y en la satisfacción del cliente. 
La calidad debe integrarse en el producto desde la etapa de diseño y a lo largo de todas las fases subsecuentes de manufactura y ensamble.
Aseguramiento de la Calidad y Administración de la Calidad Total
El control de los procesos es un factor crítico en la calidad del producto. 
Por ello, el objetivo debe ser controlar procesos, no productos.
La administración de la Calidad Total (TQM) y el aseguramiento de la calidad deben ser responsabilidad de todos los involucrados en el diseño y la manufactura de un producto.
La meta más importante es evitar defectos, más que detectar y rechazar productos defectuosos después de haberlos fabricado.
Aseguramiento de la Calidad y Administración de la Calidad Total
Métodos de Control Estadístico. 
Tres Sigma, 2700 partes defectuosas por millón. Con este nivel de control, ninguna computadora podría trabajar de manera confiable.
Seis Sigma, los defectos se reducen a sólo 3.4 por millón.
ISO 9000
Responsabilidad del Producto.
Competitividad Global y Costos de Manufactura
A partir de 1960 se desarrollan las siguientes tendencias
La competencia global aumentó rápidamente y los mercados se volvieron multinacionales y dinámicos.
Las condiciones del mercado fluctuaron ampliamente.
Los clientes demandaron productos de alta calidad, bajo costo y entrega oportuna.
La variedad de los productos se incrementó sustancialmente, por lo que se volvieron complejos y con ciclos de vida más cortos.
Kalpakjian, Manufactura, Ingeniería y Tecnología. 5 Edición
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Tendencias Futuras en la Manufactura
Materiales. Mejor control de las composiciones, pureza y defectos para reforzar sus propiedades globales y las características de manufactura, confiabilidad, vida útil y reciclamiento, mientras se mantienen bajos los costos de los materiales. Los desarrollos continúan en superconductores, semiconductores, nano materiales, nano polvos, aleaciones amorfas, aleaciones con memoria de forma (materiales inteligentes) y recubrimientos.
Tendencias Futuras en la Manufactura
Los tratamientos térmicos de los materiales se conducen con un mejor control de variables relevantes, a fin de obtener resultados más predecibles y confiables, en tanto que los métodos de tratamiento superficial avanzan con rapidez.
La simulación y el modelado en computadora siguen utilizándose ampliamente en diseño y manufactura, para optimizar procesos y sistemas de producción y predecir mejor los efectos de las variables correspondientes a la integridad del producto.
Resultado. Mejora la velocidad y eficacia del diseño y la manufactura, afecta la economía global de la producción y reduce el costo del producto.
Tendencias Futuras en la Manufactura
Sistemas de Manufactura. Los desarrollos continuos en los sistemas de control, los robots industriales, la inspección automatizada, el manejo y ensamble y la tecnología de los detectores tienen un efecto importante en la eficacia y confiabilidad de todos los procesos y equipos de manufactura. Prácticas modernas en la administración eficiente de las empresas manufactureras
Tendencias Futuras en la Manufactura
Tendencias Organizacionales.
Importancia del personal.
Promover la innovación y mejoras en la productividad relacionados con el cliente y el mercado. 
Responder rápidamente a las necesidades del mercado (flexibilidad).
Mejora continua de los procesos.
Satisfacción del cliente en una escala global.