El proceso productivo

 Impresoras 3D

Factores a tener en cuenta durante el diseño

• Facilidad de montaje y desmontaje

Es importante tener en cuenta la facilidad para montar y desmontar el producto debido a la gran cantidad de piezas que componen el producto. 

• Proceso de fabricación 

Se deben conocer todos los procedimientos para fabricar las piezas del producto para poder elegir la mas sencilla.

• Ergonomía

Es importante a la hora de adaptarse al cliente. El producto tiene que ser lo mas cómodo posible a la hora de utilizarse por el comprador

• Estética agradable

Debe ser algo simple y adaptado a los gustos del comprador al que va dirigido.

• Resistencia

El producto deberá resistir mínimo hasta que ya no se pueda hacer mas uso de el.

• Normalización

Debe cumplir todas las normas necesarias para poder salir al mercado y tener una certificación

Proyecto Técnico

El proyecto técnico constara de: 

1. Una memoria (Constructiva y Descriptiva)
2. Un pliegue de condiciones 
3. Los planos del producto
4. El presupuesto
5. Otros aspectos para la elaboración del producto

• Memoria Descriptiva

Ubicación: Fabrica situada en Alemania, Múnich

Normativa: El producto se ve afectado por la normativa de estandarización de Alemania (DIN) y por normativa de estandarización internacional (ISO)

Objetivos: Los principales objetivos de una impresora 3D son: Reducir el tiempo necesario para producir el prototipo de un producto y poder fabricar cualquier tipo de objeto en 3D a base de plástico/resina 

Empresa: EOS e-Manufacturing

Características generales (Link): 

    - La complejidad no eleva el costo

    - La variedad es gratis

    - No precisa de embalaje

    - Espacio de diseño ilimitado

    - Menos residuos

      

• Memoria Constructiva

Materiales utilizados en la fabricación:

Estructura y marco: Las impresoras 3D suelen estar construidas con materiales como aluminio, acero inoxidable, acrílico, plástico reforzado con fibra de vidrio y otros polímeros resistentes. Estos materiales proporcionan la rigidez y estabilidad necesarias para el funcionamiento de la impresora.

Ejes y guías: Para el movimiento preciso de los componentes de la impresora, se utilizan varillas roscadas, guías lineales y rodamientos de bolas. Estos componentes suelen estar hechos de acero o aleaciones de aluminio.

Extrusores: Los extrusores son responsables de fundir y depositar el material de impresión. Los componentes del extrusor, como el cuerpo del extrusor y el mecanismo de avance del filamento, pueden estar hechos de acero inoxidable, aleaciones de aluminio y algunos componentes de teflón de alta temperatura.

Plataformas de impresión: Las plataformas de impresión, donde se deposita el objeto impreso, a menudo están fabricadas con vidrio, aluminio o materiales flexibles.

Mecanismos de movimiento: Los motores y sistemas de movimiento de una impresora 3D pueden utilizar componentes de acero, aluminio y plástico.

Componentes electrónicos y cables: Los componentes electrónicos y los cables en el interior de la impresora 3D están hechos de materiales estándar utilizados en la electrónica, como placas de circuito impreso (PCB), cables de cobre y conectores.

• Pliegue de condiciones

Objetivo y Alcance: Este pliego de condiciones tiene como objetivo establecer los estándares y requisitos para la fabricación de impresoras 3D de alta calidad.

Especificaciones Técnicas:

• Dimensiones
• Capacidad de impresión
• Tipos de materiales compatibles
• Velocidad de impresión
• Otras características técnicas

Materiales y Componentes:

• Estructura y marco: Los marcos de las impresoras deberán estar fabricados en aluminio de alta calidad.
• Extrusores: Los extrusores deberán estar hechos de acero inoxidable y teflón de alta temperatura.
• Plataformas de impresión: Las plataformas deberán ser de vidrio templado.
• Mecanismos de movimiento: Se utilizarán varillas roscadas de acero y guías lineales de alta calidad.
• Componentes electrónicos: Los componentes electrónicos deberán cumplir con las normativas y estándares de seguridad aplicables.

Proceso de Fabricación:

• El proceso de fabricación incluirá las siguientes etapas: corte, mecanizado, soldadura, ensamblaje electrónico, calibración y pruebas.
• Se seguirán las mejores prácticas de fabricación para garantizar la calidad y la consistencia en cada etapa del proceso.

Control de Calidad:

• Se llevarán a cabo inspecciones visuales y pruebas funcionales en cada impresora 3D antes de su envío.
• Se mantendrán registros detallados de todas las pruebas y controles de calidad realizados.

Atribuciones y Responsabilidades:

• El departamento de ingeniería será responsable del diseño y la especificación técnica.
• El departamento de producción será responsable de la fabricación y el ensamblaje.
• El departamento de control de calidad realizará las pruebas y garantizará que se cumplan los estándares.

Requisitos Legales y Normativas:

• Las impresoras 3D deberán cumplir con todas las leyes y regulaciones de seguridad aplicables.
• Deberán obtenerse las certificaciones necesarias para la venta y distribución de las impresoras.

Subcontratación:

• No se permitirá la subcontratación de ninguna etapa crítica del proceso de fabricación sin la aprobación previa del departamento de control de calidad.

Plazos y Cronograma:

• El cronograma de fabricación tendrá fechas de entrega estimadas para cada lote de impresoras.

Documentación y Registros:

• Se mantendrán registros detallados de cada impresora fabricada, incluyendo datos de producción y pruebas.

Aprobación y Revisiones:

• Este pliego de condiciones será aprobado por el departamento de control de calidad y revisado anualmente o cuando sea necesario.

Garantía y Servicio Posventa:

• Se ofrecerá una garantía de un tiempo limitado para todas las impresoras 3D fabricadas. Se proporcionará servicio posventa para reparaciones y reemplazos en caso de defectos.

• Planos

• Presupuesto

Costo de Materias Primas:

• Estructura y marco (aluminio, acero inoxidable, otros): 50$ por unidad
• Extrusores y componentes relacionados: 40$ por unidad
• Plataforma de impresión y superficies (vidrio, PEI, otros): 25$ por unidad
• Mecanismos de movimiento (varillas roscadas, guías lineales, motores): 35$ por unidad
• Componentes electrónicos (placas de circuito impreso, sensores, cables): 70$ por unidad

Costos de Mano de Obra:

• Salarios de los trabajadores de producción: 8$ por hora,¡.
• Ingenieros y personal técnico: 10$ por hora 

Otros Gastos:

• Gastos generales de la fábrica: 5$ por unidad 
• Costos de envío y embalaje: 2.5$ por unidad
• Gastos de control de calidad: 5$ por unidad

Costos de Pruebas y Calibración:

• Equipamiento de pruebas y calibración: 8$ por unidad
• Horas de trabajo para pruebas y calibración: 5$ por unidad

Costos de Garantía y Servicio Posventa:

• Reserva para garantía y servicio posventa: 150$ por unidad

Margen de Beneficio:

• Margen de beneficio deseado (%): 65%

Precio Unitario (antes de impuestos y margen de beneficio):

• Precio Unitario = (Costo de Materias Primas + Costos de Mano de Obra + Otros Gastos + Costos de Pruebas y Calibración + Costos de Subcontratación) por unidad.

Precio Final (incluyendo margen de beneficio):

• Precio Final = Precio Unitario + (Margen de Beneficio * Precio Unitario).

Fases Prototipo

Definición de Objetivos y Requisitos del Prototipo:

• Identificar claramente los objetivos del prototipo, como probar una nueva característica o verificar la viabilidad de un diseño.
• Establecer los requisitos específicos que debe cumplir el prototipo, como dimensiones, resolución, velocidad de impresión, compatibilidad de materiales.

Diseño del Prototipo:

• Crear un diseño detallado del prototipo de la impresora 3D. Esto incluye la disposición de los componentes, la elección de materiales y la especificación de los sistemas de movimiento y extrusión.
• Utilizar software de diseño asistido por computadora (CAD) para crear modelos 3D del prototipo.

Selección de Componentes:

• Identificar y seleccionar los componentes específicos que se utilizarán en el prototipo, como motores, rodamientos, extrusores, placas de circuito impreso (PCB), sensores.

Construcción del Prototipo:

• Ensamblar físicamente el prototipo siguiendo el diseño creado anteriormente.
• Soldar, cablear y conectar todos los componentes de acuerdo con las especificaciones.

Programación y Configuración:

• Programar el firmware necesario para el funcionamiento de la impresora 3D, incluyendo la configuración de los parámetros de movimiento, temperatura y control de extrusión.
• Realizar pruebas iniciales para verificar que el prototipo se comunique correctamente con los componentes electrónicos.

Calibración Inicial:

• Realizar una calibración inicial de la impresora 3D para garantizar que los movimientos sean precisos y que la plataforma de construcción esté nivelada correctamente.
• Ajustar los parámetros de impresión según sea necesario.

Pruebas Funcionales:

• Ejecutar una serie de pruebas funcionales en el prototipo para evaluar su rendimiento y capacidad para cumplir con los requisitos establecidos.
• Esto incluye la impresión de objetos de prueba para evaluar la calidad de impresión y la detección de posibles problemas.

Iteración y Mejoras:

• Basándose en los resultados de las pruebas, realizar iteraciones en el diseño y la configuración del prototipo para abordar cualquier problema o mejorar el rendimiento.
• Puede ser necesario repetir varias veces este proceso de iteración hasta lograr un prototipo satisfactorio.

Documentación del Prototipo:

• Registrar todos los cambios realizados durante la fase de prototipo, incluyendo diseños actualizados, configuraciones y resultados de pruebas.

Informe de Resultados y Toma de Decisiones:

• Elaborar un informe detallado que resuma los resultados de las pruebas y las decisiones tomadas durante la fase de prototipo.
• Utilizar este informe para tomar decisiones sobre si avanzar hacia la producción o realizar más iteraciones de prototipado.

Preparación para la Producción:

• Si el prototipo cumple con los requisitos y estándares deseados, se procederá a la fase de preparación para la producción en masa.

Normas

ISO/ASTM 52900:2015 - "Additive manufacturing - General principles - Terminology."

Esta norma establece una terminología común y definiciones relacionadas con la fabricación aditiva, que es el proceso de construcción de objetos tridimensionales mediante la adición de material capa por capa. Esto incluye términos relacionados con tecnologías de impresión 3D, materiales utilizados, procesos, parámetros de fabricación y más.

ISO 52910:2020 - "Additive manufacturing - Design - General principles." 

Esta norma establece principios generales para el diseño de piezas y productos que se fabricarán mediante procesos de fabricación aditiva, como la impresión 3D. Proporciona directrices sobre la optimización del diseño para aprovechar al máximo las ventajas de la fabricación aditiva, como la geometría compleja y la reducción de peso.

Aplicación de ISO 9001 a EOS e-Manufacturing

Comprensión de la Organización y su Contexto:

• Identificación de las partes interesadas clave, incluyendo clientes, empleados, proveedores y reguladores.
• Análisis del entorno competitivo y las tendencias del mercado en la fabricación de impresoras 3D.

Liderazgo y Compromiso de la Dirección:

• Nombrar un equipo de gestión de calidad encabezado por un responsable de calidad.
• Definir la política de calidad y los objetivos relacionados con la satisfacción del cliente, la calidad del producto y la mejora continua.

Planificación:

• Establecer un plan de calidad que defina los procesos de fabricación, los controles de calidad y las métricas de rendimiento.
• Identificar los riesgos y oportunidades relacionados con la calidad de los productos.

Soporte:

• Proporcionar formación y recursos para el personal involucrado en la fabricación.
• Garantizar la disponibilidad de infraestructura y recursos adecuados.

Operación:

• Establecer procedimientos operativos estándar (SOP) para la fabricación de impresoras 3D.
• Implementar controles de calidad en cada etapa del proceso de fabricación.

Evaluación del Desempeño:

• Monitorear regularmente el rendimiento de la calidad mediante inspecciones, pruebas y seguimiento de quejas de clientes.
• Realizar auditorías internas para evaluar el cumplimiento de los procedimientos y estándares.

Mejora:

• Utilizar datos de rendimiento para identificar áreas de mejora.
• Realizar acciones correctivas y preventivas para abordar problemas y prevenir su recurrencia.

Relaciones con los Clientes:

• Establecer canales de comunicación efectivos con los clientes para recibir retroalimentación y sugerencias.
• Responder de manera oportuna a las quejas de los clientes y buscar soluciones satisfactorias.

Resultados:

• Medir y evaluar el cumplimiento de los objetivos de calidad y la satisfacción del cliente.
• Utilizar los resultados para tomar decisiones y continuar mejorando los procesos de fabricación.

Esta aplicación de la norma ISO 9001 ayudaría a "EOS e-Manufacturing" a establecer un sistema de gestión de calidad sólido, centrado en la satisfacción del cliente y la mejora continua de sus procesos de fabricación de impresoras 3D. La empresa podría obtener la certificación ISO 9001 como prueba de su compromiso con la calidad y la excelencia en la fabricación de sus productos.

Análisis de Mercado

Al analizar el mercado circundante para las impresoras 3D, es importante considerar varios factores para determinar si existe equilibrio o si hay fallos en el mercado. Estos son algunos aspectos relevantes a tener en cuenta:

Oferta y demanda: El equilibrio en el mercado de las impresoras 3D depende de la relación entre la oferta y la demanda. Si la oferta de impresoras 3D es adecuada para satisfacer la demanda de los consumidores, podría haber un equilibrio en el mercado. Sin embargo, si la oferta es insuficiente o excesiva en comparación con la demanda, podría haber desequilibrios.

Competencia: La presencia de competidores en el mercado también puede influir en el equilibrio. Si hay múltiples empresas que ofrecen impresoras 3D de calidad similar a precios competitivos, es más probable que exista un equilibrio en el mercado. Por otro lado, si hay una falta de competencia o si una empresa tiene un dominio significativo en el mercado, podría haber fallos en el mercado.

Precios: Los precios de las impresoras 3D pueden ser un indicador importante para evaluar el equilibrio del mercado. Si los precios son estables y reflejan el valor real de las impresoras 3D, es probable que exista un equilibrio. Sin embargo, si los precios son excesivamente altos o bajos en comparación con el valor percibido de las impresoras 3D, podría indicar fallos en el mercado, como la existencia de monopolios o competencia desleal.

Innovación y tecnología: La evolución tecnológica y la innovación en el mercado de las impresoras 3D también pueden influir en el equilibrio. Si hay avances constantes en la tecnología de impresión 3D y nuevas características o mejoras se introducen regularmente en el mercado, es más probable que exista un equilibrio. Por otro lado, si la falta de innovación o la falta de avances tecnológicos significativos limita las opciones disponibles para los consumidores, podría haber fallos en el mercado.

Es importante tener en cuenta que el análisis del mercado circundante para las impresoras 3D puede variar según la ubicación geográfica y el contexto específico.

Envase del producto

Tamaño y Forma del Envase:

• El envase debe ser lo suficientemente grande como para acomodar la impresora 3D y sus accesorios, como cables y herramientas, de manera segura y protegida.
• Se recomienda un diseño rectangular o cuadrado para aprovechar al máximo el espacio interior y facilitar el almacenamiento y el transporte.

Material del Envase:

• El material debe ser resistente y duradero para proteger la impresora 3D contra daños durante el envío.
• El cartón corrugado es una opción común, ya que es robusto y se puede personalizar fácilmente con impresiones y logotipos de la marca.

Diseño Gráfico:

• El envase debe incluir un diseño gráfico atractivo y que refleje la identidad de la marca. Esto puede incluir el logotipo de la empresa, imágenes de la impresora 3D y gráficos relacionados con la tecnología.
• También se pueden incluir imágenes de productos impresos con la impresora 3D para ilustrar sus capacidades.

Información del Producto:

• El envase debe contener información clave sobre el producto, como el nombre del modelo, características destacadas, especificaciones técnicas y ventajas de la impresora 3D.
• Se deben incluir instrucciones para abrir y montar el producto de manera segura.

Protección Interior:

• El interior del envase debe contener materiales de protección, como espuma, cartón o bolsas de aire, para amortiguar y proteger la impresora 3D durante el transporte.
• Los componentes internos, como la plataforma de impresión y el cabezal de impresión, deben estar sujetos de manera segura para evitar movimientos y daños.

Asas y Accesibilidad:

• Se pueden incorporar asas en los lados del envase para facilitar el transporte.
• Es importante que el envase se pueda abrir y cerrar de manera segura y rápida para acceder al producto y volver a empaquetarlo si es necesario.

Sostenibilidad:

• Considera la sostenibilidad en el diseño del envase utilizando materiales reciclables y fomentando el reciclaje del envase una vez que se haya utilizado.

Etiquetas y Marcado:

• Asegura que el envase incluye etiquetas con información logística, como el código de barras y el número de serie, para facilitar el seguimiento y la gestión del inventario.

Pruebas de Impacto:

• Antes de lanzar el envase al mercado, somételo a pruebas de impacto y transporte para asegurarte de que cumple con los estándares de protección necesarios.

Economía Circular

Bibliografía:

Estas son algunas paginas que he usado para sacar la información:

https://www.3dnatives.com/es/

https://3dprintingindustry.com/

https://3dprinterchat.com/faq3dprinting/