Optimización del diseño para fabricación: cómo simplificar una estructura tubular paso a paso
En cualquier proyecto industrial, muchas de las decisiones que determinan el coste, el plazo y la calidad final se toman durante la fase de diseño. La geometría, los materiales, las uniones o el número de referencias condicionan cómo tendrá que cortarse, soldarse, montarse e inspeccionarse el conjunto.
Un diseño puede cumplir perfectamente su función en SolidWorks y, aun así, ser innecesariamente complejo de fabricar. Aplicar criterios de DFMA permite detectar esa complejidad antes de liberar el proyecto y eliminar operaciones que no aportan valor.
El siguiente ejemplo muestra seis formas de resolver un mismo bastidor tubular, ordenadas desde la alternativa más compleja hasta la más sencilla. La función y las dimensiones generales se mantienen, pero el diseño evoluciona para conseguir:
- Una unión a inglete de tres tubos, después dos y finalmente ninguno.
- Menos longitudes y referencias diferentes.
- Uniones y subconjuntos más repetibles.
- Menos componentes y operaciones de soldadura.
Seis modelos, una misma función
Los colores de los renders permiten identificar las diferentes familias de perfiles. A medida que avanza la optimización, disminuyen las variantes, se simplifican los encuentros y aumenta la repetición.
Modelo 1: unión a inglete de tres tubos
La primera alternativa cumple la función prevista, pero es la que presenta una mayor complejidad de fabricación.
La primera alternativa concentra tres tubos en una misma unión a inglete: los dos perfiles horizontales del perímetro superior y el montante vertical.
Los tres extremos deben prepararse y posicionarse correctamente para cerrar la esquina, mantener la escuadra del marco y conservar la verticalidad de la pata. Cualquier desviación en un corte afecta al ajuste de los otros componentes.
Además de exigir más precisión, esta unión concentra varias soldaduras en un mismo nodo y reduce el espacio disponible para ejecutarlas. Los perfiles superiores e inferiores también utilizan longitudes diferentes, aumentando el número de referencias de la lista de corte.
Resultado: más preparación, más ajustes y mayor complejidad de montaje.
Modelo 2: el inglete se reduce a dos tubos
En la segunda alternativa, el inglete no desaparece, pero queda limitado a los dos perfiles horizontales del marco superior. La pata se incorpora mediante una unión independiente.
Esta modificación permite separar dos operaciones. Primero puede formarse y comprobarse el marco superior; después se posicionan los montantes respecto a él.
El operario ya no necesita ajustar tres extremos angulares simultáneamente y dispone de una referencia más clara para verificar la escuadra antes de añadir las patas.
Los perfiles horizontales todavía necesitan cortes en ángulo, pero el encuentro resulta más accesible y repetible que en el primer modelo.
Resultado: se mantiene el acabado a inglete, pero se reduce la dificultad del nodo al pasar de tres tubos a dos.
Modelo 3: creación de subconjuntos
El tercer modelo conserva el inglete entre dos tubos, pero reorganiza la relación entre los perfiles horizontales y los montantes verticales.
Los marcos quedan mejor definidos antes de integrarse con las patas. De este modo, el montaje puede apoyarse en referencias geométricas más claras y no en la coincidencia simultánea de varias piezas alrededor del montante.
Esta distribución también permite valorar la fabricación de subconjuntos planos. Trabajar primero sobre un plano facilita el uso de topes, la comprobación de diagonales y el control de la escuadra.
El número total de piezas no se reduce y los ingletes todavía se mantienen. La mejora aparece en la secuencia de montaje y el control dimensional.
Resultado: mismas piezas, pero mejor posicionamiento, punteado y control de la geometría.
Modelo 4: eliminación de ingletes y reducción de referencias
La cuarta alternativa introduce dos cambios importantes: elimina los ingletes y estandariza los perfiles utilizados en los niveles superior e inferior.
Las esquinas pasan a resolverse mediante encuentros con cortes rectos. Unos perfiles actúan como elementos continuos y los demás terminan directamente contra sus caras.
Esta solución evita la preparación angular y permite utilizar las caras de los tubos como referencias de posicionamiento durante el montaje.
Los colores muestran otra mejora. La estructura pasa a resolverse principalmente mediante tres familias repetidas: montantes, perfiles longitudinales y perfiles transversales, en lugar de utilizar referencias específicas para cada zona.
Aunque el número total de piezas apenas cambia, se simplifican la lista de corte, la identificación y la preparación del material.
Resultado: sin ingletes, menos referencias y menor riesgo de errores en preparación y montaje.
Modelo 5: subconjuntos idénticos para fabricar en serie
En el quinto modelo, la estructura superior y la inferior son idénticas. Ambas comparten despiece, dimensiones, preparaciones y tipos de unión.
Esto permite fabricar los dos subconjuntos utilizando los mismos topes, útiles y controles. En lugar de preparar dos geometrías, el taller puede repetir una única operación antes de integrar los marcos con los montantes.
Los perfiles longitudinales y transversales también comparten longitudes, reduciendo las referencias y simplificando la organización del material.
La repetición permite utilizar la misma secuencia de punteado, soldadura e inspección. Esto reduce los cambios de configuración y ayuda a mantener una calidad constante entre unidades.
En series de varias estructuras, la repetición de componentes y operaciones produce una reducción acumulada de los tiempos de fabricación.
Resultado: un proceso más estable, repetible y preparado para fabricación en serie.
Modelo 6: eliminación de componentes
La última alternativa mantiene las uniones rectas y la estandarización de perfiles del modelo anterior, pero introduce una última mejora: simplifica el bastidor inferior.
Esto reduce material, peso, cortes y dos encuentros soldados. También desaparecen las operaciones asociadas a su identificación, posicionamiento, punteado, soldadura, inspección y acabado.
La eliminación solo es correcta si se comprueba que el travesaño no es necesario para soportar cargas, limitar deformaciones, fijar otros componentes o aportar rigidez. La optimización del diseño para fabricación siempre debe mantener la función y el comportamiento estructural requeridos.
Resultado: si una pieza no aporta una función necesaria, eliminarla permite reducir varias operaciones de fabricación a la vez.
La optimización empieza antes de llegar al taller
La comparación entre los seis modelos demuestra que optimizar un diseño no siempre exige modificar por completo su geometría. Simplificar una unión, repetir longitudes, estandarizar subconjuntos o eliminar un componente puede reducir cortes, soldaduras, referencias y tiempos de montaje sin alterar la función principal de la estructura.
Por eso, la optimización del diseño para fabricación debe comenzar antes de liberar los planos y siempre debe validarse frente a las cargas y condiciones reales de uso. El mejor diseño no es necesariamente el que utiliza menos piezas, sino el que emplea únicamente la complejidad necesaria para cumplir su función
¿Necesitas optimizar un diseño antes de enviarlo a fabricación?
En Acres desarrollamos soluciones industriales a medida aplicando criterios de DFMA y DTA desde las primeras fases. Analizamos piezas, uniones, tolerancias y procesos para reducir la complejidad de fabricación sin comprometer la función ni la robustez del equipo.
Con más de 75 años de experiencia industrial de grupo y más de 4.000 diseños fabricados, combinamos ingeniería, fabricación y criterio práctico para crear soluciones que funcionen tanto en el modelo 3D como en planta.
Si necesitas optimizar un diseño existente, podemos ayudarte a estudiar la solución técnica más adecuada.