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DISEÑO PARA LA MANUFACTURA Y ENSAMBLE

Por: Ximena Valencia

REDISEÑO ACOPLE MANILLAR AL EJE DE DIRECCIÓN

PRESENTACIÓN

Las bicicletas son productos conformados por un gran número de partes, es un proceso de ensamble completamente manual por lo cual los tiempos de las operaciones están directamente relacionados con la capacidad de producción de la empresa. Este es un claro ejemplo con el que puede aplicar la metodología de DFMA, ya que su objetivo es conseguir reducciones en la producción que le puedan dar al producto ventajas sobre la competencia por su eficiencia en la manufactura redundando en costos

El DFMA está orientado a hacer más eficientes los procesos ya están establecidos para lograr optimizaciones sobre el diseño o sobre el método de fabricación. Obteniendo ventaja competitiva, ya que permite entregar a los clientes productos ligeros, con eficiencias en componentes o en geometrías, entregas en menor tiempo por optimizaciones en montajes (pasar de fabricación uno a uno a fabricaciones en simultaneo), incluso el beneficio económico obtenido del DFMA se puede trasladar al cliente con un menor precio de venta.

Conclusión: El diseño industrial orientado a la manufactura requiere de metodología que aporte a la simplificación de procesos nuevos o que ya llevan tiempo en operación, inclusive este es un proceso casi infinito dónde cada vez que se analiza se encuentran nuevas oportunidades.

Disminución en el número de piezas.

Punto clave 1: Mejorar este aspecto en cualquier ensamble impacta positivamente, a menor cantidad de piezas menos manipulación, menos operatividad, menos inventario.

Este punto implica analizar la funcionalidad y calidad del producto final.

Disminución en el número de procesos.

Punto clave 2: Los procesos de ensamble en nuestro país son generalmente manuales, por lo que son lentos y poco óptimos. Intervenir la cantidad de procesos aumenta la eficiencia en las líneas de manufactura.

Optimización de Geometrías

Punto clave 3: Cuando no es posible disminuir piezas o procesos por la razón que se considere entonces aparece una opción desde el diseño de detalle y es optimizar las formas, los acoples, las referencias, uniones.

Transversalización

Punto clave 4: Cuando a un proceso o producto dentro de una línea de manufactura se le realiza una mejora u optimización no solo se beneficia el objeto de estudio sino que ese conocimiento llega directa o indirectamente como solución a otros procesos dentro de a misma empresa.

En este aspecto, la oportunidad del diseño es infinita, mientras más piezas tenga un ensamble mayor material de trabajo es posible de encontrar y mejor será la construcción.

CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO NACIONAL

La principal necesidad que satisface spiro en los consumidores es que está pensada para no estar en el mismo mercado de las bicicleteas genéricas y tampoco en las bicicletas profesionales sino que buscan lo mejor de ambos extremos, Sprio desarrolla sus propios modelos (moldes exclusivos), es decir que no utiliza marcos genéricos o de molde abierto y sus materiales como el aluminio y la fibra de carbono le permiten competir por una lado el precio frente a otras marcas con excelente desempeño.

Quien compra una bicicleta Spiro no solo compra un producto sino que se une a una familia en la que puede encontrar acompañamiento, respaldo, servicio postventa, centros de mantenimiento, asesoría personalizada.

Por su relación costo beneficio las bicicletas de ruta SPIRO han logrado una muy buena acogida en un mercado que actualmente está en crecimiento.

Imágenes recuperadas de: https://spirobicycles com/

Spriro está enfocado en la funcionalidad, comodidad y desempeño. No solo se pretende una bicicleta ruede sino que cumpla con todos los requisitos de calidad. Todos sus diseños están testeados bajo la norma ISO 4210.

Diseño exclusivo y variedad en los diseños. En Spiro es posible encontrar marcos que se ajustan a cada usuario.

Asistencia técnica y soporte post venta. Disponibilidad de repuestos y compatibilidad con las principales marcas de accesorios

ORTALEZAS

DEBILIDADES

Este sector de empresa nacional, es completamente manual, por lo que carece de concepto de manufactura y se trata más de comercialización

COMPETENCIA

Los diseños (colores y formas) son muy serios, por lo que algunos usuarios no encuentran muy atractivos los productos.

En el mercado de las bicicletas de ruta se encuentras diferentes marcas. Cabe aclarar que la manufactura de estos productos no se realiza en Colombia, se importan los componentes y se realiza el proceso de ensamble.

La diferenciación en este mercado está dada más en términos de precio y personalización.

Diseño Versátil que se ajusta a cada usuario

Ciudad

Cicloruta

Explosionado y lista de partes de una bicicleta de ruta

CRITERIOS DE ANÁLISIS

1. Manipulación de piezas y componentes

¿Podemos iniciar el ensamble de la bicicleta por cualquier parte? En realidad sí, pero debemos respetar la posición de cada una de las piezas, simplemente hay que seguir un paso a paso y tener cuidado con algunos aspectos importantes como la dirección de roscado de la contratuerca de la caja centro y los pedales, la posición de las balineras dentro de las cunas del juego de dirección, la dirección de giro de las llantas, la inclinación del manubrio y de la silla. Podemos iniciar el ensamble de la bicicleta uniendo el juego de dirección al marco, luego el juego de pedales con la caja centro, luego los radios a los rines, las manzanas, los neumáticos y las llantas y por último el sillín.

2. Composición de piezas y componentes

¿Cómo realizar el ensamble de cada pieza?

Para el ensamble del juego de dirección se instalan las cunas en el marco (1), se engrasan los rodamientos (7) y se ubican sobre las cunas, luego instalamos la potencia (4) con el expansor (5) y la horquilla (2) y por último las tuercas de ajuste. A la potencia se debe fijar el manillar (3) con el tornillo de ajuste (6). Para el ensamble de la caja centro y los pedales debemos engrasar los rodamientos (14) y el buje (15) instalar en la caja centro del marco con las tuercas de apriete (13-16) y la contratuerca (18) luego instalamos la bielas (19) y el plato (23), con su tornillo (20 (22). A las bielas se deben ins teniendo en cuenta que el pe contraria, y a estos instalarle instalación de las llantas deb (12) a las manzanas o bujes (1 llantas (10), luego ponerles lo cubiertas (9). A la llanta de at piñón (31), por último debem marco por medio de tuercas Para instalar el sillín debemo marco (1), ajustar con los torn sobre el soporte instalar la si fijación.

3. Unión de piezas y componentes

Presentaalgúntipodeuniónelensamble delabicicleta?

Estabicicletapresentadostiposdeuniones, enelmarcoylahorquillaporejemplo tienenunionespermanentes,cadaunode lostubosestásoldadoconaluminioalos demás.

Elrestodepiezaspresentauniones desmontables,porejemploladirección,el pedalier,lasllantasyelsillínpresentan uniónporroscado.

Laspartesconunionesmáscomplejasson elpedalderechoylacontratuercadelacaja centrodelpedalierpuestoquetienenrosca contrariaparaevitarquesesuelten mientrassepedalea.

4. Operaciones de ajuste

Esnecesariorealizaroperacionesdeajuste enelensambledelabicicleta?

Noeshabitual,sóloquealgunapiezavenga condefectosdefábrica,peromás recomendableescambiarlaporotraen perfectascondicionesqueretocarlas.Loque sepuedepresentarenelusodelabicicletaes quesedebarealizaroperacionesdeajuste mecánico,puesenelusocotidianodeestase desgastanlosmateriales,porejemplolos bujesyrodamientosdeladirección,las llantasylospedales,aquísedeberealizar ajustedetuercasytornillosnuevamente.

Podríamossimplificarelnúmerodepiezas usadasenlacajacentrodelospedales,pues alintegrarlasenunasolapiezaprefabricada reducimoselnúmerodepiezasparaengrase, ensambleyroscado.

5. Verificación

¿Es necesario llevar a cabo una verificación del producto?

Durante la creación de la cada una de las piezas es vital llevar a cabo la verificación directa de cada uno de los componentes con el objetivo de corregir o modificarlas, cada ciclo de corrección que se puede eliminar ofrece una ventaja inmediata en términos de tiempo y dinero para cada proceso de producción. La verificación punto a punto comprueba la correcta coordinación de cada uno de los engranajes o partes móviles como las llantas, los piñones, o la cadena, además de garantizar el correcto funcionamiento de los frenos en función del movimiento de las llantas. Las demás piezas con menor volumen se ajustan de acuerdo a la proporción de cada área de ajuste, allí se podría simplificar el número de piezas que se distribuyen en la zona del pedal o la biela.

6. Modularidad

¿Cuáles son los módulos funcionales en los que se define el producto?

Este producto está definido por varios módulos funcionales que constituyen a su correcto funcionamiento desde la fabricación, entre ellos está la verificación de los materiales para cada pieza y su ensamblaje de acuerdo a su función, la verificación previa al montaje, de manera que satisfagan la función general del producto, que en este caso es transportar.

se muestra la estructura funcional completa del producto, con sus respectivos flujos de materia, energía e información en el siguiente esquema:

¿Qué cantidad de piezas diversas tiene el producto y cuáles podrían simplificarse?

Esta bicicleta cuenta con 31 piezas y se puede encontrar gran concentración de estas en el área de la biela y el plato, entre la rueda de apriete y el protector, además de otras operaciones de montaje que influyen a generar un mayor tiempo en el ensamblaje. Algunas de las piezas o procesos que podrían simplificarse son los siguientes:

· Diseñar una modificación en la geometría del plato con el objetivo de disminuir los elementos que determinan la trayectoria de la cadena.

· Reducción en el número de cortes en el marco para menos uniones entre elementos por soldadura.

· Número de piezas usadas en la caja centro de los pedales, piezas más compactas y funcionales.

· Disminución de radios en el rin con el objetivo de no perder control y el agarre de acuerdo al terreno donde esté la bicicleta.

8. Elemento base

¿Cuál es el elemento base del producto?, ¿Cuáles son sus debilidades y fortalezas?

El elemento central de la bicicleta en el cuadro o marco, allí es donde se unen la mayoría de sus piezas, se conforma por el tubo superior, tubo inferior, tubo para asiento, vaina superior y vaina inferior unidos por el tubo de sillín, este está creado en procesos de ensamblaje y corte para cada parte o componente. El marco posee debilidades y fortalezas de acuerdo al tipo de material sobre el que están hechas de acuerdo a sus propiedades específicas para variar las secciones y espesores de la tubería, en este caso el modelo de bicicleta Spiro cuenta con un marco de aluminio por lo tanto posee las siguientes:

Debilidades:

Más complicado de soldar y poca resistencia a la fatiga mecánica.

Fortalezas

Ligero, alto grado de flexibilidad y mayor resistencia a la corrosión.

PROCESO DE DISEÑO

Se presenta una propuesta basada en los acoples rápidos de conexiones hidráulicas. El cual permite con presión manual y mínimo tiempo el encaje de 2 componentes sin necesidad de medios de unión adicional.

El inserto es una pieza que se instala a presión y cumple una función hembra al recibir el acople del manillar y permitir su alojamiento con ajuste. Evitando la utilización de tornillo y operaciones de apriete manual

Referente de diseño Acoples rápidos Hidráulicos

Unión fija por interferencia

DETALLE DE ENSAMBLE EN VISTA DE SECCIÓN

El manillar necesita de un inserto en el cuál alojarse cuando ingresa al tubo de

Tubodepotencia Inserto

Se rediseña acople del manillar (Se eliminan los tornillos) para que el proceso de ensamble sea por encaje, lo que facilita el proceso, mejora los tiempos de línea reduciendo los ciclos y aumentando unidades por hora.

Con este rediseño se mejora:

*Manipulación de piezas y componentes: se elimina la operación de ensamble de tornillos con un encaje rápido.

*Unión de piezas y componentes: Los acoples rápidos mejoran las uniones ya que se disminuyen las interferencias.

PLANOS TÉCNICOS

Detalle de Render Manillar

Link de visualización: https://drive.google.com/drive/fol ders/155l0qZrrq0buJC7z4rhjxyIllkT4tPR?usp=sharing

CONCLUSIÓN

Se presentó un resumen de todo el proceso desarrollado durante el curso sobre el diseño para la manufactura y el ensamble, un área en el cual se puede entender mucho más cuál es la posibilidad de producir a escala las soluciones que se plantean desde la vida académica.

Para la formación como diseñadores industriales, este acercamiento a la manufactura permite relacionar el proceso de diseño con la empresa. Es necesario desarrollar conciencia sobre la materialización de los objetos y su industrialización desde : Materias primas, costos, etc..

La aplicación de esta metodología no está limitada a nuevos productos o procesos sino que también se convierte en una herramienta aliada para proponer mejoras y/o optimizaciones a productos o procesos ya existentes que requieran ser intervenidas para conseguir mejores resultados en términos de eficiencia, costo, inventario, etc.

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DISEÑO INDUSTRIAL Proyecto de diseño VI