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• Esquema básico • Empresa • Procesos de fabricación.

Relaciones • Normativa • Situación actual • Competencia paises bajo

coste • Competitividad del sector • Tendencias tecnológicas • Resumen • Acción

Introducción a los Procesos de Fabricación 1

INDICE SESIÓN

Introducción a los procesos de fabricación

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Esquema básico

El CLIENTE exige a la EMPRESA un PRODUCTO (piezas, estructuras instalaciones,...) con unas EXIGENCIAS BÁSICAS:

Mínimo COSTE y PLAZO DE ENTREGA con Máxima CALIDAD

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Especificaciones

EMPRESA

PRODUCTO

CLIENTE

y máxima SEGURIDAD y mínimo IMPACTO MEDIAMBIENTAL

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Empresa

• La EMPRESA adecúa estas exigencias en función de:

– PROCESOS DE FABRICACIÓN necesarios – RECURSOS DISPONIBLES o subcontratas

Costes y Beneficios estimados

• Atención:

– Margenes ajustados con la previsión de costes extras, – Beneficio cero a favor de producción activa. Conocimiento detallado del proceso de fabricación

• De momento las tecnologías de fabricación dan 40 millones de empleos

directos y 80 millones de empleos indirectos como servicios para estas tecnologias.

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Producto. Proceso de diseño y fabricación

• Concepción, prototipado, validación, integración y control de la producción

• Cumplimiento de los procedimientos para la

certificacion de aeronaves civiles y productos y piezas relacionadas con ellas.

– JAR* 21.31 Diseño de Tipo. • (2) Información sobre los materiales y procesos y sobre

los métodos de fabricación y montaje del producto necesarios para garantizar la conformidad del producto.**

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*Requisitos conjuntos de Aviación (Joint Aviation Requirements)

**Producto: Aeronave, motor o hélice

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Producto. Normativa

• El PRODUCTO durante las fases de diseño, fabricación, y comercialización antes de la entrega al CLIENTE debe cumplir toda la NORMATIVA vigente.

– Normas de FABRICACIÓN en función del producto, proceso o sector: • ISO, DIN, UNE

– Normas de CALIDAD generales o específicas del sector

• ISO-9001:2000, EN 9100:2003,...

– Normas MEDIAMBIENTALES • ISO-14001, “Protocolo de Kioto”

– Normas de SEGURIDAD INDUSTRIAL del producto y los trabajadores

• Ley de Prevención y Seguridad,...

“El cumplimiento de todas las normativas incrementa el coste final del producto..”.*

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Procesos de fabricación

• Los PROCESOS DE FABRICACION están RELACIONADOS entre si, en función del TIPO DE PIEZA o ESTRUCTURA a fabricar.

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MECANIZADO

FUNDICIÓN

FORJA CONF. FRIO

SOLDADURA

C. CALIDAD C. MEDIAMBIENTE

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Procesos de fabricación. Relaciones

• Una pieza para su constitución final requiere uno o varios procesos de fabricación realizados en el orden más adecuado.

– La FUNDICIÓN y la FORJA necesita sus utillajes metálicos (moldes o matrices)

MECANIZADOS previamente. Y en general la mayoría de piezas de FUNDICION y FORJA requieren un MECANIZADO posterior.(para cumplir con las tolerancias dimensionales y acabados de superficies,...).

– Muchos elementos MECANIZADOS requieren una SOLDADURA posterior (uniones modulares irreversibles) y viceversa. (por reparaciones, desgastes, errores, economía).

– La CHAPA a parte de sus propios procesos de corte y conformado en frío,

requieren en muchas ocasiones del proceso de SOLDADURA. Para la obtención de formas con chapa se MECANIZAN las matrices de corte o estampación.

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Diseño mecánico versus Fabricación

En un diseño inicial es necesario la selección precisa de los componentes, en función de la aplicación y solicitaciones exigidas:

- Materiales: Composición, estructura, propiedades direccionales y - Procesos de fabricación: Tratamiento térmico, acabados

superficiales - Uniones: (no)permanentes, (in)directas, ...

Ej. Diseño de una palanca

en función de su proceso

de fabricación:

a) Fundida b) Soldada c) Estampada

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Fases de Diseño. Producto.

• Proceso de Creación y Concepción, Prototipado, Validación, Integración y Control de la Producción

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Características del diseño

• Según la aplicación se exigirán unas características o propiedades del elemento, con un determinado orden de importancia:

Funcionalidad Estilo

Resistencia mecánica Propiedades térmicas

Deflexión/Rigidez

Peso Volumen

Mantenimiento

Desgaste Vida útil Corrosión

Reutilización/Reciclado

Manufacturabilidad Calidad

Coste - ...

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Fases del diseño. “The incredible Falcon takes flight”

Stress analysis Catia airframe design Aerodinamic design

Wind tunnel tests Virtual reality center Catia systems design

Maintenability analysis Manufacturing simulation

Vertical robotized assembly Upper fuselage manufacture

Wing pannel machining Catia on site inspection

Final assembly Vibration tests

Static test airframe Test bench Ground run up

First flight

www.falcon2000s.com

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Fases de Diseño. Producto.

En todas las fases: Integración de sistemas de simulación CAX’s

(CAD, CAE, CAM, CAPP,…)

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Units of the DC-10 aircraft structure tested for fatigue during the development

Para garantizar

Alta Resistencia a la Fatiga,

más de 4000 elementos son

ensayados.

1700 son elementos básicos

del diseño conceptual inicial

(300 del ala y 320 del fuselaje).

Introducción al Diseño mecánico

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Fallos en el diseño

• Posible fallo en un componente de su aerogenerador G4X de 660 kW (palas de 45 m.)

• Modelo diseñado por Vestas, fabricado por Gamesa y componente suministrado por una 3ª empresa.

• El fallo afecta a la raiz de la pala, en la zona de unión de la pala con el buje mediante tornillería

• El fallo del componente se puede producir bajo ciertas circunstancias y podría llegar a costar 27.000 €/MW instalado.

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Diseño para la fabricación

Rueda 1.

No posible Rueda 2.

Desmontable Rueda 3.

Con salida de herramienta

Diferentes configuraciones para una misma aplicación.

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Diseño para la fabricación y montaje

Eliminar cantos vivos y biselar bordes.

- Realizar chaflanes en extremos de ejes

o avellanados en entradas de agujeros.

-Limitar el mecanizado posterior para

disminuir la rugosidad, donde sea

necesario.

- Permitir holguras para facilitar el

montaje, o la salida de aire.

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• Atención a las tolerancias admisibles. Según el requerimiento de aprietes o juegos entre las distintas superficies en contacto.

• Tolerancias lo más amplias posibles • Buscar medidas estándar o

normalizadas

• Facilitar el amarre de las piezas para operaciones posteriores.

• Evitar cambios de herramientas y posiciones.

Diseño para la fabricación y montaje

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Control e inspección

Tarjeta de control no intrusivo de una estructura

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Situación actual del sector

• Punto de inflexión en el sector. (desde el año 2000-2001) • Control de las multinacionales americanas y europeas • Nuevo posicionamiento o traslados de producción a paises de bajo coste.

Especial incidencia a paises asiáticos. • Los sectores afectados por la fabricación en paises de bajo coste:

– Primero los fabricantes de juguetes – Después el sector del electrodoméstico – En el presente y futuro el sector de automoción. y el sector aeronáutico y aerospacial.

• Evolución lenta del sector: – Evolución tecnológica para la adaptación a nuevos procesos – Gestión de la producción – Integración con los clientes

• Integración en la cadena de suministro y aportación de VALOR AÑADIDO a nivel de idea/concepto (diseño de producto, desarrollo y prototipos) o a nivell de producto/mercado (inyección, montaje de componentes, logística y producción, ...).

Sesión: Introducción a los Procesos de Fabricación 19

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Situación actual del sector

En 2012 se entregaron 2133 aviones y 1044 helicopteros* (*) General Aviation Manufacturers Association GAMA

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Competencia de los paises de bajo coste

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Ejemplo de la competencia en China

Prod. Mec. y Elect. Prod. Alta Tecnología

¿Como ser más competitivos?

Estrategia de Eurocopter: “Estar presente junto a sus

clientes en regiones geográficas clave, y de desarrollar

capacidades productivas allí donde la infraestructura

tecnológica e industrial ofrezca un valor añadido a la

producción”

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Competitividad del sector

• Cambio del modelo de negocio • Mejora de las relaciones directas y colaboración con los clientes finales

y los grandes proveedores. • El informe McKinsey que trata de una reestructuración del sector

aleman, puede ser aplicable para tener una buena defensa:

• Empresas pequeñas de 20 a 45 operarios con un buen nivel de calidad, una buena cualificación con competencias o habilidades diversificadas y especializados en un proceso tecnologico.

• Inclusión de servicios integrados para suministrar componentes o

sistemas completos, desde el diseño al montaje final. • Aumento de la colaboración entre universidades, empresas, clientes y

centros tecnológicos específicos del sector para la construcción de una base de conocimiento europeo para la ingenieria y fabricación

• Innovación, Innovación, Innovación tecnológica? – Sí, pero a que Precio, con que Ayudas y con que Protección del

producto?

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Tendencias Tecnológicas

• Celulas de fabricación flexible, modulares, reconfigurables y automatizadas.

FMS (Flexible Manufacturing System)

• Fabricación en alta velocidad*

(cadencia de producción elevadas)

HSM (High Speed Manufacturing)

• Micro/Nano Fabricación

(Nanofabricación)

• Componentes de alta precisión y calidad con elevada complejidad, que requerirán ingeniería concurrente, simultánea y tecnologias avanzadas.

. Sesión: Introducción a los Procesos de Fabricación

23

Vigilancia Tecnológica

del sector Metal-Mecánico.

www.opti.org

4 procesos en 1 máquina

Equipo de corte con capacidad

de integrar 4 procesos de

corte: por agua, plasma (corte

y marcado), oxicorte. ESAB Automation

Nuevo proceso para

materiales acero-plástico.

Nuevo proceso que permite

fabricar productos de metal-

plástico en una operación.

Corte y conformado de la

chapa metálica´, más

inyección del plástico, en el

mismo molde. Corus

Micro-components for space

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Vehiculos Aéreos No Tripulados, UAV´s

• UAV´s ,o UAS´s Sistemas Aéreos No Tripulados, o Drones. Es un nuevo campo de actuación en el que las cifras económicas de gasto

anual mundial que se manejan son elevadísimas y se prevé duplicar en 10 años hasta los cuatro mil seiscientos millones de euros, lo que resulta un indicador importante de la vitalidad del negocio.

Sesión: Introducción a los Procesos de Fabricación 24

AW1038 - Project Zero

UAV Piaggio Aero Industries

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Tendencias Tecnológicas

• Integración de la fabricación (CIM) plena con los Programas de Gestión de la producción (ERP) o planificación de procesos(CAPP), Diseño (CAD), Cálculo (CAE) y Fabricación (CAM). Control On/Off Line

• Tecnologia avanzada de los Materiales. Materiales Inteligentes

• Procesos de Fabricación Emergentes basados en tecnología laser y ultrasonidos

• Control avanzado de los procesos mediante técnicas de Inteligencia Artificial. Sistemas basados en el Conocimiento (KBE, Knowledge Base Engineering)

• Sostenibilidad de los procesos. Eco-Diseño. Fabricación para la desfabricación y

el reciclaje. Mínimo uso de lubricación (MQL)

• Procesos de Fabricación Rápida (Rapid Manufacturing) : 3D-Printer

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Montaje A330

Boeing Phantom Swift

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Resumen

• Existen una serie de interrelaciones entre los distintos procesos de fabricación, ¿puedes dar algunos ejemplos?

• En la fase de diseño de cualquier componente debe considerarse el proceso de fabricación para su elaboración y las limitaciones correspondientes. ¿Puedes indicar las fases de diseño principales?

• Múltiples tendencias tecnológicas se están implantando en el sector de

la fabricación, ¿puedes enumerar al menos 5?

Sesión: Introducción a los Procesos de Fabricación 26 http://www.aviogroup.com/popup/hp/index.php

Stratolaunch

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Otros vehículos “aeroespaciales”

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Paravelo

Trajes con alas Smart bird