Fabricación de prototipos en serie
Definiciones: Prototipos, series cortas y fabricación en series.
La misión de la mayoría de los inventores es transformar una idea en un producto listo para la venta. Tanto si pretendes vender el producto como si tu deseo es vender la patente, debes conocer las etapas y pasos para completar el camino.
Prototipos: Se trata de las versiones iniciales de los productos. Los prototipos se diseñan y fabrican con tres objetivos fundamentales: Demostrar que los inventos funcionan. Presentar el invento a inversores y socios industriales. Acercar el invento a los procesos de industrialización. El proceso de prototipado permite aprender lo suficiente sobre el producto, sus funciones y previsibles complicaciones en los procesos de fabricación. Por esta razón, la necesaria velocidad de iteración, condiciona las técnicas útiles para fabricar prototipos.
Series Cortas: Se denominan preseries o series cortas, a los procesos de fabricación de réplicas de prototipos funcionales. Una vez se valida el funcionamiento y aspecto de los prototipos funcionales, se procede a replicar dicho prototipo con técnicas no industriales. El objetivo de las series cortas o preseries, es activar procesos de venta de la patente y aprender sobre la usabilidad del producto. Las series cortas suelen ser menores a las 150 – 200 unidades.
Fabricación en serie: Se trata del proceso de fabricación industrial de los inventos. Con el aprendizaje acumulado en la etapa de prototipado y fabricación de series cortas, se realiza un proceso de ajustes para que se pueda fabricar el producto en serie. En la etapa de fabricación industrial, el principal objetivo es conseguir métodos de fabricación en serie que sean muy baratos, de forma que el producto llegue con suficiente margen económico al mercado.
Objetivos: Prototipos, series cortas y fabricación en serie.
- Demostrar que la idea funciona.
- Optimizar las partes y piezas del producto pensando en las posibles técnicas futuras de fabricación en serie.
- Definir una patente que acumule todo el aprendizaje del proceso de prototipado.
- Mostrar tu producto a potenciales inversores o interesados en explotar o comprar la patente.
Valorar la interacción usuarios – prototipos.
Contar con unidades suficientes para iniciar el proceso de venta de la patente, captación de inversión o acercamiento a fábricas para producir en serie.
Corregir detalles críticos de funcionamiento que sólo pueden descubrirse en un proceso de test con los usuarios/clientes reales.
Abaratar al máximo la fabricación por unidad, para maximizar los márgenes económicos del producto.
Activar el 100% de los canales de venta del producto.
Maximizar oportunidades de negocio con potenciales compradores de la patente o interesados en explotarla comercialmente.
6 Pasos para fabricar prototipos en serie
Los errores en la industria son casi irreversibles y muy caros. Después de una década trabajando mano a mano con inventores, podemos asegurarte que: cada euro que te ahorres en los primeros Pasos, se multiplicarán por decenas de miles de euros en las etapas posteriores, que es donde realmente te juegas la viabilidad económica de tu producto en el mercado.
El diseño del prototipo se divide en dos etapas, en la primera se expresan los conceptos del inventor de forma gráfica para alinear intereses y visión de producto. La segunda etapa, comprende un trabajo de optimización del producto que tendrá un alto impacto en la futura rentabilidad del producto, que es, en definitiva, por lo que te valorarán los inversores y potenciales compradores de tu patente.
Tomando como referencia el diseño industrial definido y validado en la primera etapa, se procederá a la fabricación de las partes y piezas mediante piezas artesanales. El primer objetivo es demostrar que cada parte funciona correctamente para luego integrarlas y conformar la primera versión del prototipo funcional. No será perfecto, pero es un paso fundamental. Es la primera vez que podrás “tocar” tu idea.
Si bien en la etapa anterior, las principales hipótesis de funcionamiento quedan validadas. Lo cierto es que es crítico el proceso de evolución de las primeras maquetas hasta una versión de prototipo que, además de cumplir con las expectativas de funcionamiento, sea estético y aparente ser un producto final. Junto a la entrega de esta versión del prototipo, se entrega toda la documentación necesaria para poder replicarlo.
Antes de invertir en el proceso de adaptación a fábricas con capacidad de reproducir el producto en miles de unidades, seguramente querrás asegurarte de que los clientes lo aceptan, saben utilizarlo, o bien, contar con las unidades necesarias para presentar tu prototipo a inversores privados, potenciales interesados en comprar tu patente o socios industriales para llevar el proyecto al siguiente nivel. Las series cortas no suelen exceder las 200 unidades.
El proceso de adaptación a la industria incluye dos etapas. En primer lugar, se identifican las posibles fábricas en función de la compatibilidad entre sus capacidades y necesidades de fabricación, precio unitario y costes logísticos. Una vez elegidos los socios adecuados para acometer la fabricación en serie del producto, se realizan los ajustes técnicos necesarios para que puedan replicarse las partes y piezas en miles de unidades de forma automática.
Tras obtener las primeras muestras del producto, fabricadas industrialmente, es fundamental realizar pruebas que permitan validar la calidad del resultado. Posteriormente, el producto estará listo para ser lanzado comercialmente en los mercados objetivos que sean convenientes.
Técnicas para fabricar en serie.
Fabricación en serie de productos plásticos
Fabricación por Rotomoldeo: Se trata de un proceso de vertido del plástico en polvo dentro de un molde estructurado. Una vez introducido el polvo, se eleva la temperatura hasta conseguir la función del material mientras el molde rota de forma continua. Posteriormente, se enfría el molde y se abre para extraer la pieza conformada.
Inyección de plástico: La inyección de plástico es una de las técnicas de fabricación en serie más utilizadas. Tomando como referencia la existencia de un molde o matriz, normalmente de acero, se inyecta en su interior el polímero fundido para obtener en el interior de la matriz la pieza deseada.
Extrusión: La extrusión es una técnica donde también se inyectan polímeros a altas temperaturas para conformar piezas a partir de una matriz. En cambio, en lugar de conformarse la pieza, enfriarse el molde para su posterior extracción, se realiza una inyección continua mientras se conforma un producto continuo con la geometría deseada.
Vacío: Se trata de la compresión de una chapa en el interior de los moldes o matrices. Con esta técnica se consigue fabricar en serie los revestimientos interiores de las piezas.
Fabricación en serie de productos metálicos
Corte de metales: El corte es una técnica utilizada para separar piezas metálicas en formas deseadas. Se emplean diversas herramientas, como sierras, láseres o plasma, para eliminar el exceso de material y obtener la forma requerida.
Plegado: El plegado es una técnica que permite dar forma a láminas metálicas mediante la aplicación de fuerza para doblarlas en ángulos específicos. Esto se logra utilizando máquinas de plegado que ejercen presión y manipulan el metal para obtener las formas deseadas.
Soldado: La técnica de soldado se utiliza para unir piezas metálicas mediante la fusión o la presión de los materiales. Existen diferentes métodos de soldadura, como la soldadura por arco, la soldadura por puntos o la soldadura láser, que permiten crear uniones resistentes y duraderas.
Mecanizado: El mecanizado es un proceso mediante el cual se da forma a los metales mediante la eliminación de material utilizando herramientas de corte, como tornos, fresadoras o taladros. Esta técnica permite obtener piezas metálicas con formas precisas y acabados de alta calidad.
Cizallado: El cizallado es una técnica utilizada para cortar láminas metálicas mediante el uso de cizallas. Estas herramientas aplican una fuerza concentrada en una línea de corte para separar el material y obtener piezas con bordes limpios y rectos.
Estampado: El estampado es una técnica que implica presionar una lámina metálica con matrices para obtener formas y patrones específicos. Mediante la aplicación de fuerza, se deforman las láminas metálicas y se crean componentes con detalles precisos y repetibles.
Fundición: La fundición es un proceso en el cual el metal se funde y se vierte en un molde para crear una forma determinada. Una vez que el metal se enfría y solidifica, se extrae del molde, lo que resulta en piezas metálicas con formas complejas y propiedades mecánicas consistentes.
Fabricación en serie de productos electrónicos
Montaje de componentes: El montaje de componentes es un proceso en el cual se colocan y sueldan los componentes electrónicos en una placa de circuito impreso (PCB). Esto se puede hacer de forma manual o automatizada mediante máquinas de montaje, como máquinas pick-and-place, que colocan los componentes en las posiciones correctas y los sueldan a la PCB.
Soldadura: La soldadura se utiliza para unir los componentes electrónicos a la PCB. Se emplean diferentes métodos de soldadura, como la soldadura por reflujo, en la que se aplica calor para derretir el estaño y unir los componentes, y la soldadura por ola, en la que la PCB se sumerge en una ola de estaño fundido para soldar los componentes.
Encapsulado: El encapsulado es el proceso de proteger los componentes electrónicos mediante la aplicación de una cubierta protectora, como resina epoxi o plástico, alrededor de ellos. Esto ayuda a proteger los componentes de la humedad, el polvo y los impactos físicos, y también proporciona aislamiento eléctrico.
Pruebas y control de calidad: Las pruebas y el control de calidad son técnicas esenciales en la industrialización de productos electrónicos. Se realizan pruebas funcionales, pruebas de rendimiento y pruebas de durabilidad para asegurarse de que los productos electrónicos cumplan con los estándares de calidad y funcionen correctamente antes de ser enviados al mercado.
Ensamblaje final: El ensamblaje final implica la integración de todos los componentes y ensamblajes electrónicos en una carcasa o chasis. Esto puede incluir el montaje de pantallas, teclados, baterías, conectores y otros elementos, así como la realización de pruebas finales para garantizar el correcto funcionamiento del producto completo.
En el proceso de fabricación en serie, no exiten los atajos.
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En el proceso de fabricación en serie de un producto, no existen los atajos. Te describimos los principales riesgos de dar estos pasos antes de tiempo.
¿Cuánto cuesta fabricar en serie un nuevo producto?
El proceso de transición del prototipo al producto final, industrializado y listo para ser reproducido miles de veces de forma automática, puede ser más o menos costoso en función de la calidad con la que se haya planteado el prototipo funcional.
Según nuestra experiencia, la integración de las disciplinas de ingeniería que intervienen en el desarrollo del producto, así como la experiencia en procesos de transición “prototipos” – “fabricación en serie” son los aspectos que más condicionan el precio del proceso de industrialización de un producto.
Integración de disciplinas de ingeniería: Por ejemplo, en un prototipo de una máquina industrial IOT, es fundamental que los departamentos de diseño, electrónica, telecomunicaciones, mecánica, trabajen codo con codo, en un mismo entorno, donde vayan materializando sus trabajos y pensando en la integración de resultados. Es muy habitual que los inventores, por ahorrar dinero en esta etapa, contraten empresas inexpertas en estos procesos o peor aún, la pretendan fabricar con profesionales independientes que no conviven en el mismo espacio.
Teniendo en cuenta estas variables, hemos presenciado procesos de industrialización de productos muy similares, con costos comparables, precisamente por la forma en la que había sido previsto, desde el prototipo, el proceso de industrialización.
Mucho tiene que ver esta temática con el proceso de captación de inversión o venta de la patente. Los inversores privados o las grandes marcas que podrían comprar los derechos de explotación de tu patente, valorarán en el prototipo, la cercanía real del mismo con un futuro proceso de industrialización, variable que condiciona sustancialmente el precio de la operación.
Ejemplos de Prototipos
Prototipos Electrónicos
Prototipos Agricultura
Prototipos de Juguetes
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