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computadora, y las técnicas de planeación, mediante el
uso de programas de computadora se han vuelto indispen-
sables para quienes llevan a cabo análisis de este tipo. Los
nuevos desarrollos incluyen sistemas innovadores, los cua-
les tienen capacidades de optimización, con lo que se ace-
lera el proceso iterativo en la optimización del diseño.
Después de manufacturar las partes individuales, és-
tas deben ensamblarse en un producto. El ensamblaje es
una fase importante de la operación global de manufactu-
ra y requiere considerar la facilidad, la velocidad y el costo
de unir todas las partes. Además, muchos productos deben
diseñarse de manera que sea posible desensamblarlos para
darles mantenimiento y servicio o reciclar sus componen-
tes. Como las operaciones de ensamblaje pueden contri-
buir de manera significativa al costo del producto, en la
actualidad el
diseño para el ensamblaje
(DPE) y el diseño
para el desensamble se consideran dos aspectos importan-
tes de la manufactura. En términos generales, un producto
fácil de ensamblar también es fácil de desensamblar. La
tendencia más reciente incluye el diseño para el servicio, lo
que asegura que las partes individuales o subensambles de
un producto sean fáciles de recuperar y mantener.
Se han desarrollado nuevas metodologías y software
de computadora (CAD) para el DPE mediante el uso de
diseños conceptuales tridimensionales y modelos sólidos.
De esta forma se minimizan los tiempos y costos de su-
bensamble y ensamble al mismo tiempo que se mantiene
la integridad y el desempeño del producto, y se facilita su
desensamble. Ahora, la tendencia consiste en combinar el
diseño para la manufactura y el diseño para el ensamblaje
en el
diseño para la manufactura y el ensamblaje
(DPME)
que resulta más extenso y reconoce las relaciones entre el
diseño y la manufactura.
Existen varios métodos de ensamblaje, como el uso
de pernos, remaches, tornillos, a presión mediante adhesi-
vos, y los diferentes tipos de soldadura; cada uno de ellos
tiene sus propias características y requiere operaciones di-
ferentes. Por ejemplo, el uso de un perno y una tuerca re-
quiere la preparación de orificios que deben ajustarse en
ubicación y tamaño. La generación de orificios requiere
operaciones como el taladrado y la perforación, las cuales
implican un tiempo adicional, requieren operaciones se-
paradas y producen material de desperdicio. Por otro la-
do, los productos ensamblados con pernos y tuercas
pueden separarse y reensamblarse con relativa facilidad.
Las partes también pueden ensamblarse con adhesi-
vos. Este método, que se utiliza de manera extensa en la
producción de aviones y automóviles, no requiere orifi-
cios; sin embargo, las superficies deben ajustar en forma
adecuada y estar limpias porque la fuerza de la unión se
ve adversamente afectada por la presencia de la contami-
nación ambiental como suciedad, polvo, aceite, y hume-
dad. A menos que se sujeten de manera mecánica, los
componentes unidos con adhesivos, así como los soldados,
no están diseñados para separarse y reensamblarse, por lo
que no resulta factible el importante propósito del recicla-
je de las partes individuales.
Las partes pueden ensamblarse a mano o por medio
de equipo automático y robotizado. La elección depende de
factores como la complejidad del producto, el número
de partes, la protección requerida para evitar el daño o
raspado de superficies terminadas y los costos relaciona-
dos con la mano de obra y la maquinaria requeridas para
el ensamblaje automatizado.
10.8
■
SELECCIÓN DE MATERIAL
En la actualidad, existe una variedad siempre creciente de
materiales con características, ventajas y limitaciones par-
ticulares. A continuación se presentan los tipos generales
de materiales utilizados en la manufactura actual, ya sea
de manera individual o en alguna combinación:
•
Metales ferrosos: carbón, aleación, inoxidable y he-
rramientas y troqueles de acero.
•
Metales no ferrosos: aluminio, magnesio, cobre, titanio,
superaleaciones, metales refractarios, berilio, zirconio,
aleaciones de baja fundición y metales preciosos.
•
Plásticos: termoplásticos, termoconjuntos y elastóme-
ros.
•
Cerámicas, cerámicas de cristal, grafito, diamante y
materiales tipo diamante.
•
Materiales compuestos: plásticos reforzados, com-
puestos metal-matriz y cerámica-matriz. Éstos se co-
nocen también como materiales de ingeniería.
•
Nanomateriales
: aleaciones con memoria de forma,
aleaciones amorfas, superconductores y varios otros
materiales con propiedades únicas.
Conforme se desarrollan nuevos materiales, la selec-
ción de materias primas se vuelve cada vez más desafiante.
Las estructuras aeroespaciales, así como los productos de-
portivos, han tomado la delantera en el uso de nuevos ma-
teriales. La tendencia ha ido en el sentido de usar más
titanio y compuestos para las estructuras de los aviones co-
merciales, con una declinación gradual del uso del aluminio
y el acero. Constantemente existen tendencias cambiantes
en el uso de materiales en todos los productos, debido prin-
cipalmente a consideraciones de tipo económico.
10.9
■
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Cuando se seleccionan materiales para los productos,
primero deben considerarse sus propiedades mecánicas:
resistencia a esfuerzos, tenacidad, ductilidad, dureza, elas-
ticidad, fatiga y deslizamiento. También son importantes
las tasas de resistencia y rigidez respecto al peso en los
materiales, en particular para aplicaciones aeroespaciales
