22 mayo 2008

El arte de sustituir metal por plástico (Parte I)

El proyecto de crear TODOPRODUCTIVIDAD se gestó hace ya dos años e inicialmente la idea iba enfocada sobre todo a divulgar técnicas de mejora de la productividad de los procesos industriales. Esa idea original se ha visto orientada por el incremento brutal que los precios de las materias primas; y su influencia en la productividad. Por ello, ahora, como medida de emergencia; lo que urge realmente es disminuir costes manteniendo la calidad. Abordamos en este artículo un concepto pionero en la innovación, la sustitución de partes metálicas por plásticos. Es sin duda una idea que tiene muchas aplicaciones prácticas ya que muchas piezas utilizadas hoy en día se concibieron en momentos en el que los precios de los metales eran mucho más bajos. La aparición de los plásticos reforzados, y el gran abanico de posibilidades que ofrecen; han generado aún más oportunidades. El abanico que existe es enorme e iremos hablando en sucesivos posts de las soluciones prácticas que pueden implementarse con facilidad. Pero pongamos algún ejemplo que nos dará una idea de las ventajas que tiene implementar proyectos de sustitución de materiales: La sustitución de una pieza de fundición de aluminio por otra de poliéster reforzado supuso una caída en el coste de 2,02 a 0,76 $. Estamos hablando de una reducción del coste en un 60 5. Y la forma de trabajar en esta línea es relativamente fácil con las nuevas herramientas de diseño 3D y el cálculo estructural mediante elementos finitos. Podemos elaborar un modelo de nuestro producto, y posteriormente ir cambiando materiales a las partes para ver cómo se comporta el conjunto. La primera cuestión a valorar en un proyecto de sustitución de piezas metálicas es el peso del material original. El mayor beneficio lo obtendremos si sustituimos piezas pesadas, y no será de gran interés si sustituimos piezas huecas. Tampoco suele ser demasiado beneficioso intentar sustituir un tipo de plásticos por otro más barato. Sin embargo hay una tendencia en la industria a intentar reducir costes sustituyendo materiales plásticos por otros en un esfuerzo de mantener el precio del producto lo más bajo posible. En estos casos no hay muchas opciones porque los moldes ya están construidos., así que lo que se intenta hacer es sustituir un material amorfo por otro menos amorfo más barato. La tendencia es sustituir resinas amorfas (policarbonatos o PC) por aleaciones ABS/PC, o quizás por ABS. Entre los materiales semicristalinos, lo normal es sustituir una nylon (poliamida) por prolipropileno (PP). Una estrategia común, por ejemplo con el policarbonato es encontrar suministradores que ofrezcan el producto más barato, pero posteriormente podemos encontrar que las aleaciones ABS/PC son menos caras que el policarbonato puro. Si conseguimos que el nuevo material pase todas las pruebas de proceso y control de calidad, la sustitución del material habrá sido apropiada. Si deseamos una reducción de coste mayor (3-5 %), repetiremos el ciclo intentando sustituir el ABS por un poliestireno de alto impacto (PC). Si todo sale bien, en el proceso completo habremos conseguido un ahorro total que puede llegar al 50 % respecto al producto original. Posteriormente, debemos comprobar las propiedades del material, tales como la flexibilidad y la degradación térmica, y progresivamente iremos encontrando el material que satisface nuestras necesidades. En general, el proyecto debe ser revisado constantemente buscando reducciones adicionales de costes, puesto que las posibilidades dentro de la misma familia son también infinitas. De todas formas, los beneficios que habremos obtenido son pequeños con lo que puede conseguirse si sustituimos metal por plástico…

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