Qué es la manufactura
Origen y uso moderno
La palabra manufactura significa “crear con las manos” o “hecho a mano”, ya que su etimología proviene de manus (mano) y factura (hacer). Sin embargo, una definición moderna es la transformación de una materia prima o pieza de trabajo en un producto elaborado o semi elaborado. Abarca desde el sector metalmecánico hasta el plástico, pasando por el sector cerámico.
En otras palabras, imagina un motor: su manufactura es la transformación del metal en una forma útil donde se integrarán componentes como pistón, biela y árbol de levas. El proceso puede incluir formado, ensamble, maquinado, entre muchos otros.
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Historia de la manufactura
Épocas y evolución
Al formar parte del sector secundario, ya que utiliza materias primas del sector primario para su fabricación, la manufactura siempre ha tenido una connotación comercial, económica y productiva.
Debido a la amplitud del concepto, podemos remontarnos a los inicios de la humanidad, cuando con piedra y madera se generaban herramientas. Posteriormente, se dominaron materiales como el bronce y el hierro. Técnicas como el martillado y la forja fueron de las primeras formas de manufactura.
Con el paso del tiempo, los procesos se fueron especializando; es decir, las labores se dividieron, dando lugar a la especialización productiva.
No fue hasta la primera Revolución Industrial, en el siglo XVIII, cuando gran parte del mundo se enfocó en la producción de bienes. El aumento en la producción impulsó mejoras en procesos, maquinaria y productividad.
Durante el último siglo, marcado por conflictos como la Primera y Segunda Guerra Mundial, la producción en masa tuvo un papel fundamental. La industria armamentista desarrolló grandes cadenas de producción que requerían industrias auxiliares como la fabricación de motores, llantas y turbinas.
Posteriormente, la automatización comenzó a adquirir mayor relevancia. En el contexto de la Industria 4.0, el objetivo es lograr procesos cada vez más automatizados, repetitivos, claros y con resultados más precisos.
Manufactura, diseño y materiales
Relación entre diseño y fabricación
Desde que existen los procesos de manufactura, el desarrollo de un producto ha estado vinculado a un prototipo previo. Este siempre requiere un diseño y la selección de un material adecuado para su fabricación.
Factores físicos, funcionales, estéticos e incluso químicos influyen en la elección del material, ya que el diseño contempla tanto los procesos como las reacciones involucradas. Por ejemplo, una espada se diseñaba considerando la maleabilidad del metal y su comportamiento ante la fundición.
En el entorno moderno, una cabeza de motor requiere primero un diseño en 3D, seguido de simulaciones, selección de herramientas y definición del proceso para su manufactura.
Ingeniería de la manufactura
Diseño, análisis y planeación
El diseño en la manufactura, no se concentra solo en el resultado final, sino también en los procesos, por lo que para iniciar con la fabricación o proceso de manufactura deben definirse:
El diseño en manufactura no se enfoca únicamente en el producto final, sino también en los procesos. Para iniciar la fabricación deben definirse:
Diseño:
- Modelo geométrico
- Dibujos técnicos
Análisis del diseño:
- Propiedades
- Elementos finitos
- Análisis cinemático
Análisis de manufactura:
- Planeación de procesos
- Tecnología
- Programación de partes en CNC
- Diseño de herramientas
- Datos de prueba
Simulación de la manufactura:
- Operación de herramientas
- Diseño de distribución en planta
- Diagrama de flujo
- Factor humano
Materiales en la manufactura
Existen tres grandes grupos de materiales, incluyendo sus combinaciones: metales, polímeros y cerámicos. Si quieres profundizar más en los materiales para la manufactura, puedes leer “manufactura – barbosa moreno et al (2019)”
Metales:
Se clasifican en ferrosos (hierro, acero, etc.) y no ferrosos (aluminio, níquel, cobre, oro, zinc, etc.), así como sus aleaciones, como el cromolio.
Cerámicos:
Incluyen materiales no metálicos o semimetálicos como el carbón y el barro. En la actualidad, también se consideran cerámicos compuestos como el carburo de tungsteno, carburo de titanio y nitruro de boro, ampliamente utilizados en herramientas de corte y abrasivos.
Polímeros:
Son compuestos de unidades moleculares que se unen para formar estructuras más grandes. Se clasifican en:
- Termoplásticos (vinilo, nylon, polietileno)
- Termofijos (resinas, aminorresinas)
- Elastómeros (hule, neopreno, siliconas)
Procesos de manufactura
Tipos de procesos de fabricación
La forma en que se fabrica una pieza es clave. Una vez definido el material y sus propiedades, se debe considerar su comportamiento durante el proceso.
- Fundición y moldeo
- Deformación del material
- Remoción de material
- Tratamientos térmicos
- Limpieza de superficies
- Recubrimiento
- Deposición
- Soldadura
- Soldadura fuerte
- Adhesivos
- Sujetadores roscados
- Unión permanente
Tamaño de operación en manufactura
Escala productiva e instalaciones
La manufactura moderna requiere planear tareas, tiempos y espacios, por lo que se clasifica según su escala:
Baja cantidad (1–100 unidades/año):
Mano de obra altamente calificada, equipos especializados y productos complejos o de gran tamaño.
Cantidad media (100–10,000 unidades/año):
Producción por lotes, con variedad de productos y uso de inventarios.
Altas cantidades (10,000 a millones/año):
Producción en línea con estaciones de trabajo secuenciales.
Ejemplo: ensamble automotriz.
Propiedades mecánicas en la manufactura
Comportamiento de los materiales
Los materiales, especialmente los metálicos, poseen propiedades inherentes como elasticidad, dureza, resistencia térmica, tensión, compresión y viscoelasticidad en polímeros. Si quieres conocer más sobre materiales y sus propiedades, puedes consultar “Manufactura, ingeniería y tecnología – Serope Kalpakjian et al (2002)”
Tensión:
Es la relación esfuerzo-deformación del material, evaluada mediante cambios en longitud y área hasta su fractura, así como la carga máxima que soporta.
Manufactura asistida por computadora
CAD, CAE y manufactura integrada
El Computer Aided Engineering (CAE) representa la evolución de los sistemas CAD, ya que no solo incluye el diseño del modelo, sino también el análisis de sus propiedades físicas como resistencia, deformación y tensión.
Por otro lado, la manufactura integrada por computadora (CIM) incorpora el diseño del producto, los procesos y la organización dentro de la planta. Esto se expande gracias a tecnologías como los robots industriales y la automatización, elementos clave de la Industria 4.0.
Una de las principales desventajas de estos sistemas es su costo, tanto en tecnología como en personal altamente calificado, además de requerimientos adicionales como ciberseguridad, compatibilidad y mantenimiento.
