Piezas autoensambladas: búsqueda de simetría
Tenga en cuenta las ventajas de diseñar una pieza sencilla que sea reflejo de su mitad simétrica
Al diseñar un par de piezas de material termoplástico moldeadas por inyección que tengan que encajar, los ingenieros y diseñadores de productos suelen crear dos mitades distintas que puedan conectarse entre sí. Muchas veces la geometría y la complejidad de la pieza les llevan a tomar esta decisión. Pero, en ocasiones, si ambas mitades son similares o idénticas, vale la pena probar una técnica de diseño rentable (aunque, a veces, desafiante) consistente en crear una única pieza que, al ser girada 180 grados, encaje en su mitad simétrica.
Por qué son eficientes las piezas autoensambladas
Esto tiene varias ventajas, comenzando por el hecho de que solo hay que diseñar una pieza, no dos. Además, solo se necesita un molde para realizar el montaje, por lo que se evita el coste de la creación de un molde adicional. Si es necesario modificar el diseño, se trabajará en un solo modelo CAD. Por último, el mantenimiento del inventario de una única pieza es más sencillo y barato que el de varias piezas.
En la Figura 1 se ilustra cómo una única pieza diseñada con simetría rotacional puede crear ambas mitades de una caja rectangular moldeada. En lugar de diseñar una mitad con bisagras y orificios para clips, y otra mitad con ganchos y lengüetas de clip, cada lado tiene un elemento de cada tipo: un gancho y una bisagra, un clip y un orificio de clip. Al colocarlas una al lado de la otra, son idénticas; si se giran 180 grados, cada elemento encaja en su conexión complementaria.
Bisagras, clips, montajes macho-hembra, lengüetas y ranuras son algunas de las formas en que los ingenieros conectan unas piezas con otras. ¿La pieza va a tener que ser abierta y cerrada con frecuencia? Un clip, por ejemplo, puede diseñarse para ser reutilizable o permanente (por ejemplo, una clavija por compresión sólo se puede utilizar una o dos veces antes de que resulte dañada por el uso).
Si pensamos en los materiales, los clips de plásticos más blandos y con mayor tolerancia podrían ser el camino a seguir. Si se trata de un montaje permanente, sería mejor un termoplástico más duro y rígido. Es difícil predecir cómo va a funcionar un material en un tipo de conexión concreto (como un clip, por ejemplo), por lo que puede ser necesario realizar ajustes al hacer las pruebas de morfología, ajuste y funcionalidad, dentro del proceso de desarrollo iterativo.
Ejemplos
Las piezas autoensambladas están presentes en todos los sectores de fabricación: dispositivos médicos portátiles, mandos a distancia, carcasas de routers informáticos, juguetes y muchas más cosas de las que pueda imaginar. Algunas tienen mitades completamente simétricas, pero otras no. Garageio, por ejemplo, crea sistemas que permiten a los usuarios controlar y supervisar las puertas de sus garajes a través de sus smartphones. El dispositivo de comunicación central (véase la Figura 2) es una caja negra compacta que se coloca en el interior del garaje. El equipo de Garageio y un ingeniero de Atención al Cliente (CSE) de Protolabs colaboraron en un diseño que incorporaba un sistema de enganche de lengüetas y clips con ángulo de inclinación que permitían que la cubierta superior encajase perfectamente en la mitad inferior de la caja.
Si su pieza puede dividirse en mitades simétricas autoensambladas, le animamos a probar esa opción durante el desarrollo de su diseño. Le puede ahorrar tiempo y dinero. En otras palabras, si puede cambiar un proceso de montaje manual con tornillos o soldadura ultrasónica por una pieza rápida autoensamblada que no ponga en riesgo la aplicación final, lo más seguro es que merezca la pena estudiarlo.
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