Diseño e ingeneira de materiales parte 1

1. Diseño de productos plásticos
La industria del plástico es una fuerza global de miles de millones de dólares, caracterizada
por una constante innovación en materiales, procesos de producción y demandas del
mercado. Este constante flujo de mejoras ha impulsado un crecimiento rápido y significativo
en el uso de plásticos. A lo largo de más de un siglo, la producción de productos plásticos ha
experimentado una expansión masiva, con la introducción continua de nuevos productos a
un ritmo sin precedentes. La capacidad de reducir los tiempos de comercialización sigue
evolucionando gracias al conocimiento cada vez más informado sobre los diversos materiales
plásticos, técnicas de procesamiento y enfoques de diseño.
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2. 2

3. Equipo del
proyecto
Estudio de
viabilidad
Análisis y
diseño
preliminar
Optimización
del diseño
Análisis de
manufactura
Documento
de
producción y
optimización
Liberación de
producto
Enfoque sistémico integrado con retroalimentación sobre todas las acciones tomadas
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4. Equipo del proyecto
Estudio de viabilidad
Identidad
Funciones especificas
Dimensiones, cargas
estructurales, estándares
gubernamentales/industriales,
entorno, etc.
Cantidad, objetivo, costo y
cronograma de producción
Aplicar experiencia disponible
Diseño conceptual del
producto
Enfoque manual Enfoque informático
Aplicar creatividad al diseño
Equipo del
proyecto
Estudio de
viabilidad
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5. Análisis y diseño
preliminar
Formular el plan
Análisis de
gráficos y dibujos
geométricos
Dimensiones y
tolerancias
Manipulación de
imágenes
Lineales
Superficiales
Sólidos
Análisis de
ingeniería
Análisis y diseño
preliminar
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6. Análisis de
ingeniería
Integridad
estructural
Simulación
mecánica
Mecanico
Dinamico
Modelado de
elementos finitos
Integridad física
Medio ambiente
Peso/costo
mínimo
Estética, etc.
Análisis de
fabricación
Selección del
material
Selección del
proceso
Análisis de costo
Base de datos e
información
disponible
Análisis y diseño
preliminar
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7. Análisis de manufactura
Configuración de
especificaciones de
procesamiento
Disposición de planta
Equipamiento
Manipulación de
materiales
Automatización/robó
botica
Mantenimiento
preventivo
Procedimientos de
seguridad
Especificaciones de
procesamiento de la
fabricación
Operaciones de la
máquina
Guía de solución de
problemas
Pruebas de control de
calidad
Evaluación de la
capacidad del
personal de la planta
Análisis de
manufactura
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8. Análisis de manufactura
Documentar el procedimiento
de buenas prácticas de
fabricación (BFP)
Asegurar la calidad del
producto
Finalizar las pruebas y el
control de calidad
Plan de actualización de
capacitación del personal
Desarrollar modelos de
costos de producción
Programa de producción
Calendario contable
Calendario de compras
Programa de inventarios
Documentación para la
administración para asegurar
el cumplimento de los plazos
de entrega y de rentabilidad.
Documento de
producción y
optimización
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9. Liberación de
producto
Asegúrese de cumplir con todas
las funciones del producto
Configurar análisis de valor
Después del inicio de producción,
analice el diseño completo
(nuevamente) para cambiar los
factores de
diseño/producción/seguridad con el
fin de reducir costos
Liberación
de producto
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10. comercia
lización
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11. Los diseñadores y procesadores, con el objetivo de reducir costos, han
aplicado de manera inconsciente el principio básico del enfoque FALLO.
Este enfoque nos hace conscientes de que hay muchos pasos
involucrados en el camino hacia el éxito, todos los cuales deben estar
coordinados e interrelacionados. Comienza con el diseño, que implica
la especificación del material plástico y del proceso de fabricación. La
selección del proceso específico (inyección, extrusión, soplado,
termoformado, etc.) es una parte crucial del plan general y no debería
presentar problemas.
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12. 12

13. Consumo mundial de plásticos (millones de lb) 2000-2010
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14. 14

15. la mayoría de los productos de plástico fabricados están diseñados para cumplir con los
estándares habituales de resistencia ambiental, como la temperatura, entre otros. Esto
elimina la necesidad de una identificación exhaustiva, ya que la mayoría de los plásticos
no resisten el calor como lo hacen los aceros. Además, algunos plásticos exhiben
propiedades (como temperatura, resistencia química, carga, etc.) que superan
significativamente las del acero y otros materiales. Es importante reconocer que muchos
plásticos en uso no requieren un alto módulo de elasticidad ni comportamientos
prolongados de fluencia y fatiga en sus diseños de productos. Sin embargo, existen
plásticos con módulos extremadamente altos y comportamientos de fluencia y fatiga
notablemente prolongados .
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16. Este análisis resalta que cada material, ya sea plástico, acero, madera, u otro,
tiene un comportamiento único. Si un producto puede ser fabricado con un
tipo específico de acero o plástico, se debería optar por ese material. Sin
embargo, desafortunadamente para el acero y otros materiales, los plásticos
siguen avanzando en áreas donde son más competitivos en términos de
propiedades y/o costos.
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17. Propiedades
de los
materiales
Composición
Microestructura
Fases
Tamaño de grano
Resistencia a la corrosión
Composición
Rellenos
Cristalinidad
Peso molecular
Inflamabilidad
Configuración espacial
Resistencia Química
Composición
Porosidad
Tamaño de grano
Resistencia a la corrosión
Composición
Matriz-refuerzo
Fracción de volumen de refuerzo
Naturaleza del refuerzo
Resistencia a la corrosión
Punto de fusión
Térmica
Magnética
Eléctrico
Óptico
Acústica
Gravimétrico
Composición
Propiedades de tracción
Dureza
Ductilidad
Fatiga
Resistencia a la fluencia
Propiedades de tracción
Distorsión térmica
Fuerza de compresión
Limite PV (coefi. Desgaste)
Dureza
Propiedades de tracción
Fuerza de compresión
Tenacidad
Dureza
Propiedades de tracción
Fuerza de compresión
Tenacidad
Resistencia a la fluencia
Formas disponibles
Tamaños disponibles
Texturas superficiales disponibles
Tolerancia de fabricación
Tolerancia de fabricación
Estabilidad
Tamaños disponibles
Formas disponibles
Tamaños disponibles
Texturas superficiales disponibles
Tolerancia de fabricación
Formas disponibles
Tamaños disponibles
Tolerancia de fabricación
Estabilidad
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18. Definición de Diseño
El término "diseño" abarca una amplia gama de
disciplinas, desde el diseño industrial hasta el
diseño de ingeniería para estructuras de alta
carga. Se destacarán algunas de estas
disciplinas para resaltar cómo las diferentes
habilidades del diseñador se utilizan para
cumplir con diversos requisitos del producto. En
su esencia, el diseño es el proceso de concebir
un producto que satisfaga los requisitos del
usuario de la manera más completa posible, al
tiempo que cumple con las necesidades de
rentabilidad o retorno de la inversión (ROI).
Esto implica la interrelación de factores
prácticos como la forma, la selección de
materiales (incluyendo reforzados y no
reforzados, elastómeros, espumas, etc.), la
consolidación de subpartes, la selección de
procesos de fabricación y otros aspectos que
conducen a productos rentables.
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19. El diseñador combina los requisitos de uso final con las propiedades del
material seleccionado utilizando una técnica práctica o de ingeniería. El
objetivo es alcanzar tres requisitos generales para el éxito del diseño:
Requisitos de
desempeño
Enfoque de
ingeniería
Enfoque
practico
Selección del
material
Propiedades Procesos Costos
Elección ideal/compromiso
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20. Tipos de diseño
Diseño de
Tecnología
Diseño
industrial
Diseño de
ingeniería
Diseño
grafico
Diseño de
innovación
20

21. La predicción del desempeño abarca
todas las características y
propiedades de los materiales
relevantes para el procesamiento del
plástico. Para un diseñador, una
propiedad de diseño estricta podría
ser aquella que permita calcular las
dimensiones del producto a partir de
un análisis de estrés, siendo estas
propiedades las más deseables para
basar las selecciones de materiales.
Sin embargo, al igual que con los
metales, muchas tensiones no
pueden ser analizadas con precisión,
lo que obliga a confiar en propiedades
que se correlacionen con los
requisitos de desempeño. 21

22. Los diseñadores (IDs) desempeñan
un papel crucial en diversas
industrias relacionadas con
actividades de investigación,
ingeniería, producción y marketing.
Deben aprovechar su creatividad e
imaginación para diferenciarse de
simplemente modificar las ofertas
existentes. A diferencia de otras
profesiones, como los artistas que
crean objetos solos, los IDs
proporcionan orientación para que
otros creen el producto final. Su
enfoque difiere del de los
diseñadores de ingeniería.
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23. El diseño de ingeniería es el área de la
ingeniería que implica la aplicación de
principios gráficos y prácticas para resolver
problemas de ecuaciones de carga en
ingeniería. Es un proceso sistemático
mediante el cual se encuentra la solución a
un problema y se crea algo nuevo. Una
definición que engloba estas ideas y habla
en términos generales es que el diseño de
ingeniería es una actividad de toma de
decisiones en la que se utiliza información
científica y tecnológica para producir un
producto o sistema. A diferencia de lo que
el diseñador sabe que se ha hecho antes, el
diseño de ingeniería está destinado a
satisfacer nuevas necesidades en cierta
medida.
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24. Es el estudio de la ingeniería
abarca principios fundamentales
que incluyen dibujos, gráficos por
computadora, geometría
descriptiva y resolución de
problemas. En términos generales,
el estudio de gráficos involucra
tres aspectos básicos:
terminología, habilidades y teoría.
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Diseño grafico

25. Un diseñador habilidoso combina un
conocimiento de materiales, una
comprensión de los procesos de
fabricación y la imaginación de nuevos o
innovadores diseños. Reconocer los
límites del diseño con materiales
tradicionales es el primer paso para
explorar las posibilidades de diseño
innovador con plásticos. Algunos
diseñadores se dedican a crear solo la
elegante apariencia exterior, permitiendo
que el diseñador básico trabaje dentro de
ese sobre exterior.
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26. Característica de diseño del producto
El diseño de productos con plásticos
presenta desafíos únicos en
comparación con otros materiales
tradicionales. A diferencia de los
libros de texto o manuales que
suelen ser útiles para resolver
problemas de diseño con materiales
convencionales, el diseño con
plásticos requiere un enfoque
diferente debido al comportamiento
especial de los plásticos bajo carga y
en diversas condiciones ambientales.
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27. Design Analysis
En aplicaciones estructurales para plásticos, que generalmente incluyen
aquellas en las que el producto debe resistir cargas estáticas y/o
dinámicas sustanciales, puede parecer que uno de los problemas de
diseño para muchos plásticos es su bajo módulo de elasticidad.
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57. Diagrama de Ashby
Propiedades para aplicaciones especificas

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67. 67

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69. 69

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71. 71

72. 72

73. 73

74. 74

75. 75

76. 76

77. 77

78. 78

79. 79

80. 80

81. 81

82. 82