Técnicas de fabricación industrial

Clasifica estas piezas según el proceso de fabricación más probable (moldeo, mecanizado o conformado) y justifica tu elección: una carcasa de mando a distancia, un eje estriado de precisión, una tubería de cobre, un bloque de motor y una chapa de carrocería de coche.

Para cada geometría indica la máquina adecuada (torno o fresadora) y razona tu elección: un eje cilíndrico con ranura, una carcasa prismática con cavidades, una rosca exterior y una guía plana con canales.

Explica qué es el mecanizado por arranque de viruta y describe tres operaciones básicas (torneado, fresado y taladrado): en cada una, indica qué se mueve (la pieza o la herramienta) y qué forma se obtiene.

Compara una fresadora convencional con un centro de mecanizado CNC: qué aporta el control numérico (repetibilidad, geometrías complejas, cambio automático de herramienta) y en qué casos sigue siendo razonable la máquina manual (pieza única, reparación rápida, formación).

Un eje mecanizado con especificación $\varnothing\,25 \pm 0{,}02\ \text{mm}$ no entra en el rodamiento previsto en algunas unidades del lote. Explica qué son la tolerancia dimensional y el ajuste, qué pudo fallar en el proceso (herramienta desgastada, dilatación térmica durante el corte, error de reglaje) y describe cómo se detectaría con un control estadístico por muestreo.

Una chapa de acero de $3{,}0\ \text{mm}$ de espesor entra en un laminador, como se muestra en la figura, cuyos rodillos reducen el espesor un $20\,\%$ en cada pasada. Calcula el espesor a la salida de la primera pasada y explica por qué el laminado es un proceso de conformado por deformación plástica.

Explica qué es la forja y qué diferencia hay entre forja libre (a martillo, con el forjador guiando la pieza) y forja en matriz (estampación en caliente). ¿Por qué las piezas forjadas suelen ser más resistentes que las fundidas de la misma forma?

Describe el proceso de extrusión con la analogía del tubo de pasta de dientes y nombra tres productos extruidos (perfiles de aluminio, tubos, cables forrados). ¿Por qué la extrusión solo produce piezas de sección constante?

Describe el proceso de fundición en arena paso a paso (modelo, molde de arena, colada, desmoldeo, limpieza) y cita dos ventajas y dos limitaciones del proceso frente al mecanizado.

Explica en qué consiste la inyección de termoplásticos (plastificar el material, inyectarlo en el molde, enfriar y expulsar) y nombra cuatro objetos cotidianos fabricados así. ¿Por qué el molde es tan costoso y, aun así, el proceso es rentable?

Ordena las etapas de fabricación de una carcasa de fundición de aluminio para una bomba de agua: (a) mecanizado de las superficies de apoyo y roscas, (b) moldeo en arena y colada, (c) inspección final y control dimensional, (d) eliminación de la arena y desbarbado, (e) diseño del modelo y del molde con canales de alimentación. Explica qué se hace en cada etapa.

Una empresa necesita fabricar carcasas de plástico para un altavoz portátil. Analiza qué proceso elegirías si la producción prevista es de $100\,000$ unidades al año y cuál si solo se necesitan cinco prototipos para presentar a inversores, razonando los costes fijos (moldes, utillajes) y los costes por pieza de cada opción.

Un molde de inyección cuesta $30\,000\ \text{€}$ y cada pieza inyectada cuesta $0{,}50\ \text{€}$; fabricar las mismas piezas por impresión 3D cuesta $6\ \text{€}$ por unidad sin molde. a) Calcula a partir de cuántas piezas amortiza el molde. b) Comenta qué otros factores, además del coste unitario, influyen en la decisión (plazo, cambios de diseño, acabado).

Una empresa duda entre fabricar por mecanizado CNC o por impresión 3D metálica una pieza de geometría muy compleja con canales internos de refrigeración para un prototipo de turbina (tres unidades). Analiza las ventajas e inconvenientes de cada tecnología para este caso concreto (geometría posible, acabado superficial, propiedades del material, coste y plazo) y toma una decisión justificada.