Desglose del coste de fabricación de chapas metálicas: Lo que hay que saber

Introducción

Cuando se trata de la fabricación de chapas metálicas, el coste suele ser uno de los aspectos más infravalorados. ¿Le ha ocurrido alguna vez que estaba trabajando en un proyecto y, de repente, el presupuesto se disparó? ¿O tal vez ha tenido dificultades para estimar los costes de cada fase del proceso? Lo cierto es que el control de costes en la fabricación de chapas metálicas es un factor crucial en cualquier proyecto. Desde la elección de los materiales hasta el tiempo necesario para fabricar el producto, pasando por el proceso de fabricación propiamente dicho y el coste del transporte del producto final, todos estos factores son determinantes del coste total.

Mucha gente no sabe que, cuando se conocen los factores que influyen en los costes, no sólo se puede evitar el despilfarro, sino también reducirlos manteniendo la calidad. En este artículo hablaremos de los factores clave que influyen en el coste de la fabricación de chapa metálica y daremos algunos consejos útiles para gestionarlos. ¿Está preparado para convertir las cuestiones de costes en la puerta del éxito de su proyecto? ¡Vamos a ello!

Métodos habituales de fabricación de metales y costes asociados

El proceso de transformar una pieza de metal de una barra o una chapa en un producto acabado es complejo y puede dividirse en varias etapas. Cada método implica el uso de determinados equipos y técnicas y, por tanto, tiene sus propias implicaciones de coste en términos de tiempo, nivel de dificultad, materiales necesarios y precisión. El primer paso es comprender estos procesos básicos y sus características de coste en general. Nota: Todas las tarifas horarias e intervalos de costes son aproximados y pueden variar mucho.

Corte

El corte suele ser la primera operación, en la que se da a la chapa plana la forma deseada. Algunas de las técnicas más utilizadas son el corte por láser, el corte por plasma, el corte por chorro de agua y el punzonado.

Costes: El coste del corte por láser o plasma en los grosores de material habituales es de $1,50-$6,00 por pie lineal (5-20$ por metro) de longitud de corte en función del material y la complejidad. Para una pieza pequeña y sencilla, la operación de corte puede costar entre $5 y $30, mientras que para una pieza grande o compleja, puede costar entre $50 y $500+.

Plegado y conformado

Después, las chapas planas se doblan en formas angulares o curvas. Esto se hace normalmente con una prensa plegadora para las curvas o con rodillos para las curvas.

Costes: El coste del curvado suele calcularse en función de la cantidad y el tipo de curvas necesarias. Es difícil hacer un cálculo exacto, pero una estimación muy aproximada podría ser de $1 a $5 por plegado básico, que aumentará con el grosor del material, la tolerancia requerida y la complejidad de la secuencia de plegados. También hay que tener en cuenta que el tiempo necesario para preparar la plegadora es un coste asociado a cada trabajo.

Los costes de formación también pueden variar en función del proceso de formación que se utilice. Por ejemplo, cuando se trata de estampar o prensar muchas piezas, es más barato por pieza pero es un proceso que requiere mucho tiempo en términos de configuración. La embutición profunda, que se utiliza para producir formas más complicadas, puede oscilar entre $2 y $10 por pieza en función del material y la forma.

Soldadura

La soldadura es el proceso de fusionar dos o más piezas de metal calentando los bordes de los metales hasta que se funden y solidificándolos de nuevo. Los métodos más utilizados son MIG (gas inerte metálico), TIG (gas inerte de tungsteno) y soldadura por arco.

Costes: El precio de los servicios de soldadura sencillos, como soldaduras por puntos o costuras cortas, oscila entre $20 y $50. Para soldaduras estructurales más extensas, por ejemplo MIG en piezas pequeñas o medianas, el coste puede oscilar entre $50 y $250. Los procesos especiales, como la soldadura TIG en acero inoxidable o aluminio o para estructuras complejas, pueden costar entre $200 y $1000 o más.

Mecanizado

El mecanizado es el proceso de cortar una pieza metálica para darle la forma o característica deseada, como un orificio roscado. Algunos de los procesos habituales son el taladrado, el fresado, en el que las fresas giran para cortar el material, y el torneado, en el que el material gira en un torno.

Los costes: Los costes son directamente proporcionales a la complejidad de la pieza, los niveles de tolerancia necesarios y el tiempo total necesario para el mecanizado. El coste por hora de los servicios de mecanizado CNC puede oscilar entre $60 y $120 para trabajos sencillos de 3 ejes y entre $120 y $200+ para trabajos multieje o piezas de alta precisión.

Montaje

El ensamblaje es el proceso de unir varias piezas de un mismo material para obtener el producto final. Para ello puede ser necesario utilizar elementos de fijación como tornillos, pernos o remaches, soldadura o incluso adhesión.

Costes: El coste de montaje viene determinado por el número de piezas, el tipo de fijaciones o técnicas de unión utilizadas y el nivel de integración. Suele estimarse en función del tiempo necesario para completar el trabajo y el coste de la mano de obra de taller puede variar entre $50 y $100 por hora y más.

Acabado

El acabado es un método de tratamiento de superficies con fines estéticos, de protección (por ejemplo, contra la corrosión) u otros fines utilitarios. Algunos de los acabados superficiales más comunes son la pintura, el recubrimiento en polvo, que es similar a la pintura pero más duradero, el chapado como el zinc o el cromo, el anodizado para el aluminio, el esmerilado o el pulido.

Coste: Los costes dependen del tipo de acabado, la superficie total que se vaya a pintar, el grado de enmascaramiento y el nivel de calidad deseado. Es difícil dar un coste exacto de un recubrimiento en polvo o pintura básicos, pero puede rondar entre $2 y $5 por metro cuadrado de superficie. Otros acabados más especializados, duraderos o de varias capas (como algunos tipos de chapado) pueden costar entre $5 y $15+ por pie cuadrado. La limpieza y el lijado también pueden aumentar mucho el coste de la mano de obra.

Es importante tener en cuenta que estos procesos pueden integrarse para producir una pieza final. El conocimiento de estos factores básicos de coste le permitirá comprender mejor su proyecto, explicárselo a los fabricantes y estimar el coste final.

Factores clave del coste de la chapa metálica

Aparte de los procesos mencionados, hay muchos otros factores que determinan el coste de una pieza de chapa metálica. Estas variables están interrelacionadas y el conocimiento de cada una de ellas y de cómo afectan a las demás es crucial en la estimación y el control de costes. Una vez más, considere las cifras como indicativas y variables.

Costes laborales

Como se ve en los costes de proceso, los costes de mano de obra cualificada (programadores, operarios, soldadores certificados, inspectores) son una parte importante de la fabricación de chapa y dependen de la ubicación geográfica, el nivel de experiencia y la especialización. Estas tarifas sustentan los costes horarios de las máquinas y los gastos de operación manual.

Por ejemplo, el salario de los programadores CNC cualificados en América oscila entre $30 y $60 por hora, mientras que en Asia oscila entre $10 y $25 por hora. Estas diferencias regionales desempeñan un papel muy importante a la hora de determinar el coste de los servicios de mecanizado y soldadura.

Selección de materiales

La materia prima suele ser uno de los principales factores de coste. Los materiales comunes, como el acero al carbono, suelen ser menos caros que el acero inoxidable o las aleaciones de aluminio. El cobre, el latón y el titanio representan niveles de coste más elevados. Además, los precios de los materiales fluctúan en función de la dinámica del mercado mundial. El grosor (calibre) también desempeña un papel crucial: los materiales más gruesos cuestan más por unidad de superficie y pueden requerir maquinaria más potente o velocidades de procesamiento más lentas. Los grados o aleaciones específicos con propiedades mejoradas también tienen precios superiores.

Complejidad del diseño

Por regla general, una mayor complejidad equivale a un mayor coste. Las piezas con geometrías intrincadas, numerosas curvas, tolerancias estrechas, recortes complejos o soldaduras extensas requieren más tiempo de programación, ciclos de máquina más largos, herramientas potencialmente más especializadas, mano de obra más cualificada y mayores esfuerzos de inspección. Las tolerancias más estrictas que las habituales en la industria aumentan significativamente la dificultad de fabricación y la posibilidad de que se produzcan desechos, lo que incrementa los costes.

Escala y cantidad del proyecto

Las economías de escala son muy importantes en la fabricación de chapas metálicas. Los costes de preparación (programación, configuración del utillaje, inspección de la primera pieza) se amortizan a lo largo de la producción. Las grandes cantidades permiten repartir mejor estos costes fijos, lo que reduce significativamente el coste por pieza en comparación con los prototipos o los lotes pequeños. La compra por volumen de materias primas también puede reportar descuentos.

Máquinas y equipos

La tecnología utilizada es importante. Las máquinas más nuevas, más rápidas o más automatizadas (por ejemplo, láseres de fibra frente a los antiguos láseres de CO2, células de plegado automatizadas) pueden tener tarifas horarias más elevadas debido a la inversión de capital y los costes de mantenimiento, pero pueden producir la pieza a un coste inferior por pieza, especialmente si el volumen es grande. La idoneidad del equipo seleccionado determina el tiempo y el coste que se tardaría en completar un trabajo concreto.

Costes de utillaje y preparación

El coste de preparar la herramienta adecuada para un proyecto concreto de chapa metálica es relativamente alto. Estos costes incluyen la producción de matrices, moldes y accesorios necesarios para operaciones como el plegado, el corte y la soldadura. El utillaje también puede ser caro, sobre todo si se necesita un utillaje especial para el proyecto.

Soporte de diseño e ingeniería

Si un cliente sólo ofrece una idea o un boceto, el fabricante puede dedicar una cantidad de tiempo considerable a crear modelos CAD detallados, planos de producción y análisis DFM. Aunque esto aumenta el coste inicial, los consultores de DFM experimentados pueden sugerir cambios que reduzcan los costes de fabricación más adelante en mayor medida, con lo que el coste neto será menor.

Requisitos de calidad y certificación

La implantación de un sistema de gestión de la calidad (SGC) conforme a normas internacionales como ISO 9001, AS9100 para el sector aeroespacial, ISO 13485 para productos sanitarios, etc. conlleva muchos gastos generales. Incluye controles estrictos de los procesos, trazabilidad de los materiales, documentación, herramientas de inspección precisas y personal cualificado. Estos requisitos, que hacen que el sistema sea fiable y conforme a las normas, aumentan forzosamente el coste.

Plazo de entrega

Los plazos de entrega estándar permiten a los fabricantes programar la producción de forma óptima. Una solicitud de entrega urgente casi siempre interrumpe este calendario, lo que probablemente obligue a hacer horas extra, a solicitar piezas o herramientas y a dar prioridad al trabajo urgente sobre otros trabajos, todo lo cual conlleva gastos adicionales.

Embalaje y gastos de envío

El coste no se detiene en este punto, la pieza está hecha. Algunas piezas pueden necesitar un embalaje especial, como espuma a medida, bolsas con VCI o cajas especializadas, para garantizar que no se dañen durante el transporte, sobre todo cuando son sensibles a los toques en su superficie. Los gastos de envío varían en función del peso total, el volumen, el destino y el tipo de servicio de transporte, ya sea terrestre, aéreo o marítimo.

Consejos para optimizar sus costes de fabricación de chapa metálica

Aunque son muchos los factores que contribuyen al coste, hay medidas proactivas que puede tomar, principalmente durante la fase de diseño y en sus interacciones con los proveedores, para gestionar y optimizar los gastos sin comprometer la funcionalidad o la calidad necesarias.

Simplifique su diseño

Uno de los factores que más aumentan los costes es la complejidad. Cuestiónese cada aspecto: ¿Es necesaria esa curva compleja? ¿Es posible tener tolerancias más amplias en dimensiones no críticas? ¿Es posible combinar varias piezas en un componente de múltiples características para reducir el trabajo de montaje? En general, la reducción de curvas, agujeros, soldaduras y fijaciones supone un ahorro directo de costes.

Elija el material adecuado

También es importante prestar atención a las propiedades de los materiales y sus costes. Evite especificar demasiado. Si los requisitos funcionales se cumplen con un grado estándar de acero al carbono, resulta costoso optar por un acero inoxidable o una aleación de aluminio. Hay que tener en cuenta no sólo el coste del material, sino también su capacidad para ser procesado mediante el mecanizado elegido y su compatibilidad con los procesos de acabado seleccionados.

Optimizar la utilización de materiales

Diseñe las piezas pensando en la eficacia del anidado. ¿Pueden ajustarse ligeramente las dimensiones de la pieza para que encaje mejor en los tamaños de chapa estándar (por ejemplo, 4×8 pies, 5×10 pies), minimizando así los desechos? Consulte a su fabricante sobre el rendimiento óptimo del material para sus tamaños de stock estándar y calibres comunes. Reducir los desechos reduce directamente los costes de material.

Optimizar los procesos

Considere el método de fabricación más rentable para sus necesidades. Para formas sencillas de gran volumen, el estampado puede ser más barato a largo plazo que el corte por láser, a pesar de la inversión inicial en utillaje. Comente las opciones de proceso con su fabricante, puede que le sugiera alternativas que no había considerado.

Estandarizar piezas y características

Siempre que sea posible, utilice componentes y características estandarizados en toda su línea de productos o incluso dentro de un mismo conjunto. Utilizar tamaños de orificios, radios de curvatura, tipos de herrajes e incluso subcomponentes completos comunes permite a los fabricantes aprovechar las herramientas existentes, reducir los tiempos de preparación y beneficiarse potencialmente de la compra al por mayor.

Implique a su fabricante desde el principio del proceso de diseño

Esta es quizá la estrategia de optimización con mayor impacto. Contratar a un fabricante experto durante la fase de diseño permite que su experiencia en diseño para la fabricación (DFM) identifique posibles factores de coste y sugiera modificaciones. antes de diseños. Este enfoque de colaboración evita costosos rediseños y obstáculos en la producción. Piense en esta colaboración temprana como en la construcción de unos cimientos sólidos; evita que surjan costosos problemas estructurales más adelante en la construcción.

Planificar el volumen potencial futuro

Si prevé que los volúmenes de producción aumentarán significativamente en el futuro, coméntelo por adelantado con su fabricante. Esta información puede influir en las decisiones iniciales sobre el utillaje (por ejemplo, invertir en utillaje más duradero para estampación) o la selección del proceso, lo que puede ahorrar dinero a largo plazo en comparación con una ampliación posterior ineficiente.

Establezca una relación sólida con su socio fabricante

Una relación a largo plazo basada en la confianza, la comunicación abierta y el entendimiento mutuo fomenta la eficiencia. Un socio que entiende sus productos y requisitos puede sugerir mejoras de forma proactiva, solucionar problemas con mayor eficacia y, potencialmente, ofrecer condiciones más favorables con el tiempo en comparación con los compromisos puramente transaccionales.

TZR: Su socio de confianza en la fabricación de chapa metálica

Navegar por las complejidades del coste de fabricación de chapa metálica requiere algo más que comprender los factores; requiere un socio comprometido con la transparencia, la eficiencia y el valor. En TZR, una empresa líder en la fabricación de chapas metálicas, somos conscientes de las presiones de costes a las que se enfrentan nuestros clientes e integramos la conciencia de costes en cada etapa de nuestro proceso.

Prestamos servicio a diversos sectores, como la automoción, los dispositivos médicos, las impresoras 3D y las energías renovables, lo que demuestra nuestra versatilidad y experiencia en la gestión de una amplia gama de proyectos. Nuestra competencia se extiende al trabajo con diversos materiales, como acero, acero inoxidable, aluminio, cobre y latón.

Creemos que el verdadero valor va más allá del precio inicial. Nuestro equipo ofrece revisiones activas de Diseño para la Fabricación (DFM), en las que los revisores aportan una media de 30 años de inestimable experiencia, colaborando con los clientes desde el principio para identificar posibles ahorros de costes mediante la optimización del diseño sin comprometer el rendimiento.

TZR invierte en equipos de última generación y procesos eficientes para minimizar los residuos y el tiempo de producción, lo que se traduce en precios competitivos. Además, nuestro compromiso con un riguroso control de calidad, va más allá de las normas básicas de calidad ISO, hasta 98%asa de rendimiento, evitando costosos retrasos, retrabajos o fallos de campo para nuestros clientes. Elegir TZR significa asociarse con un equipo dedicado a suministrar no sólo piezas, sino valor tangible y fiabilidad para sus necesidades de fabricación de chapa metálica.

Conclusión

El coste de la fabricación de chapa metálica es una ecuación polifacética en la que influyen una serie de procesos, la ciencia de los materiales, las decisiones de diseño, la eficiencia operativa y la dinámica del mercado. Aunque los factores que contribuyen son numerosos, no son inescrutables. Comprendiendo las implicaciones económicas de los distintos métodos de fabricación, reconociendo las variables clave, desde la selección de materiales hasta la logística de entrega, y aplicando estrategias prácticas de optimización, las empresas pueden controlar considerablemente sus gastos. Armado con este conocimiento y este enfoque, puede navegar con confianza por el panorama de los costes de fabricación de chapa metálica y lograr resultados óptimos para sus proyectos.