Tender un puente entre la creación de prototipos y la producción

Cómo contribuye el grabado químico al desarrollo de productos y a la fabricación de preseries

Según el informe «Innovación en la fabricación 2026» de Protolabs, el 97 % de las empresas señalan retrasos o fallos a la hora de lanzar productos al mercado, y la ampliación a la producción se identifica como el mayor reto para los desarrolladores de productos. En este artículo, Ben Kitson, responsable de desarrollo empresarial de Precision Micro, empresa especializada en grabado químico, explica cómo encontrar el proceso de fabricación adecuado desde el principio puede ayudar a reducir los riesgos asociados al paso de los prototipos iniciales a la producción a gran escala, en un momento en que los fabricantes buscan invertir en nuevos productos.

Los productos electrónicos y semiconductores suelen tener ciclos de desarrollo cortos, por lo que la rapidez de comercialización resulta fundamental. Sin embargo, pasar de un prototipo funcional a la fabricación en serie puede acarrear costes significativos, sobre todo cuando cambian los requisitos de utillaje y validación.

Si se recurre al estampado y al prensado, los fabricantes pueden utilizar inicialmente utillaje blando para crear prototipos y probar un diseño. Estas herramientas están fabricadas con acero, un material más fácil y económico de mecanizar, y suelen durar entre 10 y 10 000 ciclos, en comparación con el millón de ciclos aproximadamente que alcanzan las herramientas de producción endurecidas. Las herramientas blandas también pueden ser más pequeñas y contener menos componentes, lo que permite reducir los costes iniciales.

Sin embargo, una vez validado el diseño, los fabricantes deben invertir en utillaje reforzado para series de producción más grandes. Esto implica volver a validar el componente utilizando el nuevo utillaje y el nuevo proceso, lo que supone un aumento del tiempo y los costes. Dado que el utillaje de producción puede alcanzar un coste de cinco o seis cifras, esto puede suponer un obstáculo costoso en el camino hacia la fabricación en serie.

Fabricantes dispuestos a invertir

Este reto es más relevante que nunca, ahora que los fabricantes buscan invertir en el desarrollo de productos. A pesar de las continuas presiones sobre los costes, la inversión en innovación sigue siendo una prioridad. Una encuesta a directivos realizada en 2026 por Make UK y PwC reveló que el 68 % de los fabricantes del Reino Unido están aumentando la inversión en el desarrollo de nuevos productos. En consonancia con esta tendencia general, la Encuesta de Inversión de 2026 del Banco Europeo de Inversiones reveló que el 85 % de las empresas de la UE habían invertido durante el último año.

En este caso, el grabado químico ofrece una vía viable para productos o componentes que requieren una fabricación de precisión. El coste de las herramientas de desarrollo suele rondar el equivalente a 130 dólares estadounidenses, lo que lo convierte en una opción accesible para proyectos que van desde 100 prototipos hasta tiradas de producción de 100 000 componentes.

Esto permite a los fabricantes ampliar la producción sin que ello implique necesariamente la necesidad de nuevas herramientas, aunque siguen siendo necesarias las pruebas y la validación adecuadas para confirmar que los componentes cumplen las especificaciones requeridas.

Los bajos costes de utillaje también hacen que la experimentación en el diseño resulte más rentable. Por ejemplo, una malla de filtración puede incorporar seis variaciones diferentes de tamaño y espaciado de los orificios en una sola lámina utilizando un único utillaje, siempre que el diseño lo permita, y las muestras se entregan en siete días.

Acertar con los materiales y los diseños

Estas pruebas también ayudan a los ingenieros a evaluar la elección del material, el espesor y la geometría. En el caso del grabado químico, se suele utilizar para espesores de metal de hasta aproximadamente 1,5 mm, aunque se pueden procesar materiales de hasta 2,5 mm de espesor.

Dentro de este rango, el grabado puede facilitar la prueba de diferentes espesores de material sin los cambios en las herramientas que podría requerir el estampado. En el estampado, cambiar el espesor del material puede afectar a las holguras y los radios de las herramientas, lo que podría requerir modificaciones que cuesten miles de libras y tarden semanas.

El proceso también permite trabajar tanto con metales blandos como con metales duros, incluidos los aceros inoxidables especiales que se utilizan para la fabricación de muelles. Dado que el grabado químico elimina material sin aplicar las mismas fuerzas mecánicas que el estampado ni generar las zonas afectadas por el calor propias del corte por láser, conserva las propiedades del material y evita las rebabas propias del estampado. La limpieza también forma parte del proceso.

La complejidad del diseño es otro factor a tener en cuenta. El grabado puede crear numerosos orificios y canales intrincados al mismo tiempo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que van desde canales de flujo en placas de refrigeración de semiconductores hasta rejillas de altavoces para automóviles.

Esta tecnología también desempeña un papel importante en el «bajo el capó» de los vehículos, donde Precision Micro desarrolló resortes grabados que se convirtieron en un componente estándar de las bombas de combustible, los sistemas de frenos ABS y los convertidores catalíticos.

En los sistemas de inyección directa de gasolina (GDI), los componentes grabados también se utilizan en aplicaciones de gran volumen y críticas para la seguridad, en las que la uniformidad en la fabricación es esencial y se lleva a cabo una inspección al 100 % de más de 1 000 000 de componentes al mes.

Planificación de la producción

La elección de un proceso de fabricación no se limita a la elaboración del primer prototipo. Tener en cuenta desde el principio los volúmenes de producción, los requisitos de materiales y las especificaciones de rendimiento puede ayudar a evitar cambios costosos más adelante.

Trabajar con un proveedor capaz de dar respuesta tanto al desarrollo como a la fabricación a gran escala también ayuda a mantener la continuidad a medida que evolucionan las necesidades.

Con unos costes de utillaje de unos 130 dólares estadounidenses y un proceso que puede adaptarse tanto a la fase de prototipos como a la de producción, el grabado químico ofrece a los fabricantes un mayor margen para perfeccionar los diseños antes de lanzarse a la fabricación en serie.

¿Está desarrollando un componente para la producción de preserie o en grandes volúmenes? Póngase en contacto con nosotros para analizar su aplicación y sus requisitos de materiales en www.precisionmicro.com.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es la fabricación de preserie? La fabricación de preserie es la fase que se sitúa entre el desarrollo del producto y la producción a gran escala. Consiste en fabricar componentes en cantidades limitadas para evaluar la idoneidad del diseño, la uniformidad de la fabricación y el rendimiento. Esto permite a los fabricantes identificar posibles problemas y perfeccionar las especificaciones antes de comprometerse con volúmenes de producción más elevados.
2. ¿En qué se diferencia el grabado químico del estampado a la hora de crear prototipos? El grabado químico utiliza utillaje de bajo coste, lo que lo hace adecuado para probar variaciones de diseño sin la importante inversión inicial que conllevan las herramientas de estampado. Además, permite producir geometrías complejas sin las rebabas propias del estampado. El proceso más adecuado depende del material, el grosor, la geometría, las tolerancias y el volumen de producción previsto del componente.
3. ¿Se puede utilizar el grabado químico para la fabricación en serie? Sí . El grabado químico permite tanto el desarrollo de prototipos como la producción en serie utilizando las mismas herramientas y el mismo proceso. Siempre que el componente siga cumpliendo las especificaciones requeridas, el aumento de los volúmenes de producción no implica automáticamente una nueva validación debido a un cambio en las herramientas. La idoneidad depende del diseño del componente y de los requisitos de la aplicación.