Por Josué Zable.

Al diseñar un nuevo producto, incluso las variaciones más pequeñas pueden generar grandes problemas. Ya sea un conjunto de motor, la carcasa de un smartphone o un dispositivo médico, cada componente debe encajar con precisión para que el producto final funcione según lo previsto. Aquí es donde entra en juego el análisis de acumulación de tolerancias.

¿Qué es el análisis de acumulación de tolerancia?

El análisis de acumulación de tolerancias se utiliza para optimizar el diseño de productos para su ensamblaje. En efecto, se utiliza para calcular los efectos acumulativos de las tolerancias de las piezas en un ensamblaje. En general, la mayoría de los ingenieros comprenden la importancia de definir tolerancias optimizadas por pieza, pero pueden no considerar las tolerancias globales, especialmente en un entorno de ensamblaje y prueba. El análisis de acumulación de tolerancias ayuda a los ingenieros a predecir cómo se combinan las variaciones de las piezas en un ensamblaje y si el resultado final cumplirá con las especificaciones incluso antes de construir el primer prototipo.

Dos tipos de análisis de acumulación de tolerancias: el peor de los casos y el método Monte Carlo

Hay dos enfoques principales para el análisis de acumulación de tolerancia:

Análisis del peor caso posible: este enfoque asume que todas las tolerancias se encuentran en sus límites extremos en la misma dirección. Es simple y conservador, lo que garantiza el ajuste, pero a menudo conlleva ingeniería excesiva y costos innecesarios.

Análisis de Monte Carlo: Este enfoque utiliza distribuciones de probabilidad para modelar la variación en el mundo real. En lugar de asumir lo peor, simula miles de resultados de ensamblaje para estimar la probabilidad de fallo. Este enfoque refleja la realidad con mayor precisión y puede justificar tolerancias más flexibles (y más económicas), manteniendo el rendimiento.

Cómo realizar el apilamiento de tolerancias de Monte Carlo en Minitab

Con la herramienta de simulación de Monte Carlo de Minitab Workspace, los ingenieros pueden configurar rápidamente un modelo de tolerancia:

1. Definir entradas: Ingrese las dimensiones de los componentes y sus tolerancias o distribuciones (normal, uniforme, etc.).
2. Construya la ecuación: combine estas entradas para representar la dimensión general del ensamblaje.
3. Ejecutar simulaciones: Minitab simula miles de combinaciones de ensamblajes.
4. Interpretar resultados: ver la distribución de salida, la capacidad (Ppk/Cpk) y la probabilidad de cumplir con las especificaciones.

Construir mejores productos con diseño basado en datos

El análisis de acumulación de tolerancias acorta la distancia entre la intención de diseño y la realidad de fabricación. Al cuantificar la incertidumbre, los ingenieros toman decisiones informadas que equilibran el rendimiento, el coste y la viabilidad de fabricación. Si bien el análisis del peor caso posible puede ser más común y sigue siendo eficaz, la simulación de Monte Carlo proporcionará, en última instancia, un enfoque más realista, permitiendo tolerancias más flexibles y proporcionando un enfoque de diseño más práctico.