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PORTADA
(Elaborada por la revista)
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Diseño Circular y Manufactura Digital para el Desarrollo de
Mobiliario Modular: Sistema Ensamblado sin Herramientas
Mediante Paneles Entrelazados
Circular Design and Digital Manufacturing for Modular Furniture: A Tool-Free
Interlocking Panel System
Vladimir Becerril Mendoza
vladimir.becerril@uabc.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-5202-6681
Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ciencias de la Ingeniería y
Tecnología
Baja California - México
Artículo recibido: 13/07/2026
Aceptado para publicación: 16/08/2026
Conflictos de intereses, agradecimientos y financiamiento. El autor declara no tener
conflictos de intereses relacionados con la realización, interpretación o publicación de este
estudio. Se agradece la colaboración de los estudiantes participantes y de las personas
coinventoras, así como el acompañamiento del Departamento de Propiedad Intelectual y
Transferencia de Tecnología de la Universidad Autónoma de Baja California durante el
proceso de protección de la propiedad intelectual y transferencia tecnológica del desarrollo.
Esta investigación recibió financiamiento mediante el proyecto institucional de la
Universidad Autónoma de Baja California No. 351/6/C/28/24, titulado Economía circular en
el diseño de muebles de madera para atención a necesidades de población vulnerable, así
como de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI), a
través del proyecto CBF-2025-G-1153, titulado Generación de tecnologías para el
aprovechamiento integral de residuos maderables en la industria del mueble mediante diseño
circular y manufactura mixta.
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RESUMEN
Se presenta el diseño y la validación de un sistema de mobiliario modular ensamblado
sin herramientas mediante paneles entrelazados, desarrollado bajo principios de diseño circular
y manufactura digital. El problema de investigación radica en la dependencia de herrajes
metálicos, adhesivos y configuraciones multimaterial en el mobiliario convencional, lo cual
incrementa la complejidad del ensamblaje, dificulta los procesos de reciclaje y limita su
integración en modelos de economía circular. En este contexto, se propone un sistema
estructural basado en geometrías de ensamble que permite la unión de paneles rígidos sin el
uso de componentes externos. La metodología integra un proceso de diseño estructurado en
cuatro fases: investigación, conceptualización, fabricación y validación, complementado con
un enfoque experimental. El sistema fue desarrollado mediante modelado digital y fabricado
mediante maquinado Control Numerico Computarizado utilizando tableros a base de madera.
Para su validación se desarrollaron un modelo conceptual, un prototipo funcional y una
producción piloto de 20 unidades, evaluadas en condiciones reales mediante pruebas de
ensamblaje, desempeño estructural, aprovechamiento del material y percepción del usuario.
Los resultados muestran un tiempo de ensamblaje inferior a cinco minutos, un desempeño
estructural satisfactorio durante las pruebas funcionales, un aprovechamiento del material del
87 % y una aceptación alta de los usuarios. Se concluye que el sistema constituye una
alternativa viable para el desarrollo de mobiliario sostenible, con potencial para la manufactura,
la transferencia tecnológica y su implementación en contextos educativos, en concordancia con
los Objetivos de Desarrollo Sostenible relacionados con la innovación, la producción y
consumo responsables y la educación de calidad.
Palabras clave: diseño circular, mobiliario modular, manufactura digital
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ABSTRACT
This study presents the design and validation of a modular furniture system assembled
without tools through interlocking panels, developed under the principles of circular design
and digital fabrication. The research addresses the dependence of conventional furniture on
metal fasteners, adhesives, and multi-material configurations, which increase assembly
complexity, hinder recycling processes, and limit integration into circular economy models. In
response, a structural system based on interlocking geometries is proposed to join rigid panels
without the use of external fastening components. The methodology followed a four-phase
design process consisting of research, conceptualization, manufacturing, and validation,
complemented by an experimental approach. The system was developed through digital
modeling and manufactured using Computer Numerical Control (CNC) machining on wood-
based panels. Validation included the development of a conceptual model, a functional
prototype, and a pilot production of 20 units, which were evaluated under real operating
conditions through assembly tests, structural performance assessment, material utilization
analysis, and user perception. The results demonstrated an assembly time of less than five
minutes, satisfactory structural performance during functional testing, 87% material utilization,
and a high level of user acceptance. The proposed system represents a feasible alternative for
the development of sustainable furniture, with potential applications in manufacturing,
technology transfer, and educational environments. Furthermore, the proposed approach
contributes to the achievement of the Sustainable Development Goals related to industry and
innovation, responsible production and consumption, and quality education.
Keywords: circular design, modular furniture, digital manufacturing
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INTRODUCCIÓN
El diseño y desarrollo de mobiliario sostenible se ha consolidado como una línea estratégica
dentro del diseño industrial y la ingeniería de productos, debido a la necesidad de reducir los
impactos ambientales generados durante su producción, uso y disposición final, estudios
recientes señalan que el modelo lineal de producción y consumo continúa en la industria
mueblera, favoreciendo una alta dependencia de recursos naturales y una limitada recuperación
de materiales (Palos-Cerda et al., 2025). El fenómeno del fast furniture ha incrementado
significativamente el volumen de residuos sólidos y el consumo acelerado de materiales,
evidenciando la necesidad de incorporar estrategias basadas en economía circular y análisis del
ciclo de vida (Costa, 2023). En Latinoamérica, además, los procesos de transformación de
madera generan importantes cantidades de retales, aserrín y residuos lignocelulósicos que
frecuentemente son desaprovechados, representando una pérdida de valor material y un
impacto ambiental adicional (Pascuaza Rivera & López, 2013). Estas problemáticas han
impulsado el desarrollo de estándares internacionales, como la norma ANSI/BIFMA e3-2024,
“Furniture Sustainability Standard” orientados a evaluar la sostenibilidad ambiental del
mobiliario durante todo su ciclo de vida (BIFMA, 2024).
Como respuesta a estas problemáticas, los sistemas de mobiliario modular y de empaque plano
han adquirido relevancia por su capacidad para reducir el volumen de transporte, facilitar el
ensamblaje y favorecer estrategias de reutilización. Diversos sistemas de mobiliario modular
han sido desarrollados mediante geometrías de acoplamiento orientadas a simplificar el
ensamblaje y reducir los tiempos de armado. Este interés también se refleja en el ámbito de la
propiedad intelectual. Por ejemplo, la patente de Davis (2013) propone un sistema de paneles
ensamblables sin herramientas mediante mecanismos de unión específicos; la patente US
20160174700 A1 incorpora elementos internos de refuerzo para incrementar la estabilidad
estructural (Brandenberg, 2016); mientras que la patente de Culp y Gentle (2010) presentan
soluciones basadas en uniones mecánicas desmontables. Aunque estas propuestas representan
avances importantes, continúan dependiendo de componentes adicionales o configuraciones
estructurales que incrementan la complejidad del sistema, limitando la eficiencia del
desmontaje y la optimización del material.
Investigaciones recientes sobre Design for Disassembly (DfD) destacan que la prolongación
de la vida útil del mobiliario depende de sistemas completamente desmontables, reparables y
reutilizables (Sydor & Stańczyk, 2025). En este contexto, el diseño circular propone incorporar
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desde las primeras etapas del desarrollo estrategias orientadas a la reutilización, reparación,
actualización y optimización del ciclo de vida de los productos (Manzini, 2015; Burkut, 2025).
No obstante, la implementación de estos modelos continúa enfrentando limitaciones
relacionadas con la trazabilidad de materiales, la disponibilidad de información y la
incorporación de herramientas digitales, particularmente en pequeñas y medianas empresas del
sector mueblero (Imbesi et al., 2026; Palos-Cerda et al., 2025). En consecuencia, la
modularidad y el diseño para desmontaje constituyen estrategias fundamentales para favorecer
la transición hacia modelos de economía circular.
La manufactura digital es una herramienta estratégica de competitividad, particularmente
mediante tecnologías Diseño Asistido por Computadora (CAD), Manufactura Asistida por
Computadora (CAM) y maquinado CNC, ha transformado los procesos contemporáneos de
diseño y fabricación de mobiliario al permitir mayores niveles de precisión, automatización y
personalización. Estudios recientes evidencian que la integración de herramientas de modelado
paramétrico, fabricación digital y geometría computacional facilita el desarrollo de sistemas
estructurales complejos optimizando simultáneamente el uso de materiales y los procesos de
fabricación (Aidinli et al., 2025; Yuan et al., 2025; Zhang & Zhu, 2026). Estas tecnologías
favorecen además la producción distribuida y la fabricación bajo demanda, aspectos
estrechamente vinculados con los principios de economía circular.
A partir de este contexto surge la siguiente pregunta: ¿es posible desarrollar un sistema de
mobiliario modular que elimine el uso de herrajes y herramientas sin comprometer su
comportamiento estructural, la eficiencia del aprovechamiento del material y la aceptación por
parte del usuario? Se plantea como hipótesis que un sistema basado en geometrías de ensamble
entrelazadas puede sustituir los elementos de fijación convencionales mediante mecanismos de
bloqueo geométrico, facilitando simultáneamente el ensamblaje, el desmontaje y la
reutilización de los componentes.
El objetivo de esta investigación es diseñar y validar un sistema de mobiliario modular
ensamblado sin herramientas mediante paneles entrelazados, evaluando su desempeño
mediante pruebas de ensamblaje, comportamiento estructural, aprovechamiento del material y
percepción del usuario. Con ello se busca aportar evidencia sobre la viabilidad técnica de
integrar diseño modular, diseño circular y manufactura digital en el desarrollo de mobiliario
sostenible, fortaleciendo las posibilidades de manufactura, transferencia tecnológica y
formación académica en diseño industrial. La investigación contribuye y se enmarca en los
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principios establecidos por la Agenda 2030 de la Organización de las Naciones Unidas,
particularmente en el Objetivo de Desarrollo Sostenible 9 (Industria, innovación e
infraestructura), al incorporar procesos de manufactura digital e innovación tecnológica; el
Objetivo 12 (Producción y consumo responsables), mediante estrategias de optimización
material, desmontaje y diseño circular; y el Objetivo 4 (Educación de calidad), al promover el
desarrollo de herramientas didácticas y proyectos de aprendizaje vinculados con el diseño
industrial y la manufactura sostenible (Rosas Burgos et al., 2026; ONU, 2015).
METODOLOGÍA
La investigación se desarrolló bajo un enfoque aplicado con orientación tecnológica y un
diseño descriptivo con validación experimental, integrando principios de diseño circular y
manufactura digital para el desarrollo de un sistema de mobiliario modular ensamblado sin
herramientas mediante paneles entrelazados, orientada al diseño, fabricación y evaluación de
una solución tecnológica.
El diseño circular constituyó el eje transversal de la investigación, para el desarrollo del sistema
hacia criterios de desmontaje, modularidad, optimización del uso de materiales, reducción de
componentes y potencial de reutilización, orientado a favorecer estrategias de producción y
consumo responsables durante el ciclo de vida del producto.
La metodología se estructuró en cinco etapas secuenciales: investigación, análisis, diseño y
conceptualización, fabricación digital y validación experimental (Figura 1).
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Figura 1. Metodología y proceso de diseño, fabricación y validación del sistema de mobiliario
modular
Fuente: elaboración propia.
En la etapa de investigación se realizó una revisión documental de literatura científica, normas
técnicas y antecedentes tecnológicos relacionados con diseño modular, diseño circular,
mobiliario sostenible, manufactura digital y diseño para desmontaje (Design for Disassembly).
Paralelamente, se revisaron antecedentes de propiedad intelectual asociados con sistemas de
ensamble para mobiliario modular y soluciones de empaque plano. Durante la etapa de análisis
se efectuó un estudio comparativo (benchmarking) de sistemas de mobiliario existentes,
considerando criterios funcionales, estructurales, productivos y de sostenibilidad. Este análisis
permitió establecer los requerimientos de diseño del sistema propuesto. En la etapa de diseño
y conceptualización se desarrollaron modelos digitales mediante software CAD, definiendo
geometrías de ensamble basadas en uniones tipo espiga-caja y mecanismos de bloqueo
geométrico. El proceso incluyó iteraciones sucesivas para verificar la compatibilidad
geométrica de las piezas, las tolerancias de fabricación y la secuencia de ensamblaje. La etapa
de fabricación digital comprendió la preparación de archivos de manufactura, el anidado digital
(nesting) de las piezas y el maquinado mediante router CNC sobre tableros a base de madera.
Finalmente, la etapa de validación experimental consistió en la evaluación funcional del
sistema mediante pruebas de ensamblaje, observación del comportamiento estructural, análisis
del aprovechamiento del material y evaluación de la percepción del usuario.
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El desarrollo comprendió la elaboración de un modelo conceptual, un prototipo funcional y
una producción piloto fabricados mediante router CNC sobre tableros a base de madera. Para
ello se empleó software CAD para el modelado tridimensional y software CAM para la
generación de trayectorias de corte y estrategias de anidado (nesting), optimizando la
distribución de las piezas sobre el tablero.
La validación experimental se realizó mediante la fabricación y evaluación de una producción
piloto del sistema modular. Las pruebas se desarrollaron en el taller de manufactura digital de
la Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología de la Universidad Autónoma de Baja
California.
La evaluación de ensamblaje se realizó con estudiantes universitarios seleccionados mediante
un muestreo no probabilístico por conveniencia. Los participantes no contaban con experiencia
profesional en carpintería o manufactura de mobiliario, con el propósito de reducir posibles
sesgos derivados de habilidades técnicas especializadas. Como complemento, se realizaron
entrevistas semiestructuradas con tres fabricantes de mobiliario para obtener observaciones
técnicas relacionadas con el potencial de manufactura y transferencia tecnológica del sistema.
La evaluación del sistema incluyó el registro del tiempo de ensamblaje, la observación del
comportamiento estructural durante el armado y uso funcional, el análisis del aprovechamiento
del material derivado del proceso de manufactura mediante un cuestionario de percepción
integrado por cinco preguntas con escala tipo Likert de cinco niveles para valorar la facilidad
de ensamblaje, estabilidad, funcionalidad y aceptación general del sistema.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Los resultados se presentan siguiendo las cinco etapas metodológicas del estudio, mostrando
la evolución del sistema desde su concepción hasta su validación tecnológica. En cada apartado
se analizan los hallazgos obtenidos y se contrastan con investigaciones previas sobre diseño
modular, manufactura digital y diseño circular.
Desarrollo del sistema de ensamble mediante diseño digital
El desarrollo del sistema inició con la definición conceptual de un mobiliario modular cuyo
principio de diseño consistió en reducir al mínimo el número de componentes necesarios para
conformar un contenedor funcional. A partir de este criterio se diseñó un sistema capaz de
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integrar los elementos básicos presentes en el mobiliario de almacenamiento, tales como
superficies de apoyo, compartimentos interiores, repisas, puertas y cajones, manteniendo una
configuración estructural simplificada y compatible con procesos de manufactura digital.
La modularidad del sistema se estableció mediante tres configuraciones geométricas básicas:
un módulo cúbico, un módulo vertical y un módulo horizontal (Figura 2). Estas configuraciones
comparten componentes estructurales comunes y fueron diseñadas para acoplarse entre sí
mediante geometrías localizadas en las superficies superior e inferior de cada módulo,
formando un sistema de apilamiento que restringe el desplazamiento lateral sin requerir
elementos adicionales de fijación. Esta estrategia permite generar diferentes configuraciones
espaciales a partir de un conjunto reducido de componentes, favoreciendo la adaptabilidad del
mobiliario a distintos requerimientos de uso.
Figura 2. Evolución del concepto de diseño (del boceto al modelo CAD), (a) bocetaje, (b)
modularidad, (c)modelado CAD y (d) simulación
Fuente: elaboración propia.
El principio de unión entre paneles se desarrolló mediante un sistema de ensamble entrelazado
basado en uniones tipo espiga-caja. Cada panel incorpora dos espigas y dos cajas,
configuración que restringe la rotación relativa entre las piezas y mejora la estabilidad del
conjunto durante el ensamblaje. El sistema incorpora además una pieza llave, introducida como
último elemento de la secuencia de armado, cuya función es bloquear el movimiento de los
paneles e impedir su desensamble involuntario. De esta forma, el ensamble completo se realiza
mediante un movimiento de deslizamiento, eliminando la necesidad de utilizar tornillos,
adhesivos o herrajes metálicos.
Con el propósito de maximizar la superficie útil del mobiliario, la cubierta superior fue resuelta
mediante dos paneles independientes que, una vez ensamblados, conforman una superficie
continua equivalente al ancho y profundidad del módulo. Asimismo, los mecanismos de
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apertura para puertas y cajones fueron integrados dentro de la propia geometría del sistema,
utilizando una combinación de espigas rectas y cajas con perfil circular que permiten el
movimiento de rotación controlado sin incorporar bisagras ni correderas comerciales.
El desarrollo geométrico del sistema se realizó mediante modelado paramétrico utilizando
SolidWorks®, empleando variables globales para controlar dimensiones generales, espesores
del material y proporciones de cada módulo. Este enfoque permitió escalar el diseño a
diferentes formatos sin modificar la lógica constructiva del sistema. El entorno CAD también
se utilizó para validar virtualmente las secuencias de ensamblaje, verificar interferencias entre
componentes y evaluar el funcionamiento de los mecanismos de apertura antes de la
fabricación física de los prototipos (Figura 3).
Figura 3. Modelado CAD y detalle del sistema espiga-caja y de la pieza llave
Fuente: elaboración propia.
El proceso de desarrollo comprendió al menos cinco iteraciones de diseño, orientadas
principalmente al ajuste de parámetros dimensionales y funcionales del sistema. Los cambios
más relevantes correspondieron a: i) la longitud de las espigas, para facilitar el proceso de
inserción y proporcionar una holgura adecuada durante el ensamblaje; ii) el rediseño del zócalo
superior de la pieza llave, que además de bloquear el sistema funciona como elemento de
acoplamiento entre módulos apilados; y iii) la modificación de los ángulos de cierre de las cajas
circulares empleadas en los mecanismos, permitiendo controlar el rango de rotación requerido
para puertas y cajones.
Como resultado de esta etapa se obtuvo un sistema modular integrado por componentes
comunes capaces de generar configuraciones cúbicas, verticales y horizontales, manteniendo
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compatibilidad dimensional entre los distintos módulos. El sistema incorpora secuencias de
ensamblaje simplificadas de seis pasos para el módulo con puerta (Figura 4), conformado por
siete piezas, y de diez pasos para el módulo con cajón, integrado por once piezas. Asimismo,
la configuración de empaque plano reduce el volumen ocupado durante el transporte respecto
al mobiliario ensamblado, favoreciendo la eficiencia logística del sistema.
Figura 4. Descripción de número de piezas, pasos de ensamblaje, dimensiones y funciones
Fuente: elaboración propia.
Finalmente, como parte del proceso de desarrollo se realizó una búsqueda del estado de la
técnica mediante la revisión de sistemas comerciales, antecedentes científicos y documentos
de propiedad intelectual relacionados con mobiliario modular, mecanismos de ensamble y
soluciones de empaque plano. Este análisis permitió identificar características diferenciales del
sistema propuesto y respaldó la definición de los elementos considerados novedosos para su
posterior protección mediante patente (Becerril Mendoza et al., 2025).
Uno de los resultados derivados del desarrollo geométrico del sistema fue la obtención de una
configuración de empaque plano (flat-pack), en la que todos los componentes del mobiliario
pueden desmontarse y apilarse sobre un mismo plano sin requerir elementos adicionales de
fijación. Esta configuración reduce significativamente el volumen ocupado durante el
almacenamiento y transporte, favoreciendo la eficiencia logística del sistema y su
compatibilidad con modelos de manufactura distribuida (Figura 5).
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Figura 5. Ejemplo del empaque plano, elaborado con cartón reciclado
Fuente: elaboración propia.
reducción volumétrica se determinó comparando el volumen externo del mobiliario
completamente ensamblado con el volumen correspondiente al conjunto de paneles apilados,
considerando únicamente las dimensiones exteriores del paquete generado por las piezas
desmontadas. En ambos casos se emplearon las dimensiones máximas de almacenamiento, sin
considerar espacios vacíos internos del mobiliario.
Para el módulo cúbico, el volumen del mobiliario ensamblado corresponde aproximadamente
a 0.028 m³ (equivalente a 1 pie³), mientras que en configuración de empaque plano el volumen
ocupado por las piezas apiladas se reduce a aproximadamente 0.007 m³ (432 in³), lo que
representa una reducción cercana al 75 % del volumen de almacenamiento.
En los módulos vertical y horizontal, cuyo volumen ensamblado corresponde
aproximadamente a 0.057 m³ (2 pies³), la configuración de empaque plano reduce el volumen
hasta aproximadamente 0.014 m³ (864 in³), manteniendo el mismo principio de apilamiento de
paneles y permitiendo una disminución equivalente del volumen requerido para transporte y
almacenamiento.
Esta reducción volumétrica constituye una consecuencia directa del sistema de ensamble
desarrollado, ya que la eliminación de herrajes, bisagras y otros componentes externos permite
que todas las piezas se desmonten completamente y se acomoden de forma compacta sobre un
único plano. Desde la perspectiva del diseño circular, esta característica favorece no solo la
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optimización logística, sino también la distribución, el almacenamiento, el mantenimiento y la
reutilización de los componentes durante el ciclo de vida del producto.
Los resultados obtenidos son consistentes con los principios del flat-pack furniture, donde la
reducción del volumen de transporte constituye una de las principales ventajas competitivas
frente al mobiliario convencional. Sin embargo, a diferencia de muchos sistemas comerciales
que dependen de herrajes metálicos y accesorios para su montaje, el sistema propuesto integra
el mecanismo de unión directamente en la geometría de los paneles. Esta solución permite
conservar las ventajas logísticas del empaque plano e incorporar, simultáneamente, principios
de diseño para desmontaje y modularidad (Sydor & Stańczyk, 2025; Burkut, 2025).
Desarrollo del prototipo mediante manufactura digital
Una vez validado el sistema de ensamble mediante modelado digital, los archivos CAD
desarrollados en SolidWorks® fueron exportados en formato DXF para su procesamiento en
el software CAM Aspire®, donde se definieron las trayectorias de herramienta, el material de
trabajo y las operaciones de maquinado requeridas para la fabricación del prototipo (Figura 6).
Figura 6. Flujo CAD–CAM–CNC, (a) modelado en SolidWorks®, (b) archivos DXF, (c)
operaciones de maquinado en Aspire® y (d) maquinados en Router CNC
Fuente: elaboración propia.
El prototipo se fabricó utilizando un tablero de MDF de 19.05 mm (3/4 in) de espesor, con
dimensiones comerciales de 1.22 × 2.44 m (4 × 8 ft). Para el proceso de corte se empleó una
fresa recta de 6.35 mm (1/4 in) de diámetro, de dos filos y carburo de tungsteno (Amana
oTool®), adecuada para operaciones de maquinado sobre tableros derivados de la madera.
El proceso de manufactura se estructuró en tres operaciones principales (Figura 6 (b)):
Vaciado (Pocketing): utilizado para generar las cavidades donde se alojan las repisas y los
mecanismos de rotación correspondientes a puertas y cajones.
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Perfilado interno (Inside Profile): empleado para fabricar las cajas de ensamble, los
alojamientos de las espigas y los orificios que funcionan como jaladeras integradas.
Perfilado externo (Outside Profile): destinado a obtener el contorno final de cada panel y
definir la geometría exterior de todas las piezas del sistema.
La distribución de las piezas sobre el tablero se realizó mediante el algoritmo automático de
anidado (nesting) incorporado en Aspire®. Para garantizar la correcta sujeción mecánica del
tablero durante el maquinado, se estableció un margen perimetral de 25.4 mm (1 in) respecto
al borde exterior y una separación mínima entre piezas de 31.75 mm (1.25 in).
En esta primera etapa únicamente se fabricaron 16 piezas, suficientes para configurar
alternativamente los tres módulos desarrollados (cúbico, vertical y horizontal), permitiendo
verificar la compatibilidad dimensional entre componentes, el correcto funcionamiento del
sistema de ensamble y la modularidad propuesto. Bajo estas condiciones se obtuvo un
aprovechamiento del material del 76 %, correspondiente a la distribución parcial de las piezas
sobre un único tablero.
El tiempo promedio de maquinado fue de 8 minutos para el módulo cúbico con puerta, 14
minutos para el módulo vertical y 16 minutos para el módulo horizontal. Estas diferencias
estuvieron asociadas principalmente al número de componentes y a la longitud total de las
trayectorias de herramienta requeridas para cada configuración.
El prototipo fabricado permitió evaluar por primera vez el comportamiento físico del sistema
y detectar oportunidades de mejora que no fueron evidentes durante el modelado digital. Entre
las principales observaciones destacó el elevado peso del conjunto, atribuido a la densidad del
MDF y al espesor seleccionado para esta primera versión. Asimismo, durante las pruebas de
ensamblaje se identificó la conveniencia de incorporar un redondeo en todas las aristas
expuestas de los paneles, con el propósito de mejorar la seguridad del usuario, la calidad
percibida y el acabado estético del mobiliario.
Las pruebas de ensamblaje del prototipo registraron tiempos de 3, 5 y 5 minutos para los
módulos cúbico, vertical y horizontal, respectivamente, considerando el tiempo total requerido
para completar el armado sin herramientas. El módulo horizontal presentó la mayor
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complejidad de ensamblaje debido a la incorporación simultánea de dos puertas dentro del
sistema.
Los resultados obtenidos durante esta etapa condujeron a una segunda iteración del diseño, en
la que se sustituyó el tablero de MDF por contrachapado (plywood) de 12.7 mm (1/2 in) de
espesor, buscando reducir el peso total del mobiliario sin modificar la lógica estructural del
sistema de ensamble. Paralelamente, se incorporó un redondeo uniforme en el perímetro de
todas las piezas, mejorando la ergonomía, la seguridad durante la manipulación y la calidad
visual del producto final.
Desde la perspectiva del desarrollo de producto, la construcción del prototipo representó una
etapa de aprendizaje fundamental, ya que permitió identificar aspectos relacionados con la
selección del material, la ergonomía y la facilidad de ensamblaje que difícilmente pueden
evaluarse únicamente mediante modelos digitales. Este proceso iterativo coincide con los
enfoques de diseño asistido por manufactura digital descritos por Aidinli et al. (2025) y Zhang
y Zhu (2026), quienes mensionan la importancia de combinar validación virtual y prototipado
físico para optimizar el desempeño funcional de productos fabricados mediante tecnologías
CNC.
Validación funcional del sistema modular
Concluida la etapa de prototipado, el sistema fue sometido a una revisión del diseño,
incorporando los ajustes dimensionales y constructivos identificados durante la evaluación
preliminar. Las modificaciones incluyeron la actualización del material, el refinamiento de
detalles geométricos y la mejora de aspectos ergonómicos del sistema de ensamble,
permitiendo iniciar una producción piloto de veinte unidades destinadas a verificar la
repetibilidad del proceso de manufactura y la compatibilidad dimensional del sistema modular.
La fabricación se realizó utilizando tableros contrachapados de primera calidad de 12.7 mm
(1/2 in) de espesor, con recubrimiento en chapa natural de encino americano y parota,
materiales seleccionados por ofrecer una mejor relación entre peso, resistencia mecánica y
calidad superficial respecto al MDF empleado durante la fabricación del primer prototipo. Esta
modificación permitió mantener la geometría del sistema de ensamble sin alterar la forma
constructiva desarrollada durante el diseño digital.
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Las condiciones de maquinado establecidas durante la fabricación del prototipo se conservaron
para la producción piloto, manteniendo los parámetros de corte, avance y herramienta. En
consecuencia, los tiempos de maquinado por módulo permanecieron similares a los registrados
durante la etapa de prototipado. Sin embargo, el incremento en el volumen de producción
permitió optimizar la distribución de las piezas mediante estrategias de anidado digital
(nesting), considerando además la orientación de la veta del tablero para conservar continuidad
visual entre puertas, superficies y paneles laterales. Como resultado, el aprovechamiento del
material aumentó del 76 %, obtenido durante la fabricación del prototipo, al 87 % en la
producción piloto.
La producción de veinte unidades permitió verificar la repetibilidad dimensional de las piezas,
la compatibilidad entre componentes compartidos y la correcta configuración de los tres
módulos desarrollados (cúbico, vertical y horizontal). Asimismo, se confirmó la
intercambiabilidad de diversos paneles entre las diferentes configuraciones del sistema,
validando uno de los principios de modularidad establecidos durante el proceso de diseño. La
reducción del espesor del tablero, el cambio de material y el redondeo perimetral de todas las
piezas contribuyeron a obtener un mobiliario con menor peso, mejor acabado superficial y
mayor seguridad durante su manipulación, sin afectar el funcionamiento del sistema de
ensamble.
Desde la perspectiva del diseño circular, la fabricación de una serie piloto permitió comprobar
que el sistema puede producirse utilizando componentes estandarizados y compartidos entre
diferentes configuraciones, reduciendo la diversidad de piezas y favoreciendo procesos de
producción, mantenimiento y reposición. Estos resultados coinciden con los planteamientos
sobre modularidad, así como con investigaciones recientes que destacan la integración de
manufactura digital y diseño para desmontaje como estrategias para incrementar la flexibilidad
y sostenibilidad del desarrollo de productos (Aidinli et al., 2025; Sydor & Stańczyk, 2025).
Evaluación por usuarios
Con el propósito de complementar la validación funcional del sistema, se realizó una
evaluación con tres grupos de usuarios que permitieron analizar diferentes perspectivas del
mobiliario desarrollado: i) estudiantes universitarios que participaron en pruebas de ensamblaje
y usabilidad; ii) usuarios potenciales que visitaron el proyecto durante Expo Mueble Baja
California; y iii) fabricantes de muebles con experiencia en procesos de diseño y producción,
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quienes aportaron observaciones de carácter técnico relacionadas con el desarrollo del
producto.
Evaluación de usabilidad
La primera fase de evaluación se realizó con 20 estudiantes universitarios, con edades
comprendidas entre 19 y 21 años, quienes no habían tenido contacto previo con el sistema de
mobiliario. Cada participante recibió un instructivo ilustrado que describía el proceso de
ensamblaje mediante una secuencia gráfica de cinco pasos.
Los tiempos promedio de ensamblaje fueron de 1 a 2 minutos para el módulo cúbico y de 3 a
5 minutos para los módulos vertical y horizontal. El incremento observado en estos últimos
estuvo relacionado con el mayor número de componentes y con la incorporación simultánea de
puertas dentro del proceso de armado.
Durante las pruebas de usabilidad los participantes identificaron de manera consistente que la
pieza llave, incorporada como último componente del ensamblaje, constituye el elemento
responsable del bloqueo final del sistema y de la estabilidad percibida del mobiliario.
Asimismo, destacaron como una característica diferenciadora la posibilidad de ensamblar y
desmontar el producto sin utilizar herramientas, señalando que esta condición facilitaría su
transporte, almacenamiento y reutilización.
En relación con el mecanismo de apertura de las puertas, los participantes comprendieron su
funcionamiento mediante la rotación generada por la propia geometría de las piezas,
identificándolo como una alternativa al empleo de bisagras convencionales. Como sugerencia
de mejora, varios participantes propusieron incorporar un sistema de cerradura para
aplicaciones donde fuera necesario restringir el acceso al contenido del mobiliario.
Evaluación de usuarios potenciales
La segunda etapa de evaluación se desarrolló durante Expo Mueble Baja California, donde el
sistema fue exhibido como parte del espacio universitario “Diseños con Identidad
Universitaria”.
Los visitantes manifestaron interés principalmente por tres características del sistema: el uso
de un único material estructural, la posibilidad de ensamblar el mobiliario sin herramientas y
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la capacidad de ampliar el sistema mediante la combinación de módulos de diferentes
configuraciones. Estas características fueron asociadas por los usuarios con facilidad de
transporte, flexibilidad de uso y posibilidades de crecimiento del mobiliario.
Como parte de la exhibición se permitió que algunos visitantes interactuaran directamente con
el módulo cúbico. Los participantes que aceptaron realizar el ensamblaje completaron la
actividad en tiempos comprendidos entre 1 y 3 minutos. Durante esta interacción se observó
que la principal dificultad consistió en insertar la pieza llave antes de completar la secuencia
de armado, situación que ocasionó solicitudes de apoyo por parte de algunos usuarios. Esta
observación sugiere la conveniencia de reforzar el diseño del instructivo o incorporar
elementos visuales que faciliten la comprensión de la secuencia de ensamblaje.
Finalmente, diversos visitantes expresaron posibles escenarios de aplicación del sistema,
mencionando su utilización en estudios de trabajo, oficinas y habitaciones, lo que evidencia
una apropiación inicial del producto y una percepción favorable respecto a su versatilidad.
Evaluación por fabricantes de mobiliario
Durante la misma exposición se realizaron entrevistas semiestructuradas con tres fabricantes
de muebles, quienes evaluaron el sistema desde una perspectiva técnica y productiva.
Las primeras observaciones estuvieron orientadas hacia aspectos relacionados con la viabilidad
industrial del desarrollo, incluyendo pruebas de resistencia, costos de producción, modelo de
negocio y posibilidades de comercialización. Aunque algunos de estos aspectos no formaban
parte de los objetivos del presente estudio, sí fue posible proporcionar información relativa al
aprovechamiento del material, tipo de tablero empleado, peso, dimensiones generales,
modularidad del sistema y posibilidades de desarrollar nuevas configuraciones utilizando el
mismo principio de ensamble.
Entre las principales recomendaciones técnicas destacó la necesidad de analizar el
comportamiento del mecanismo de rotación durante ciclos prolongados de uso, debido al
posible desgaste generado por el contacto continuo entre las superficies de madera. En este
sentido, los fabricantes sugirieron evaluar futuras modificaciones tanto en la geometría del
mecanismo como en la selección del material empleado para incrementar su durabilidad.
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La evaluación con los tres grupos de participantes permitió analizar el sistema desde
perspectivas complementarias. Mientras que los estudiantes universitarios validaron
principalmente la facilidad de ensamblaje y la comprensión del sistema constructivo, los
usuarios potenciales aportaron información relacionada con la aceptación del producto y sus
posibles contextos de uso. Por su parte, los fabricantes concentraron sus observaciones en
aspectos asociados con la factibilidad de producción, la durabilidad del sistema y las
oportunidades de transferencia tecnológica.
Transferencia tecnológica y nivel de madurez tecnológica del sistema
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del sistema evidenciaron un proceso continuo
de innovación tecnológica que trascendió el diseño conceptual del mobiliario, permitiendo
integrar actividades de diseño, manufactura, validación funcional, evaluación de usuarios y
protección de la propiedad intelectual. Este proceso permitió consolidar una solución
tecnológica con potencial de aplicación industrial y transferencia hacia el sector productivo.
El proceso de protección intelectual inició con el análisis de la propuesta como un posible
diseño industrial, debido a que la innovación parecía centrarse en la configuración formal y la
apariencia derivadas de la integración entre la modularidad y el sistema de ensamble. Sin
embargo, durante la revisión realizada por la Oficina de Propiedad Intelectual y Transferencia
de Tecnología de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC), se identificó que la
principal aportación del desarrollo correspondía al funcionamiento del sistema constructivo y
a los mecanismos de ensamble propuestos.
Posteriormente, se evaluó la posibilidad de proteger la invención mediante la figura de modelo
de utilidad; sin embargo, el análisis de la memoria técnica permitió determinar que la
innovación incorporaba características funcionales, estructurales y de aplicación industrial que
justificaban su protección como patente de invención. Como resultado de este proceso, el
desarrollo fue protegido mediante la patente denominada “Sistema de mobiliario modular
apilable ensamblado a partir de paneles entrelazados sin utensilios adicionales”, registrada ante
el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) el 17 de enero de 2025.
La protección obtenida comprende el sistema de ensamble, los mecanismos de bloqueo
geométrico y la configuración modular que permiten el armado del mobiliario sin utilizar
herrajes, adhesivos ni herramientas. Asimismo, el principio constructivo desarrollado demostró
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ser escalable hacia otras tipologías de mobiliario, permitiendo su aplicación en propuestas
como bancas, camas y cómodas, conservando la misma lógica estructural y de ensamblaje.
Como parte del proceso de transferencia tecnológica, la producción piloto fue presentada
durante Expo Mueble Baja California, estableciendo un espacio de interacción entre la
universidad, fabricantes de mobiliario, diseñadores y usuarios potenciales (Figura 7). La
retroalimentación obtenida permitió identificar oportunidades de mejora, posibles aplicaciones
comerciales y alternativas de colaboración entre la academia y el sector industrial,
fortaleciendo el potencial de transferencia del sistema desarrollado.
Figura 7. Exhibición de la producción piloto, en Expo Mueble 2025
Fuente: elaboración propia.
Desde la perspectiva del desarrollo tecnológico, la investigación permitió alcanzar un Nivel de
Madurez Tecnológica TRL 6, correspondiente a la demostración de un prototipo funcional en
un entorno relevante de operación. Este nivel de madurez se sustentó en cuatro procesos
complementarios de validación desarrollados a lo largo de la investigación que se presentan en
la Tabla 1, la validación técnica, la validación productiva, la validación por los usuarios y la
validación de transferencia.
Tabla 1. Procesos de validación del sistema para el Nivel de Madurez Tecnológica (TRL 6)
TIPO DE
VALIDACIÓN
ACTIVIDADES Y EVIDENCIAS
Validación técnica
Diseño paramétrico, verificación virtual de ensambles y optimización
iterativa de la geometría de las uniones.
Validación
productiva
Fabricación digital de prototipos/piloto (CNC), verificación de
repetibilidad, compatibilidad dimensional y optimización del
aprovechamiento del material.
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Validación con
usuarios
Pruebas de ensamblaje, evaluación de usabilidad y análisis de
percepción (estudiantes, usuarios potenciales, fabricantes).
Validación de
transferencia
Protección de propiedad intelectual, exhibición en entorno
representativo del sector mueblero e identificación de oportunidades
de escalamiento industrial.
Fuente: elaboración propia.
En conjunto, estas evidencias demuestran que el desarrollo no se limitó a la generación de un
prototipo funcional, sino que integró un proceso completo de investigación, desarrollo e
innovación que permitió verificar la viabilidad técnica, productiva y tecnológica del sistema
propuesto.
Integración de los principios de diseño circular
De manera transversal, el diseño circular constituyó el marco conceptual que orientó las
decisiones adoptadas durante todas las etapas de la investigación. Los resultados obtenidos
muestran que los principios de circularidad fueron incorporados tanto en el diseño del sistema
como en su proceso de fabricación y validación (Tabla 2).
Tabla 2. Principios de diseño circular en el sistema de mobiliario desarrollado
PRINCIPIO DE
DISEÑO CIRCULAR
EVIDENCIA OBTENIDA DURANTE LA
INVESTIGACIÓN
Diseño para desmontaje
Sistema de ensamble sin herramientas mediante paneles
entrelazados.
Modularidad
Configuración adaptable mediante módulos cúbico, vertical y
horizontal con componentes compartidos.
Optimización del material
Estrategias de anidado (nesting) mediante manufactura CNC,
alcanzando un aprovechamiento del material del 87 %.
Reparabilidad
Sustitución individual de paneles sin afectar el resto de la
estructura.
Manufactura distribuida
Fabricación mediante procesos digitales CNC compatibles con
producción descentralizada.
Extensión de la vida útil
Sistema reconfigurable, desmontable y adaptable a diferentes
configuraciones de mobiliario.
Fuente: elaboración propia.
Esta integración fortalece la contribución del estudio al demostrar que el diseño industrial
puede abordarse como un proceso sistemático de investigación y desarrollo tecnológico, donde
la validación experimental y la transferencia del conocimiento forman parte del propio proceso
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de diseño. En este sentido, el sistema desarrollado no solo representa una propuesta de
mobiliario modular, sino un modelo metodológico para la generación de innovaciones
orientadas a la manufactura sostenible, en concordancia con los principios del diseño circular
y con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, particularmente el ODS 4, 9 y 12.
CONCLUSIÓN
La presente investigación permitió demostrar que es posible desarrollar un sistema de
mobiliario modular ensamblado sin herramientas mediante paneles entrelazados, manteniendo
un comportamiento funcional adecuado y compatibilidad con procesos de manufactura digital.
Los resultados obtenidos confirman la hipótesis de que un sistema basado en geometrías de
ensamble y mecanismos de bloqueo puede sustituir elementos convencionales de fijación,
como tornillos, adhesivos y herrajes metálicos, facilitando el ensamblaje, el desmontaje y la
reconfiguración del mobiliario sin comprometer su funcionamiento.
La principal contribución del estudio consiste en integrar, dentro de un mismo proceso de
investigación, principios de diseño modular, diseño circular y manufactura digital para el
desarrollo y validación de un sistema de mobiliario. A diferencia de investigaciones centradas
únicamente en el diseño conceptual o en la evaluación de materiales, se presenta el diseño
paramétrico, la fabricación mediante CNC, la producción piloto, la validación funcional, la
evaluación con usuarios y la protección de la propiedad intelectual. Esta integración aporta
evidencia sobre la viabilidad de metodologías de desarrollo tecnológico aplicadas al diseño
industrial. La obtención de una patente y la evaluación del sistema en un entorno representativo
del sector mueblero respaldan el nivel de madurez tecnológica alcanzado y evidencian
oportunidades para su escalamiento hacia aplicaciones industriales.
Los resultados obtenidos también muestran que el diseño circular puede incorporarse como un
eje transversal del proceso de desarrollo de productos. Los principios de diseño para
desmontaje, modularidad, optimización del material, reparabilidad, manufactura distribuida y
extensión de la vida útil fueron considerados desde las primeras etapas del diseño y
posteriormente verificados durante la fabricación y validación experimental. En este sentido,
el trabajo contribuye a los objetivos de sostenibilidad al proponer una estrategia de desarrollo
de mobiliario alineada con el ODS 9 (Industria, innovación e infraestructura), el ODS 12
(Producción y consumo responsables) y el ODS 4 (Educación de calidad), fortaleciendo la
vinculación entre investigación, innovación y formación en diseño industrial
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Internacional (CC BY 4.0). Esto permite el uso, distribución y reproducción en cualquier medio, incluidos fines
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: https://doi.org/10.65011/prismaods.v5.i3.318
Cómo citar este artículo (APA 7ª edición):
Becerril Mendoza, V. (2026). Diseño Circular y Manufactura Digital para el Desarrollo de
Mobiliario Modular: Sistema Ensamblado sin Herramientas Mediante Paneles Entrelazados.
Prisma ODS: Revista Multidisciplinaria Sobre Desarrollo Sostenible, 5(3), 683-
707. https://doi.org/10.65011/prismaods.v5.i3.318
