Fabricación de componentes de altavoces a medida

La fabricación de componentes de altavoces requiere un montaje de alta precisión para evitar defectos. Además, es necesario encontrar un equilibrio entre los materiales rígidos que favorecen la calidad del sonido y las complejidades de fabricación. El cliente entró en las instalaciones de First Mold con la esperanza de entablar una relación duradera con una empresa que pudiera ayudarle a superar estos retos.

Marcas de hundimiento, líneas de soldadura y alabeos son algunos de los problemas irresolubles que el cliente tenía con su antiguo proveedor, lo que hizo necesaria la búsqueda de un nuevo socio. Para el cliente, la solución adecuada de moldeo por inyección de altavoces no debía limitarse a cambiar los materiales. Querían un fabricante que entendiera el diseño para la fabricabilidad como un componente clave de la reducción de costes para la sostenibilidad del producto a largo plazo en un mercado competitivo.

Desafíos

El primer reto de la fabricación de piezas de audio es la elevada tolerancia (de 0,05 mm a 0,025 mm) que exigen las piezas de alta precisión. Esto es especialmente cierto en el caso de los componentes acústicos y de montaje críticos para evitar fugas de sonido, que afectarán a la calidad del sonido. La tolerancia de las piezas no críticas, como los puertos réflex y las cámaras internas, puede reducirse a 0,1 mm. Comprender los requisitos de tolerancia de las distintas piezas es fundamental en la fabricación de moldes de altavoces.

Una desviación de tan sólo 0,1 mm en la precisión del molde de inyección de un altavoz puede dar lugar a un rendimiento de sonido deficiente. Algunos de los fallos comunes que pueden resultar de una tolerancia inexacta del molde, especialmente en altavoces más pequeños, incluyen fugas de aire, vibraciones no deseadas y distorsión. Otras consideraciones críticas que los ingenieros de First Mold tuvieron que tener en cuenta en la fase de planificación de la fabricación de piezas de altavoces del cliente incluyen:

• Control de la contracción: Los materiales cristalinos, como el polipropileno (PP), pueden encogerse hasta 1,8%. Por otro lado, los materiales amorfos como los policarbonatos (PC) y el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) se contraen menos, normalmente 0,3-0,7%.
• Grosor de la pared: El grosor de la pared es un factor crucial en la producción de altavoces. Una desviación de 0,1 mm en el grosor de la pared puede provocar una importante distorsión del sonido.

Tras varias reuniones con el cliente y un análisis exhaustivo del plano del producto y de cómo se fabrica el altavoz, los ingenieros de First Mold identificaron cinco retos de alto nivel que debían abordarse.

1. Rendimiento estructural y acústico

La fabricación del recinto del altavoz debe realizarse con materiales que sean lo suficientemente rígidos para evitar la flexión, pero lo suficientemente amortiguados para evitar vibraciones audibles que distorsionen el sonido. Los fallos en el diseño del recinto pueden crear situaciones en las que las vibraciones del altavoz se propaguen a través del material, creando retroalimentación acústica. Esto reduce la eficacia de la cancelación activa del ruido.

2. Selección y limitación de materiales

En primer lugar, los ingenieros de moldes tuvieron que tener en cuenta las peculiaridades de los distintos materiales e incluirlas en el diseño del molde del altavoz. Por ejemplo, algunos materiales de PP son difíciles de pintar, mientras que otros son más difíciles de moldear en formas complejas. Las resinas como la polieterimida, con propiedades acústicas superiores, requieren un costoso proceso de utillaje y temperaturas muy altas para moldearlas.

3. Defectos de moldeo por inyección

La fabricación de recintos para altavoces suele incluir nervaduras y salientes para montar los altavoces. Las secciones gruesas alrededor de las nervaduras pueden desarrollar marcas de hundimiento si el proceso de moldeo no se controla adecuadamente. Además, un encogimiento irregular durante el enfriamiento puede deformar la caja. El resultado es un sellado inadecuado, que arruinará el rendimiento de los graves. Evitar las líneas de soldadura en los altavoces es crucial porque crean puntos débiles que vibran o se rompen bajo la presión de grandes volúmenes.

4. Retos del montaje

Tras fabricar los componentes de los altavoces, se ensamblan las piezas. El cliente quería específicamente que su producto cumpliera la norma IPX7. Esto requería juntas herméticas perfectas. Los ingenieros de First Mold determinaron que el primer paso para lograr juntas herméticas es conseguir tolerancias extremadamente estrechas durante el moldeo. Algunos componentes metálicos de la bobina móvil deben insertarse en el molde y sobremoldearse. La desalineación del inserto puede provocar un fallo catastrófico del componente.

5. Garantizar la eficacia de la producción

La fabricación de moldes de alta precisión es cara y requiere mucho tiempo. Adaptarse rápidamente a los cambios de diseño es difícil. Además, era necesario optimizar el tiempo de ciclo para reducir los costes de producción a largo plazo. Una de las formas de reducir costes es mediante velocidades de inyección más rápidas. Sin embargo, puede provocar la degradación del material, trampas de aire o marcas de quemaduras. Por tanto, era necesario encontrar nuevas formas de optimizar la fabricación de componentes de altavoces del cliente para evitar estos problemas.

Solución

En estrecha colaboración con el cliente, los ingenieros de First Mold diseñaron un conjunto de soluciones integrales para resolver todos los retos identificados en la fabricación de piezas de altavoces. La producción de componentes de altavoces se llevó a cabo teniendo plenamente en cuenta las normas IEC 60268. Todo el proceso de producción se realizó también de conformidad con el sistema de gestión de calidad ISO 13485 para garantizar la máxima calidad del producto y la seguridad del usuario.

Herramientas

El plano del cliente identificaba el PP como el material principal que se utilizaría para la fabricación de los recintos de los altavoces. Por lo tanto, la producción del molde del altavoz se optimizó teniendo en cuenta este material. Algunas de las consideraciones clave que tuvieron en cuenta los ingenieros de First Mold son:

• Grosor de la pared: First Mold mantuvo un grosor de pared uniforme de 2 mm. Esto era necesario para evitar un enfriamiento desigual que produce marcas de hundimiento y alabeo. Se añadieron nervaduras a las secciones gruesas para mantener el grosor nominal.
• Draft angles: A 1^o En todas las paredes verticales se añadió un ángulo de inclinación para garantizar una expulsión suave. Esto también era necesario para proteger la superficie de las marcas de arrastre.
• Diseño y colocación de la puerta: First Mold incorporó compuertas más grandes en la fabricación del molde del altavoz. Las compuertas más grandes compensaron las características de fluidez del PP y redujeron la tensión interna. Además, las compuertas se colocaron estratégicamente en las zonas más gruesas para garantizar un empaquetado adecuado y reducir el riesgo de marcas de hundimiento.
• Ventilación: En primer lugar, los ingenieros de Mold añadieron conductos de ventilación mejorados al final de la trayectoria del flujo. El sistema de ventilación mejorado era más eficaz a la hora de permitir la salida del gas atrapado, evitando así el llenado incompleto (disparos cortos) y las marcas de quemaduras.
• Reducción por encogimiento: Para garantizar la precisión dimensional, el diseño se realizó teniendo en cuenta el elevado potencial de contracción del PP.
• Optimización del sistema de refrigeración: Los ingenieros de First Mold reimaginaron el sistema de refrigeración mediante la creación de eficientes canales de refrigeración. Esto era crucial para garantizar un enfriamiento uniforme. Un enfriamiento desigual provoca distorsiones térmicas y una elevada contracción en materiales semicristalinos.
• Tratamiento de la superficie: Se esperaba que el moldeado por inyección del altavoz tuviera un acabado brillante. Dado que el PP reproduce con precisión las superficies de los moldes, el núcleo del molde se pulió para conseguir un acabado brillante.

El eficaz diseño del molde de First Mold eliminó la formación de defectos. Además, las estrechas tolerancias conseguidas con el diseño del molde facilitaron un sellado hermético para cumplir las normas de impermeabilidad IPX7.

Pruebas avanzadas de moho

Tras construir el molde del altavoz, se sometió a una serie de pruebas de validación, empezando por la inspección previa al ensayo. Las dimensiones y especificaciones se comprobaron con máquinas de medición de coordenadas (MMC) para garantizar que la cavidad y el núcleo del molde coincidían con el plano.

A continuación se verificó la dureza de los componentes de acero, incluidos los deslizadores, la cavidad y el núcleo, para garantizar su durabilidad. Los canales de agua de refrigeración se sometieron a pruebas de presión para garantizar que no hubiera fugas en la circulación. Las correderas, los elevadores y los pasadores eyectores se lubricaron adecuadamente y se comprobaron manualmente para garantizar un movimiento suave.

Prueba inicial del moho

La prueba de moldeo por inyección del altavoz, o T0, se realizó centrándose en la funcionalidad básica. La prueba de seguimiento T1 se centró en la calidad. Las pruebas funcionales inspeccionaron la eficacia del sistema de expulsión y el movimiento de las piezas móviles bajo una presión de funcionamiento normal. Otras pruebas realizadas fueron la prueba de llenado, la inspección de la ventilación y la inspección de la línea de separación.

Se realizó una medición detallada de la pieza producida para garantizar que cumplía todas las dimensiones críticas, tolerancias y especificaciones de diseño. El equipo de control de calidad de First Mold también verificó el peso para comprobar la consistencia, lo que indica que la densidad del material y la presión de empaquetado son correctas.

Optimización del proceso de moldeo por inyección de altavoces

Las rigurosas pruebas de First Mold terminaron con la documentación de los ajustes ideales, incluyendo temperatura, presión, velocidad y refrigeración, para una producción consistente. El objetivo era preparar el molde para una producción de gran volumen y evitar costosos tiempos de inactividad.

Ventajas para el cliente de trabajar con First Mold

El cliente recibió moldes optimizados a tiempo, lo que le permitió crear piezas a medida, incluida la fabricación del guardapolvo del altavoz. El molde se diseñó cuidadosamente para abordar todos los retos a los que se enfrentaba el diseño exclusivo del altavoz del cliente. Durante la entrega del molde, el cliente recibió documentación detallada que le ayudará a optimizar la producción y a prolongar la vida útil del molde.

Otra ventaja que obtuvo el cliente al trabajar con First Mold fue la asistencia posventa, que incluía el pedido de piezas de recambio. Este caso marcó el inicio de una relación duradera. Desde entonces, First Mold ha creado más de 150 juegos de moldes para el cliente, que abarcan más de 30 modelos diferentes de productos de audio.

PREGUNTAS FRECUENTES