La carcasa juega un papel tanto estético como funcional. Aunque la función principal de la carcasa es proteger los componentes electrónicos internos, algunos fabricantes de carcasas de calculadoras incorporan elementos de diseño que permiten que la carcasa contenga accesorios, como un lápiz, como se ve en la calculadora FLIP.
La fabricación de carcasas para calculadoras se realiza principalmente con plásticos duraderos como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), el poliestireno de alto impacto (HIPS) y el policarbonato (PC). A continuación se describen algunas de las funciones de la carcasa de una calculadora.
- Protección: Protege los delicados componentes electrónicos internos, como la placa de circuito impreso (PCB) y los microchips, de los daños físicos causados por impactos y de elementos ambientales como el agua y los rayos UV. Algunos modelos tienen cubiertas deslizantes que proporcionan protección adicional a la pantalla.
- Organización: La carcasa está diseñada con compartimentos para la pantalla, el teclado y la batería. El marco rígido fija estos componentes en su sitio, evitando daños accidentales por golpes y cortocircuitos.
- Usabilidad: Proporciona una base estable para interruptores flexibles, permitiendo una entrada repetida cómoda y sensible.
- Durabilidad: La fabricación de la carcasa de la calculadora se realiza para soportar el desgaste diario y proteger los frágiles compartimentos internos de la presión y las caídas.
Requisitos del cliente
Un fabricante de calculadoras iba a lanzar un nuevo producto con un diseño curvo único y se puso en contacto con First Mold para que le ayudara con la producción de la carcasa. Se trataba de una calculadora única con doble pantalla destinada a uso empresarial. Querían una empresa de renombre que pudiera diseñar moldes de precisión para el proyecto, y First Mold fue altamente recomendada.
El director de producción de First Mold, Bowen Huang, estuvo encantado de ofrecer al cliente una visita física por las distintas secciones de la fábrica. El fabricante expresó abiertamente su satisfacción y procedió a exponer sus requisitos detallados para la fabricación de la carcasa de la calculadora.
Debido a la ligera curvatura del diseño, el cliente estaba muy preocupado por equilibrar el rendimiento y la durabilidad manteniendo un peso de unos 150 gramos (0,33 libras). Entre los requisitos clave que esbozaron en el anteproyecto se incluyen:
- Peso total del producto: de 125 g a 150 g
- Grosor de la pared: de 1,0 mm a 1,5 mm
- Tratamiento de superficie: serigrafía
- Tolerancia de la pieza: ±0,1 mm
- Tolerancia de montaje: ±0,03 mm
- Tasa de rendimiento de la producción en masa: ≥98%
Retos y soluciones
La creación de moldes para productos con superficies curvas es más difícil que la de productos con superficies planas. Requiere alta precisión, mecanizado especializado e intervenciones laboriosas de ingenieros cualificados. Para superar este reto, First Mold tuvo que recurrir a software CAD de alta gama y mecanizado CNC de 5 ejes para crear un molde de acero para la fabricación de la carcasa de la calculadora.
Tras la producción, la superficie final del molde requería un grado de pulido considerablemente alto para garantizar que el producto final tuviera un acabado limpio y liso, listo para la serigrafía.
El material principal para este proyecto era ABS, que normalmente experimenta una tasa de contracción del molde de 0,4% a 0,7%, dependiendo del grado y las condiciones de procesamiento. Los ingenieros de First Mold tuvieron que tener en cuenta esta contracción durante la producción del molde de la carcasa de la calculadora para evitar defectos como el alabeo.
Fabricación de carcasas de calculadoras para montaje a presión
El cliente quería que las carcasas superior e inferior se ensamblaran a presión en los bordes. Además del ensamblaje a presión, el fabricante solicitó la inclusión de tornillos autocierre para proporcionar una fijación secundaria que garantizara un sellado hermético y duradero y la protección de los componentes internos.
Los encajes a presión requieren tolerancias de moldeo precisas. Si las tolerancias son demasiado estrechas, las piezas serán difíciles de montar. Por otro lado, si las tolerancias son demasiado holgadas, la conexión será débil, lo que provocará huecos por los que puede pasar la humedad y dañar los delicados componentes electrónicos internos.
Uno de los principales problemas del diseño de encaje a presión es la concentración de tensiones en el brazo de encaje (viga en voladizo), que puede hacer que el encaje se rompa durante el montaje. Para evitarlo y garantizar la durabilidad del producto a largo plazo, los ingenieros de First Mold añadieron filetes (esquinas redondeadas) a la raíz de la viga en voladizo para distribuir la tensión y aumentar la resistencia.
Otro enfoque de los ingenieros de First Mold para mejorar la resistencia del encaje a presión fue estrechar la viga en voladizo para reducir el uso de material y disminuir la tensión máxima. El equipo se basó en un software avanzado para conseguir el ajuste perfecto para la fabricación de la carcasa de la calculadora, en lugar de confiar en el ensayo y error a través de múltiples prototipos.
Diseño de carcasas para calculadoras ligeras
La carcasa de la calculadora aporta entre 70% y 90% del peso y volumen totales. Aunque el material elegido por el cliente (ABS) suele ser el principal para la electrónica de consumo por su relativa ligereza, fue necesario replantear el diseño pensando en el aligeramiento. Reducir el uso de material al fabricar la carcasa de la calculadora contribuirá a reducir el peso total.
Los ingenieros de First Mold decidieron mantener el grosor de las paredes en 1,0 mm. Para que las paredes delgadas siguieran siendo estructuralmente funcionales, se reforzaron con nervios. Para obtener el mejor resultado, la orientación de las nervaduras se determinó mediante un software de simulación. Las nervaduras no sólo servían de soporte estructural, de ahí la necesidad de una mejor planificación. Las costillas desempeñan otras funciones:
- Aumento de la rigidez: El diseño de los nervios garantiza que la calculadora se mantenga rígida y resista la flexión. En otras palabras, la calculadora no se romperá cuando se flexione, lo que es excelente para la durabilidad.
- Montaje de componentes: Las costillas se diseñaron con secciones donde se asentarán los distintos componentes internos, incluidas las botoneras, las placas de circuitos y las pilas, manteniéndolos firmemente en su sitio.
- Prevención de defectos: Las paredes finas son propensas a defectos como alabeos y marcas de hundimiento, o depresiones visibles en la superficie. El uso de nervios permitió a First Mold crear paredes más finas y uniformes.
La combinación de paredes finas y un diseño inteligente de los nervios permitió al equipo de First Mold conseguir una carcasa de calculadora extremadamente ligera sin sacrificar la integridad estructural. El diseño ligero de la carcasa de la calculadora garantizó que, tras el ensamblaje de todos los componentes, el peso total del producto se mantuviera por debajo de los 150 gramos.
Lograr una tasa de rendimiento de producción masiva ≥98%
Fue necesario pensar detenidamente en la ubicación de las compuertas y en la estrategia de ventilación, especialmente en la ventilación al final de la trayectoria de flujo, para permitir la salida del aire atrapado, evitar el llenado incompleto y evitar las marcas de quemaduras. Los ingenieros de First Mold utilizaron canales de refrigeración conformados para mantener la temperatura del molde uniforme, reduciendo el alabeo, la contracción y el tiempo de ciclo.
El equipo de ingenieros de First Mold diseñó una documentación detallada del proceso, que incluía guías de diseño, configuración inicial, producción, mantenimiento y reparación. Este documento ayuda al fabricante de carcasas de calculadoras a optimizar su proceso de producción para lograr un rendimiento de producción en serie de ≥98%.
¿Por qué es difícil fabricar productos curvos?
Los productos con geometrías curvas suelen ser más susceptibles a la deformación durante el enfriamiento, especialmente si el grosor de la pared no es uniforme. Por lo tanto, para First Mold era importante que el grosor de la pared fuera uniforme a lo largo de la curva. La falta de uniformidad en el grosor provoca un enfriamiento diferencial, que puede hacer que las zonas gruesas se hundan mientras las finas se enfrían demasiado rápido.
Las piezas curvas también tienden a ‘pegarse’ más a la cavidad del molde que las piezas de paredes rectas. Esto dificulta la expulsión y aumenta el riesgo de daños o arañazos en las piezas curvadas.
El diseño de la carcasa de la calculadora del cliente tenía paredes ligeramente más finas alrededor de las pantallas y el teclado. Para evitar posibles defectos derivados de la refrigeración diferencial, los ingenieros de First Mold optimizaron el sistema de refrigeración del molde utilizando el software Mold Flow Analysis para reducir las tensiones internas.
Lo que el cliente ganó con las soluciones de First Mold
La primera y más importante ventaja que obtuvo el cliente de su colaboración con First Mold fue la reducción del plazo de entrega. El cliente recibió los juegos completos de moldes de producción en 21 días, junto con documentación detallada para guiar la optimización del proceso.
Crear un molde de acero es caro. El coste aumenta con la complejidad del diseño. Un molde de acero con superficies curvas aumentará naturalmente el coste de utillaje porque requiere utillaje y mano de obra especializados para conseguirlo. Sin embargo, First Mold consiguió que el diseño del cliente se ajustara a su presupuesto aplicando principios de diseño para la fabricación y recurriendo a tecnologías avanzadas como el mecanizado CNC de 5 ejes y el software CAD.
Además de suministrar moldes acabados para la réplica idéntica del diseño de la carcasa de la calculadora en el plano del cliente, los ingenieros de First Mold ofrecieron orientación técnica sobre la orientación y colocación de las nervaduras para obtener el mejor resultado estructural.
Los ingenieros de First Mold ofrecieron tutoría al equipo del cliente sobre cómo utilizar eficazmente la máquina. Incluso después de la entrega, el equipo continuó apoyando al cliente con el servicio postventa para garantizar el buen funcionamiento del molde para la fabricación óptima de carcasas para calculadoras.
La combinación de un proceso de producción optimizado, la aplicación del diseño para la fabricación y la prestación de asistencia para el mantenimiento y la reparación garantiza que el cliente mantenga una producción óptima de carcasas de calculadoras con un tiempo de inactividad mínimo. Esto amortizará con el tiempo la inversión inicial en utillaje de acero.
Diseño creativo de la carcasa de la calculadora
Creemos que algunos de los que siguen nuestra empresa son diseñadores de productos. Hemos reunido algunos casos de diseño de carcasas de calculadoras para compartirlos con usted.
01. MINUS
MINUS es una sencilla calculadora conceptual que replantea la forma de una calculadora de forma directa.
Su aspecto limpio y sus botones numéricos redondeados confieren a la calculadora una forma completamente nueva.
Diseñador: Telekes - Diseño
02. FLIP
FLIP es un concepto de diseño de calculadora que permite a los usuarios proteger el dispositivo del polvo o de cualquier otro daño cuando no está en uso, a la vez que mantiene el escritorio ordenado con su forma única.
El diseño en forma de disco es fácil de limpiar.
Diseñador: Jaewan - Parque
03. Neumorator
Diseñador: Jinwook Lee
Esta calculadora minimalista y elegante tiene una cubierta posterior negra antideslizante para un uso cómodo. La cubierta semitransparente revela el color de los botones situados debajo. El producto tiene dos detalles secretos: los coloridos botones bajo la cubierta de silicona y los dos tipos de botones.
04. SpaceBar
La gran barra espaciadora del teclado llamó la atención del diseñador y se aplicó a esta calculadora, dando como resultado una calculadora con una barra espaciadora sobredimensionada.
Esta calculadora utiliza tres colores sencillos -negro, blanco y gris- que le dan un toque elegante.
Diseñador: Elodie - DELASSUS
05. Logitech
Este es un diseño conceptual para una calculadora braille, especialmente diseñada para personas con deficiencias visuales.
Cada juego de botones tiene su propio tratamiento de superficie, lo que proporciona comodidad a las personas con discapacidad visual.
Diseñador: Merve Nur Sökmen
06. Medio tono
La calculadora Midtone presenta una sencilla forma de bloque con botones redondos y una única combinación de colores. Toda la interfaz es limpia y refinada.
El color de fondo de la pantalla LCD coincide con el color de la calculadora, lo que confiere al producto un aspecto rústico y unificado.
Diseñadores: Erdem Selek & Hale Selek
PREGUNTAS FRECUENTES
Para crear una carcasa de calculadora ligera, hay que tener en cuenta varios factores, como la optimización de la selección de materiales, el diseño de fabricación para minimizar el uso de materiales y la implantación de nervaduras estructurales que soporten las carcasas de paredes finas para mejorar la resistencia y la rigidez.
Los encajes a presión deben tener la tolerancia adecuada para un sellado correcto. Para reducir los picos de tensión, es importante disminuir el grosor de la viga desde la raíz hasta el gancho, consiguiendo 50% menos grosor en el extremo. Esto también reduce el uso de material y distribuye la tensión uniformemente. Además, añada un filete en la base del voladizo para reducir la concentración de tensiones.
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