Moulage par injection de plastique de précision pour sèche-cheveux multifonctionnel

Les principaux composants d'un sèche-cheveux sont notamment un ventilateur (entraîné par un moteur électrique), des éléments chauffants (généralement constitués de fil de nichrome) et un boîtier de protection. Le principal défi souvent rencontré lors de moulage par injection de plastique Pour un sèche-cheveux, il s'agit de concevoir le conduit d'air ou l'entrée d'air.

Lors de la fabrication d'un sèche-cheveux, les ingénieurs doivent veiller à ce que la conception trouve un juste équilibre entre un débit d'air à grande vitesse, la réduction du bruit, la gestion thermique et le poids. Si le conduit d'air est mal conçu, cela peut entraîner une augmentation du bruit, une baisse des performances et une surchauffe. Vous trouverez ci-dessous les composants essentiels d'un sèche-cheveux.

• Ventilateur à moteur : Il s'agit d'un moteur puissant qui fait tourner les pales du ventilateur qui y sont fixées et qui remplissent une double fonction : aspirer de l'air frais et projeter l'air chauffé vers les cheveux de l'utilisateur.
• Élément chauffant : Il est principalement constitué d'un fil de nichrome nu et enroulé autour d'isolateurs en mica. Il utilise l'électricité pour chauffer l'air.
• Boîtier ou coque d'un sèche-cheveux : Il s'agit de la coque extérieure en plastique résistant à la chaleur qui protège les composants internes.
• Boutons ou commandes : Permet à l'utilisateur de régler la vitesse du ventilateur et l'intensité de la chaleur afin d'obtenir le niveau de séchage souhaité.
• Entrée d'air ou filtre : Une grille ou un tamis situé à l'arrière du sèche-cheveux qui empêche les débris de pénétrer dans l'appareil.
• Buse ou concentrateur : Il s'agit de l'ouverture à l'avant qui dirige le flux d'air vers les endroits souhaités par l'utilisateur.

Exigences du client

Un fabricant de sèche-cheveux basé à l'étranger s'est présenté à l'accueil des bureaux de First Mold muni d'un plan technique de son produit. Son objectif était de trouver un fabricant de moules capable de l'aider à réaliser un produit professionnel moule pour sèche-cheveux. Le fabricant disposait déjà d'une marque sur le marché et avait recueilli des retours d'expérience (via des sondages en ligne) auprès de ses clients, qu'il souhaite intégrer dans la prochaine génération de sèche-cheveux.

Le principal retour qu’ils ont reçu de la part des utilisateurs de leur première génération de sèche-cheveux est que le produit devient parfois trop chaud, au point qu’il est désagréable à tenir. L’autre problème le plus souvent signalé concernait les points chauds. La première génération n’était pas aussi résistante ni aussi silencieuse que la plupart des utilisateurs l’auraient souhaité. La seule raison pour laquelle le fabricant de sèche-cheveux a pu se maintenir sur le marché tenait à ses prix compétitifs et à l'extrême légèreté de son produit.

Le client souhaitait disposer de moules en plastique moulés par injection pour sèche-cheveux qui lui permettraient de résoudre les problèmes soulevés par ses clients, tout en conservant les avantages de sa première génération de sèche-cheveux. Il était prêt à apporter des modifications à son projet si l’évaluation de son partenaire idéal pour la fabrication de ces moules le justifiait.

Défis et solutions

Les ingénieurs de First Mold ont étudié le premier modèle de sèche-cheveux du client afin de vérifier certaines des préoccupations soulevées par les utilisateurs. Les conclusions de cette étude ont joué un rôle déterminant dans la mise au point d’une solution permettant d’éviter que ces problèmes ne se reproduisent. Au cours de leur enquête, les ingénieurs de First Mold ont découvert que les problèmes signalés sur les premiers produits étaient en partie liés au matériau utilisé et en partie à la conception des composants du conduit d'air.

Grâce à la dynamique des fluides computationnelle (CFD), First Mold a pu simuler et optimiser les trajectoires d'écoulement, garantissant ainsi une vitesse maximale de l'air d'environ 23 m/s, tout en maintenant le niveau sonore en dessous de 80 dB. Parmi les suggestions formulées par les ingénieurs de First Mold pour résoudre le problème de surchauffe et de bruit excessif, on peut citer le réglage des aubes de guidage, la réduction des angles vifs et le polissage des surfaces internes afin d’empêcher la formation de tourbillons.

Sélection des matériaux

Au lieu du mélange polycarbonate + acrylonitrile-butadiène-styrène (PC+ABS) utilisé dans la fabrication des sèche-cheveux de première génération, First Mold a proposé un mélange amélioré à base de polyamide 66 renforcé de fibres de verre 30% (PA66+30%GF), de polypropylène (PP) et de polystyrène (PS).

• PA66+30%GF : Il présente une résistance mécanique très élevée (jusqu’à 180 – 190 MPa), une grande stabilité dimensionnelle, une dureté et une rigidité élevées. Il se caractérise également par un faible coefficient de dilatation thermique par rapport au PA66 et une grande résistance à la chaleur, sa température de déformation sous charge atteignant souvent 250 – 260^oC. Le PA66+30%GF présente une bonne résistance aux produits chimiques et à l'usure.
• PP : Il s'agit du plastique commercial le plus léger, avec une densité comprise entre environ 0,90 et 0,91 g/cm³. Il présente une excellente résistance aux solvants organiques et peut supporter des températures allant jusqu'à 160 – 170^oC. Contrairement aux polyamides, il présente une faible absorption d'humidité.
• P.S. : La propriété physique la plus intéressante du PS est qu'il est transparent sous sa forme amorphe et non modifiée. Il présente toutefois une faible résistance à la chaleur (100^oC), une résistance modérée aux produits chimiques et une excellente stabilité dimensionnelle.

Il fallait trouver le bon mélange de matériaux pour retenir la chaleur générée par l'élément chauffant à l'intérieur du sèche-cheveux et résoudre le problème de surchauffe signalé par la plupart des utilisateurs du modèle précédent fabriqué par le client.

Fabrication de moules pour sèche-cheveux

First Mold a conçu le moule d'injection destiné à la fabrication du boîtier en plastique du sèche-cheveux, ainsi que quelques autres moules pour le client. Étant donné que le boîtier et les autres composants présentaient une conception à encliquetage, il était important de réduire au maximum la tolérance (0,03 mm) afin de faciliter le montage sans avoir à utiliser de colle supplémentaire.

Le client souhaitant un moule destiné à la production en série, First Mold a opté pour un moule en acier pour sèche-cheveux, car celui-ci permettrait d'effectuer des centaines de milliers de cycles de production avant de devoir être remplacé. Les ingénieurs de First Mold ont conçu ce moule de précision, respectant les tolérances requises, à l'aide d'une technologie d'usinage CNC à 5 axes.

Conception d'un conduit d'air pour sèche-cheveux

Les ingénieurs de First Mold ont identifié plusieurs problèmes liés à la conception des conduits d'air et des composants de la première génération de sèche-cheveux du client. La forme du conduit était mal conçue, ce qui provoquait des turbulences, et l'entrée n'avait pas été suffisamment étudiée, ce qui aggravait encore ces turbulences.

La courbure des pales du ventilateur a également contribué à la formation de turbulences qui ont entraîné une augmentation du bruit sur la première génération. Voici les quatre critères essentiels pris en compte par les ingénieurs de First Mold lors de la conception des conduits d'air, dans le cadre de la fabrication des moules de sèche-cheveux pour le client.

1. Optimisation de la géométrie interne pour l'aérodynamique

La prise d'air ou le conduit a été conçu de manière à permettre le passage de l'air sous haute pression au niveau du moteur vers un débit à grande vitesse. Une forme inadéquate du conduit génère des turbulences qui réduisent le rendement et entraînent un gaspillage d'énergie.

Des virages serrés des pales et des arêtes émoussées augmentent la résistance à l'air et réduisent le débit d'air.  Lorsque le conduit d’air est trop restrictif, il crée une contre-pression qui oblige le moteur à fournir un effort supplémentaire, ce qui peut entraîner une surchauffe. En tenant compte de ces nuances, First Mold a créé des moules de haute précision pour les pales du ventilateur et la conception du conduit d’air, ce qui a permis de réduire le bruit de plus d’un tiers par rapport à la première génération.

2. Garantir la sécurité thermique et la gestion thermique

Le conduit d'air et les autres composants en plastique moulés par injection du sèche-cheveux ont été fabriqués à partir d'un mélange de plastiques résistant à la chaleur, comme mentionné précédemment. Cela a permis de résoudre le problème de surchauffe rencontré avec la première génération. Grâce à ce matériau amélioré, la nouvelle génération de sèche-cheveux peut être utilisée confortablement pendant plus longtemps.

Outre les questions de sécurité liées au sèche-cheveux, il faut également tenir compte de la sécurité de l'utilisateur. Les ingénieurs de First Mold ont soigneusement étudié la conception du conduit d'air afin qu'il répartisse correctement la chaleur produite par la résistance chauffante et d'éviter ainsi la formation de points chauds susceptibles de brûler les cheveux et le cuir chevelu.

3. Ingénierie acoustique pour la réduction du bruit

Un bruit blanc est généré lorsque l'air traverse un passage étroit à grande vitesse. Plus le moteur est puissant, plus le niveau sonore risque d'être élevé. Des niveaux sonores supérieurs à 85 décibels peuvent constituer un véritable frein à l'achat pour de nombreux clients.

L'un des défis que doivent relever les fabricants de sèche-cheveux consiste à trouver un équilibre entre la géométrie du conduit et la vitesse du moteur. La conception du conduit doit être pensée de manière à éviter un flux d'air résonnant et bruyant. First Mold a réussi à atteindre cet équilibre grâce à un logiciel de simulation.

4. Conception axée sur la compacité et la facilité d'entretien

Afin d'éviter toute fatigue des mains lors de l'utilisation, il était important de concevoir un sèche-mains léger et aussi compact que possible. C’est pourquoi le conduit a été conçu pour s’intégrer dans un boîtier de petite taille abritant divers composants, notamment des éléments chauffants, des pales de ventilateur, un moteur et des générateurs d’ions négatifs, afin d’assurer un flux d’air continu. First Mold a réussi à obtenir la conception compacte et légère souhaitée en utilisant des parois minces renforcées par des nervures.

La facilité d'entretien est un autre facteur important que les fabricants de sèche-cheveux doivent prendre en compte en raison de son impact sur la durabilité. La prise d'air arrière et les conduits internes sont susceptibles de s'obstruer en raison de l'accumulation de peluches et de cheveux. Une fois les évents obstrués, le débit d'air est réduit, ce qui oblige le moteur à fournir un effort supplémentaire. En collaboration avec le fabricant, First Mold a conçu un panneau arrière à encliquetage comportant des instructions en relief indiquant comment le démonter pour le nettoyer.

Ce que le client a gagné en travaillant avec First Mold

Grâce à une communication et à une collaboration efficaces, le client a pu tirer parti des décennies d'expertise des ingénieurs de First Mold pour résoudre les problèmes majeurs signalés par les utilisateurs de sa première génération de sécheurs d'air. Parmi les trois principaux avantages qui ont particulièrement satisfait le client, on peut citer :

• Délais de livraison rapides : First Mold a livré les moules destinés au moulage par injection des pièces du sèche-cheveux en l'espace de trois semaines. Ce délai de livraison rapide a permis au client de respecter son budget marketing et ses délais de livraison.
• Léger : En collaboration avec First Mold, le client a mis au point une nouvelle génération de sèche-cheveux pesant plus de 100 grammes de moins que la génération précédente.
• Réduction des coûts : Le client a atteint son objectif de fabrication de moules pour sèche-cheveux tout en respectant son budget.

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