Projet d'outillage rapide pour le sèche-cheveux Essence Care

Les fabricants de sèche-cheveux innovent en proposant de nouveaux designs et de nouvelles fonctionnalités qui offrent un meilleur rapport qualité-prix aux clients, notamment grâce à l'intégration de capteurs thermiques basés sur l'intelligence artificielle, de technologies ioniques, de moteurs sans balais à grande vitesse et de conceptions légères.

Les fabricants doivent également trouver un équilibre entre le débit d'air et la vitesse, tout en maintenant un faible niveau sonore. Ils sont par ailleurs soumis à une pression croissante pour créer des modèles respectueux de l'environnement, conformes à des réglementations environnementales de plus en plus strictes. Ces innovations nécessitent des modifications de conception et la création de nouveaux moules.

Tout fabricant de sèche-cheveux qui souhaite rester compétitif sur le marché doit trouver le moyen de s'adapter à l'évolution des besoins des utilisateurs, sous peine d'être évincé du marché. L'un des défis liés à l'innovation en matière de conception et d'amélioration des sèche-cheveux réside dans le coût élevé et la durée du processus de fabrication des outillages.

Exigences du client

Un fabricant a contacté First Mold pour lui confier la conception d'un sèche-cheveux pliable et portable qui, selon lui, va révolutionner les soins personnels. Leur nouveau modèle est doté d'un compartiment interne permettant de diffuser un après-shampoing ou un parfum pendant le séchage des cheveux, une fonctionnalité encore peu répandue sur le marché.

Le client souhaitait fabriquer 100 unités du produit à des fins de test, en accordant la priorité à la précision, à la durabilité et à l'esthétique. Disposant d'un budget limité, il souhaitait que les outillages soient prêts au plus vite, car il comptait tester le produit sur un marché restreint avant de s'engager dans une production à grande échelle.

Défis

Le premier défi que les ingénieurs de First Mold ont dû relever était le délai de livraison très court. Plus précisément, le fabricant de sèche-cheveux souhaitait travailler avec un fabricant de moules pour sèche-cheveux capable de livrer 8 jeux de moules pour prototypes dans un délai de 30 jours.

Le compartiment contenant le liquide ajoute à la complexité de la conception

Après avoir examiné plus en détail le plan du produit, les ingénieurs de First Mold ont mieux compris la complexité de la conception de ce sèche-cheveux. Par exemple, celui-ci comportait un compartiment pouvant contenir soit un parfum, soit un shampoing, qui pouvait être vaporisé sur les cheveux pendant le séchage. Le réservoir devait être étanche afin d’éviter tout déversement de liquide pendant l’utilisation.

Exigence de haute précision

L'une des exigences du fabricant de sèche-cheveux pour éviter les fuites consistait à s'assurer que les pièces présentent des parois d'épaisseur uniforme. Le corps principal est constitué de quatre panneaux qui s'emboîtent lors de l'assemblage. Plus le nombre de pièces à emboîter lors de l'assemblage est élevé, plus il est important que celles-ci présentent la précision requise pour faciliter l'assemblage.

Si le jeu est trop faible, il faudra exercer une force plus importante lors du montage, ce qui risque d'endommager certaines pièces. Si le jeu est trop important, le encliquetage peut ne pas fonctionner correctement ou émettre un bruit de cliquetis. La poutre à encliquetage peut subir des flexions répétées et inutiles qui entraîneront une rupture par fatigue (cassure du crochet).

Sélection des matériaux

Le principal défi lié au choix des matériaux réside dans le fait que le plastique sélectionné doit présenter des propriétés identiques ou très proches de celles du matériau utilisé pour la production en série. Cependant, ce matériau doit être suffisamment sûr pour être utilisé sur moules en aluminium sans les user. Par exemple, les plastiques renforcés de fibre de verre usent plus rapidement les moules en aluminium.

De plus, les résines adhèrent bien à l'aluminium. Il est donc important de réaliser des préparatifs minutieux lorsque l'on utilise des plastiques renforcés de fibre de verre pour la fabrication de sèche-cheveux à l'aide de moules en aluminium. Parmi les préparatifs essentiels, on peut citer :

• Nettoyage en profondeur de la surface du moule : L'aluminium s'oxyde rapidement. Il est donc important de nettoyer la surface du moule à l'aide de solvants tels que l'acétone afin d'éliminer les impuretés et les traces d'huile.
•  Application d'un agent de démoulage adapté : Pour éviter que les matériaux en fibre de verre n'adhèrent de manière définitive à la surface du moule, il est indispensable d'appliquer sur celle-ci un agent de démoulage adapté et de haute qualité. L'alcool polyvinylique (PVA) est vivement recommandé.

Délai serré

Pour respecter le délai très serré imparti à la fabrication des moules destinés aux sèche-cheveux, une planification et une exécution rigoureuses ont été nécessaires. L'équipe d'ingénieurs de First Mold a dû recourir à plusieurs technologies de fabrication afin de garantir que les 8 jeux de moules soient prêts avant la date butoir.

Solution

Après avoir soigneusement analysé le cahier des charges et les objectifs du client, les ingénieurs de First Mold ont estimé que la fabrication rapide de moules constituait la meilleure solution pour les fabricants. L'équipe est parvenue à cette conclusion en tenant compte du nombre de pièces que le fabricant de sèche-cheveux souhaitait produire (100), des délais serrés et du budget limité.

L'outillage rapide, ou « soft tooling », permet de créer rapidement et à moindre coût des moules et des prototypes destinés à la fabrication. Grâce à cette technique, des moules fonctionnels peuvent être prêts en quelques jours, au lieu des semaines nécessaires pour les moules de production en série. Voici quelques-uns des avantages offerts par l'outillage rapide :

• Combler le fossé entre le prototypage et la production en série : Les fabricants peuvent facilement passer du prototypage à la production en série, car cette méthode permet d'utiliser des matériaux de qualité industrielle pour la fabrication des pièces prototypes. Cela permet au fabricant de tester les performances réelles de la pièce, sa qualité et son retrait.
• Coûts initiaux réduits : La fabrication rapide d'outillages s'effectue généralement en aluminium plutôt qu'en acier, ce matériau étant nettement moins cher et plus facile à travailler. Le prix peut encore être réduit en recourant à l'impression 3D plutôt qu'aux méthodes traditionnelles.
• Facilite les itérations de conception : Lors de la fabrication des sèche-cheveux, les entreprises peuvent rapidement apporter des modifications et adapter leurs conceptions, ce qui permet de réduire au minimum le risque d'erreurs coûteuses lors de la production finale à grande échelle.

L'outillage souple est parfait pour la fabrication de petits lots de prototypes. Il est idéal lorsque le nombre de composants requis est inférieur à 10 000 unités. Compte tenu du faible nombre de composants que le client souhaitait produire, le choix de l'outillage rapide s'est imposé comme une évidence.

Respecter un calendrier serré

Bien que le client souhaitait que le lot complet de moules pour sèche-cheveux lui soit livré dans un délai de 30 jours, les ingénieurs de First Mold ont réalisé et livré un total de 8 lots de moules en 25 jours calendaires.

Pour atteindre cet objectif, l'équipe s'est largement appuyée sur des logiciels de CAO, Usinage CNC à 5 axes, ainsi que leur grande expérience en matière de conception de moules. L'utilisation de logiciels de CAO a permis à l'équipe de réaliser des plans très détaillés et précis, tout en réduisant le risque d'erreurs.

L'utilisation d'un logiciel de CAO a permis d'effectuer rapidement des itérations sur la conception du moule. Les ingénieurs de First Mold ont ainsi pu collaborer en temps réel et harmoniser leurs idées avant la fabrication du prototype physique. Cette facilité de collaboration a joué un rôle déterminant dans le respect des délais fixés par le client.

Afin de réduire davantage tout goulot d'étranglement susceptible de retarder le projet, l'équipe de gestion de projet de First Mold a mis en place un processus allégé et a coordonné la collaboration entre les équipes de conception et de production.

Sélection et essais des matériaux

En s'appuyant sur le tableau des matériaux, First Mold a proposé d'utiliser un mélange de plastiques modifié à base de polycarbonate et d'acrylonitrile-butadiène-styrène (PC+ABS) avec le moule en aluminium, car ce matériau présentait les propriétés les plus proches de celles des plastiques utilisés en production de série. Parmi les propriétés du mélange PC+ABS qui en font le choix idéal pour la fabrication de sèche-cheveux, on peut citer :

• Ils offrent une ténacité supérieure et une grande résistance aux chocs, même à basse température. Cela les rend plus durables que l'ABS seul.
• Il résiste à des températures de fonctionnement plus élevées, ce qui le rend adapté aux composants fonctionnels exposés à la chaleur, comme les éléments chauffants des sèche-cheveux.
• Le PC+ABS présente une excellente fluidité, ce qui facilite sa mise en œuvre par moulage par injection. Cette propriété le rend également adapté à la fabrication de pièces complexes à parois minces, avec des temps de cycle plus courts.
• Ce mélange de matériaux modifié présente une grande stabilité dimensionnelle, ce qui signifie qu’il conserve sa forme et ses dimensions au fil du temps, même soumis à des contraintes environnementales.
• L'utilisation d'un mélange PC+ABS permet d'obtenir une finition de surface brillante et de haute qualité, qui peut être facilement teintée ou peinte.
• L'ajout d'ABS améliore la ductilité par rapport au polycarbonate pur. Il permet également de réduire les coûts de transformation.

Les ingénieurs de First Mold ont réalisé plusieurs essais afin de s'assurer que le matériau était compatible avec le projet. Ces essais étaient également nécessaires pour vérifier que les pièces du sèche-cheveux pouvaient être fabriquées conformément aux spécifications du fabricant, sans aucun défaut.

Ce que le fabricant de sèche-cheveux a gagné grâce à la solution proposée par First Mold

Grâce à sa collaboration avec First Mold, le fabricant de sèche-cheveux a pu se faire livrer le nombre exact de moules souhaité (8) cinq jours avant la date prévue, tout en respectant son budget. De plus, tous les moules ont été livrés avec une grande précision, conformément aux exigences du client en matière de qualité, de fonctionnalité et d'esthétique.

La livraison dans les délais a permis au fabricant de disposer de plus de temps pour tester le moule et optimiser ses paramètres de production avant la fabrication du prototype. Un retard de quelques heures seulement aurait coûté au fabricant de sèche-cheveux son partenaire financier. Il s’est montré particulièrement reconnaissant, car plusieurs autres fabricants de moules pour sèche-cheveux avaient refusé le projet en raison des délais très serrés.

Parmi les autres qualités professionnelles que le client a appréciées lors de sa collaboration avec les ingénieurs de First Mold, on peut citer une communication ouverte et transparente. Chaque suggestion ou modification apportée au projet par l'équipe a été clairement communiquée, y compris la raison de cette modification. Cela a permis aux deux équipes de rester en parfaite synchronisation tout au long du projet.

La conception en fonction de la fabricabilité était au cœur des préoccupations de l'équipe de projet de First Mold. Chaque conception a été mûrement réfléchie afin d'apporter une réelle valeur ajoutée au fabricant de sèche-cheveux. Les conceptions ont été modifiées et, lorsque cela s'est avéré nécessaire, des nervures ont remplacé les parois épaisses. En résumé, l'équipe de First Mold ne s'est pas contentée d'accepter le projet ; elle l'a amélioré.

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