Projeto de ferramentas rápidas para o secador de cabelo Essence Care

Os fabricantes de secadores de cabelo estão a inovar com novos designs e caraterísticas que oferecem mais valor aos clientes, incluindo a adição de sensores térmicos alimentados por IA, motores iónicos, de alta velocidade, sem escovas e designs leves.

Os fabricantes têm também de encontrar um equilíbrio entre o volume e a velocidade do caudal de ar, mantendo simultaneamente baixos decibéis de ruído. Há também uma pressão crescente para que os fabricantes criem modelos ecológicos que cumpram os regulamentos ambientais mais rigorosos. Estas inovações exigem modificações no design e a criação de novos moldes.

Qualquer fabricante de secadores de cabelo que pretenda manter-se no mercado competitivo tem de encontrar uma forma de evoluir com as necessidades dos utilizadores, caso contrário será eliminado do mercado. Um dos desafios de inovar com designs e actualizações de secadores de cabelo é o elevado custo e o longo processo de fabrico de ferramentas.

Requisitos do cliente

Um fabricante contactou a First Mold para um secador de cabelo dobrável e portátil que, na sua opinião, irá revolucionar os cuidados pessoais. O seu novo design tem um compartimento interno para distribuir amaciador ou fragrância enquanto seca o cabelo, uma caraterística que não está amplamente disponível.

O cliente pretendia criar 100 unidades do produto para teste, dando prioridade à precisão, durabilidade e estética. Trabalhavam com um orçamento apertado e queriam que as ferramentas fossem concluídas o mais rapidamente possível, uma vez que queriam testar o produto num mercado pequeno antes de se comprometerem com uma produção em grande escala.

Desafios

O primeiro desafio que os engenheiros da First Mold tiveram de ultrapassar foi o tempo de resposta rápido. Especificamente, o fabricante de secadores de cabelo queria trabalhar com um fabricante de moldes para secadores de cabelo que pudesse entregar 8 conjuntos de moldes para protótipos no prazo de 30 dias.

O compartimento de líquidos aumenta a complexidade do projeto

Após uma investigação mais aprofundada do projeto do produto, os engenheiros da First Mold compreenderam melhor a natureza complexa do design do secador de cabelo. Por exemplo, o produto apresentava um compartimento que podia conter a fragrância ou o champô que podiam ser simultaneamente pulverizados no cabelo durante o processo de secagem. O recipiente de líquido deve ser à prova de fugas para evitar o derrame de líquido durante a utilização.

Requisitos de elevada precisão

Um dos requisitos do fabricante do secador de cabelo para evitar fugas era garantir que as peças tivessem paredes de espessura uniforme. A parte principal do corpo apresenta uma construção de quatro painéis, que serão encaixados durante a montagem. Quanto maior for o número de peças que serão encaixadas durante a montagem, mais importante é que as peças tenham a precisão correta para uma montagem fácil.

Se a precisão for demasiado apertada, será necessária mais força durante a montagem, o que pode causar danos em algumas das peças. Se a precisão for demasiado frouxa, a de encaixe pode não funcionar como deveria ou produzir um ruído de chocalho. A viga de encaixe pode sofrer repetidas flexões desnecessárias que conduzirão a uma falha por fadiga (quebra do gancho).

Seleção de materiais

O principal desafio na seleção do material é que o plástico escolhido deve ter propriedades idênticas ou próximas do material de produção em massa. No entanto, o material deve ser suficientemente seguro para ser utilizado em moldes de alumínio sem os desgastar. Por exemplo, os plásticos com reforços de fibra de vidro desgastam mais rapidamente os moldes de alumínio.

Além disso, as resinas aderem bem ao alumínio. Por conseguinte, é importante efetuar preparações cuidadosas quando são utilizados plásticos reforçados com fibra de vidro para o fabrico de secadores de cabelo com moldes de alumínio. Algumas das preparações críticas incluem:

• Limpeza completa da superfície do molde: O alumínio oxida-se rapidamente. Por isso, é importante limpar a superfície do molde com solventes como a acetona para remover contaminantes e óleos.
•  Aplicação de um agente de libertação adequado: Para evitar que os materiais de fibra de vidro se liguem permanentemente à superfície do molde, deve ser aplicado à superfície um agente de libertação do molde adequado e de alta qualidade. O álcool polivinílico (PVA) é altamente recomendado.

Cronograma apertado

Cumprir o prazo apertado para o fabrico do molde do secador de cabelo exigiu um planeamento e execução adequados. A equipa de engenheiros da First Mold teve de utilizar várias tecnologias de fabrico para garantir que os 8 conjuntos de moldes estavam prontos antes da data prevista.

Solução

Após uma avaliação cuidadosa do plano e dos objectivos do projeto do cliente, os engenheiros da First Mold sugeriram que o fabrico rápido de ferramentas era a melhor opção para os fabricantes. A equipa chegou a esta sugestão com base no número de peças que o fabricante de secadores de cabelo pretendia produzir (100), no prazo apertado e no orçamento limitado.

As ferramentas rápidas ou soft tooling são utilizadas para criar rapidamente moldes e protótipos acessíveis para fabrico. Com esta técnica, os moldes de trabalho podem estar prontos em dias, em vez das semanas necessárias para os moldes de produção em massa. Algumas das vantagens oferecidas pelo fabrico rápido de ferramentas incluem:

• Colmatar o fosso entre a criação de protótipos e a produção em massa: Os fabricantes podem facilmente fazer a transição da prototipagem para a produção em massa, uma vez que permite a utilização de materiais de grau de produção para produzir as peças do protótipo. Isto permite ao fabricante testar o desempenho da peça no mundo real, a qualidade e a contração.
• Custos iniciais mais baixos: O fabrico rápido de ferramentas é normalmente feito com alumínio em vez de aço, que é significativamente mais barato e mais fácil de trabalhar. O preço pode ser ainda mais reduzido utilizando a impressão 3D em vez dos métodos tradicionais.
• Facilita as iterações de design: Durante o fabrico de secadores de cabelo, as empresas podem rapidamente fazer modificações e ajustar os designs, minimizando o risco de erros dispendiosos na produção final em grande escala.

As ferramentas flexíveis são óptimas para criar pequenos lotes de protótipos. É ideal quando o número de componentes necessários é inferior a 10.000 unidades. Dado o pequeno número de componentes que o cliente pretendia produzir, a opção por ferramentas rápidas foi uma decisão óbvia.

Vencer o prazo apertado

Embora o cliente pretendesse que o conjunto acabado de moldes para secadores de cabelo fosse entregue no prazo de 30 dias, os engenheiros da First Mold concluíram e entregaram um total de 8 conjuntos de moldes no prazo de 25 dias.

Para atingir este objetivo, a equipa baseou-se fortemente no software CAD, Maquinação CNC de 5 eixos, e a sua vasta experiência na conceção de moldes. A utilização de software CAD permitiu à equipa criar desenhos altamente detalhados e precisos com um risco reduzido de erros.

A utilização de software CAD permitiu iterações rápidas no projeto do molde. Isto possibilitou que os engenheiros da First Mold colaborassem em tempo real e unificassem as suas ideias antes da produção do protótipo físico. A facilidade de colaboração foi fundamental para o cumprimento do prazo do cliente.

Para simplificar ainda mais qualquer estrangulamento que pudesse atrasar o projeto, a equipa de gestão de projectos da First Mold implementou um processo mais simples e controlou a colaboração entre as equipas de conceção e produção.

Seleção e ensaio de materiais

Orientada pela tabela de materiais, a First Mold sugeriu a utilização de uma mistura de plástico modificado de policarbonato + acrilonitrilo butadieno estireno (PC+ABS) com o molde de alumínio, uma vez que possuía propriedades mais próximas dos plásticos de produção em massa. Algumas das propriedades da mistura PC+ABS que a tornam a escolha perfeita para o fabrico de secadores de cabelo incluem

• Oferece uma dureza superior e uma elevada resistência ao impacto, mesmo a baixas temperaturas. Isto torna-o mais durável em comparação com o ABS isolado.
• Pode suportar temperaturas de funcionamento mais elevadas, o que o torna adequado para componentes funcionais e expostos ao calor, como os elementos de aquecimento dos secadores de cabelo.
• O PC+ABS tem uma elevada fluidez, o que facilita o seu processamento através da moldagem por injeção. Esta propriedade também o torna adequado para o fabrico de peças complexas e de paredes finas com tempos de ciclo mais rápidos.
• A mistura de material modificado tem uma elevada estabilidade dimensional, o que significa que mantém a sua forma e tamanho ao longo do tempo, mesmo sob stress ambiental.
• A utilização da mistura PC+ABS produz um acabamento de superfície brilhante de alta qualidade que pode ser facilmente colorido ou pintado.
• A adição de ABS melhora a ductilidade em comparação com o policarbonato puro. Também reduz os custos de processamento.

Os engenheiros da First Mold realizaram vários testes para garantir que o material era compatível com o projeto. Os testes também foram necessários para validar que as peças do secador de cabelo podem ser fabricadas de acordo com as especificações do fabricante sem falhas.

O que o fabricante de secadores de cabelo ganhou com a solução da First Mold

Ao trabalhar com a First Mold, o fabricante de secadores de cabelo conseguiu obter o número exato de moldes que pretendia (8), entregues cinco dias antes da data prevista e dentro do seu orçamento. Além disso, todos os moldes foram entregues com elevada precisão, em conformidade com os requisitos de qualidade, funcionalidade e estética do cliente.

A entrega atempada deu ao fabricante mais tempo para testar o molde e otimizar os seus parâmetros de produção antes da produção do protótipo. O incumprimento da data de entrega por algumas horas teria custado ao fabricante de secadores de cabelo o seu parceiro de financiamento. Ficaram particularmente gratos porque vários outros fabricantes de moldes para secadores de cabelo tinham recusado o projeto devido ao prazo apertado.

Outras qualidades profissionais que o cliente apreciou ao trabalhar com os engenheiros da First Mold incluem uma comunicação aberta e transparente. Qualquer sugestão ou modificação que a equipa fizesse ao projeto era devidamente comunicada, incluindo o motivo da modificação. Isto garantiu que ambas as equipas estivessem sempre em sintonia ao longo do projeto.

No centro da equipa de projeto da First Mold estava a conceção para a capacidade de fabrico. Cada projeto foi bem pensado para garantir que trazia valor ao fabricante de secadores de cabelo. Os projectos foram modificados e, quando necessário, as nervuras substituíram as paredes espessas. Em suma, a equipa da First Mold não se limitou a aceitar o projeto; tornou-o melhor.

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