Fabrico personalizado de componentes para altifalantes

O fabrico de componentes para altifalantes exige uma montagem de alta precisão para evitar defeitos. Além disso, é necessário encontrar um equilíbrio entre os materiais rígidos que suportam a qualidade do som e as complexidades de fabrico. O cliente entrou nas instalações da First Mold na esperança de estabelecer uma relação duradoura com uma empresa que o pudesse ajudar a ultrapassar estes desafios.

Marcas de afundamento, linhas de soldadura e deformação são alguns dos desafios insolúveis que o cliente tinha com o seu antigo fornecedor, o que exigiu a procura de um novo parceiro. Para o cliente, a solução certa para a moldagem por injeção de altifalantes não deveria ser apenas a troca de materiais. Pretendiam um fabricante que compreendesse o design para a capacidade de fabrico como um componente essencial da redução de custos para a sustentabilidade do produto a longo prazo num mercado competitivo.

Desafios

O primeiro desafio no fabrico de peças de áudio é o requisito de elevada tolerância (0,05 mm a 0,025 mm) para peças de alta precisão. Isto é particularmente verdadeiro para componentes acústicos e de montagem críticos para evitar fugas de som, o que afectará a qualidade do som. A tolerância para peças não críticas, como as portas de reflexo e as câmaras internas, pode ser reduzida para 0,1 mm. Compreender os requisitos de tolerância das diferentes peças é fundamental no fabrico de moldes para altifalantes.

Um desvio de apenas 0,1 mm na precisão do molde de injeção do altifalante pode levar a um mau desempenho sonoro. Algumas das falhas comuns que podem resultar de uma tolerância imprecisa do molde, especialmente em altifalantes mais pequenos, incluem fugas de ar, vibrações indesejadas e distorção. Outras considerações críticas que os engenheiros da First Mold tiveram de ter em conta na fase de planeamento do fabrico de peças para altifalantes do cliente incluem:

• Controlo da retração: Os materiais cristalinos, como o polipropileno (PP), podem encolher até 1,8%. Por outro lado, os materiais amorfos como os policarbonatos (PC) e o acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) encolhem menos, normalmente 0,3-0,7%.
• Espessura da parede: A espessura da parede é uma consideração crucial na produção de altifalantes. Um desvio de 0,1 mm na espessura da parede pode levar a uma distorção sonora significativa.

Após várias reuniões com o cliente e uma análise exaustiva do projeto do produto e da forma como o altifalante é fabricado, os engenheiros da First Mold identificaram cinco desafios de alto nível que tinham de ser resolvidos.

1. Desempenho estrutural e acústico

O fabrico da caixa do altifalante deve ser feito com materiais suficientemente rígidos para evitar a flexão, mas suficientemente amortecidos para evitar vibrações audíveis que distorcem o som. As falhas no design da caixa podem criar situações em que as vibrações do altifalante atravessam o material, criando feedback acústico. Isto reduz a eficácia do cancelamento de ruído ativo.

2. Seleção e limitação de materiais

Em primeiro lugar, os engenheiros de moldes tiveram de considerar os desafios peculiares associados aos diferentes materiais e incluí-los na conceção do molde do altifalante. Por exemplo, alguns materiais PP são difíceis de pintar, enquanto outros são mais difíceis de moldar em formas complexas. Resinas como a polieterimida, com propriedades acústicas superiores, requerem um processo de moldagem dispendioso e temperaturas muito elevadas.

3. Defeitos de moldagem por injeção

O fabrico de caixas de altifalantes apresenta frequentemente nervuras e saliências para a montagem de altifalantes. As secções espessas à volta das nervuras podem desenvolver marcas de afundamento se o processo de moldagem não for devidamente controlado. Além disso, o encolhimento inconsistente durante o arrefecimento pode levar à deformação da caixa. O resultado é uma vedação incorrecta, que arruinará o desempenho dos graves. A prevenção de linhas de soldadura nos altifalantes é crucial porque criam pontos fracos que vibram ou partem sob pressão de grande volume.

4. Desafios da montagem

Após o fabrico dos componentes dos altifalantes, as peças são montadas. O cliente queria especificamente que o seu produto cumprisse as normas IPX7. Isto exigia vedações herméticas perfeitas. Os engenheiros da First Mold determinaram que o primeiro passo para conseguir vedações herméticas é através de tolerâncias extremamente apertadas durante a moldagem. Alguns componentes metálicos da bobina de voz precisam de ser inseridos no molde e sobremoldados. Uma falha catastrófica do componente pode resultar do desalinhamento da inserção.

5. Garantir a eficiência da produção

O fabrico de moldes de colunas com elevada precisão é dispendioso e moroso. É difícil adaptar as rápidas alterações de design. Além disso, era necessário otimizar o tempo de ciclo para reduzir os custos de produção a longo prazo. Uma das formas de reduzir os custos é através de velocidades de injeção mais rápidas. No entanto, pode provocar a degradação do material, a formação de bolhas de ar ou marcas de queimadura. Por conseguinte, foi necessário encontrar novas formas de otimizar o fabrico de componentes de altifalantes do cliente para evitar estes problemas.

Solução

Trabalhando em estreita colaboração com o cliente, os engenheiros da First Mold conceberam um conjunto de soluções abrangentes para resolver todos os desafios identificados no fabrico de peças para altifalantes. A produção de componentes para altifalantes foi levada a cabo tendo plenamente em consideração as normas IEC 60268. Todo o processo de produção foi também realizado em conformidade com o sistema de gestão da qualidade ISO 13485 para garantir a mais elevada qualidade do produto e a segurança do utilizador.

Ferramentas

O projeto do cliente identificou o PP como o principal material a ser utilizado no fabrico de caixas de altifalantes. Por conseguinte, a produção do molde do altifalante foi optimizada com este material em mente. Algumas das principais considerações feitas pelos engenheiros da First Mold incluem:

• Espessura da parede: O primeiro molde manteve uma espessura de parede uniforme de 2 mm. Isto foi necessário para evitar um arrefecimento desigual que conduz a marcas de afundamento e deformações. Foram adicionadas nervuras às secções espessas para manter a espessura nominal.
• Ângulos do projeto: A 1^o Foi adicionado um ângulo de inclinação em todas as paredes verticais para garantir uma ejeção suave. Isto foi também necessário para proteger a superfície de marcas de arrastamento.
• Conceção e posicionamento do portão: A First Mold incorporou portas maiores no fabrico do molde do altifalante. As comportas maiores compensaram as caraterísticas de fluxo do PP e levaram a uma redução da tensão interna. Além disso, as comportas foram estrategicamente colocadas em áreas mais espessas para garantir o acondicionamento correto e reduzir o risco de marcas de afundamento.
• Ventilação: Os engenheiros da First Mold adicionaram aberturas de ventilação melhoradas no final do trajeto do fluxo. O sistema de ventilação melhorado era mais eficiente para permitir a saída do gás retido, evitando assim o enchimento incompleto (tiros curtos) e marcas de queimadura.
• Tolerância de retração: Para garantir a precisão dimensional, o design foi feito para acomodar o elevado potencial de contração do PP.
• Otimização do sistema de arrefecimento: Os engenheiros da First Mold reimaginaram o sistema de arrefecimento através da criação de canais de arrefecimento eficientes. Isto foi crucial para garantir um arrefecimento uniforme. Um arrefecimento irregular conduz à distorção térmica e a uma elevada contração em materiais semi-cristalinos.
• Tratamento de superfície: Esperava-se que a moldagem por injeção do altifalante tivesse um acabamento brilhante. Uma vez que o PP replica com exatidão as superfícies do molde, o núcleo do molde foi polido para obter um acabamento brilhante.

O design eficiente do molde da First Mold eliminou a formação de defeitos. Além disso, as tolerâncias apertadas obtidas com o design do molde facilitaram a obtenção de uma vedação estanque para cumprir as normas de impermeabilização IPX7.

Teste avançado de bolor

Após a construção do molde do altifalante, este foi submetido a uma série de testes para validação, começando pela inspeção pré-julgamento. As dimensões e especificações foram testadas para garantir que a cavidade e o núcleo do molde estavam alinhados com o projeto, utilizando máquinas de medição por coordenadas (CMM).

Seguiu-se a verificação da dureza dos componentes de aço, incluindo os cursores, a cavidade e o núcleo, para garantir a sua durabilidade. Os canais de água de arrefecimento foram testados à pressão para garantir que não existem fugas na circulação. As corrediças, os elevadores e os pinos ejectores foram devidamente lubrificados e verificados manualmente para garantir um movimento suave.

Ensaio inicial de moldes

O teste de moldagem por injeção do altifalante, ou T0, foi realizado com foco na funcionalidade básica. O ensaio de acompanhamento T1 centrou-se na qualidade. Os testes funcionais inspeccionaram a eficácia do sistema de ejeção e o movimento das peças móveis sob pressão de funcionamento normal. Outros testes realizados incluíram o teste de enchimento, a inspeção da ventilação e a inspeção da linha de separação.

Foi efectuada uma medição detalhada da peça produzida para garantir que esta cumpria todas as dimensões críticas, tolerâncias e especificações de conceção. A equipa de garantia de qualidade da First Mold também realizou uma verificação de peso para verificar a consistência, o que indica a densidade adequada do material e a pressão de empacotamento.

Otimização do processo de moldagem por injeção de oradores

Os testes rigorosos da First Mold terminaram com a documentação das definições ideais, incluindo temperatura, pressão, velocidade e arrefecimento, para uma produção consistente. O objetivo era preparar o molde para a produção de grandes volumes e evitar tempos de paragem dispendiosos.

O que o cliente ganhou ao trabalhar com a First Mold

O cliente recebeu moldes optimizados em tempo útil, o que lhe permitiu criar peças personalizadas, incluindo o fabrico de tampas de pó para altifalantes. O molde foi cuidadosamente concebido para dar resposta a todos os desafios colocados pelo design exclusivo do altifalante do cliente. Durante a entrega do molde, o cliente recebeu documentação detalhada que o ajudará a otimizar a produção e a prolongar a vida útil do molde.

Outro benefício que o cliente obteve ao trabalhar com a First Mold foi o apoio pós-venda, incluindo a encomenda de peças de substituição. Este caso marcou o início de uma relação duradoura. Desde então, a First Mold criou mais de 150 conjuntos de moldes para o cliente, abrangendo mais de 30 modelos diferentes de produtos áudio.

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