Produção de cubo de roda de scooter elétrica por processo de moldagem por inserção

O cubo da roda traseira da trotinete eléctrica tem três funções principais. Em primeiro lugar, serve como um componente estrutural de suporte de carga. Em segundo lugar, tem de ser fabricado com dimensões precisas, incluindo um componente moldado por inserção, para que outros componentes, como o motor do cubo da trotinete eléctrica, possam encaixar nele. Em terceiro lugar, contribui para a estética da scooter, tal como as jantes dos automóveis. Para atingir estes objectivos, são necessárias as seguintes considerações.

• Seleção de materiais: Devido aos requisitos de suporte de carga, o plástico de engenharia de alta resistência, como a poliamida (PA6/PA66) reforçada com fibra de vidro (GF) para rigidez, é normalmente o material preferido. Tem também uma boa resistência ao desgaste e ao calor.
• Otimização da conceção: Isto é necessário para evitar defeitos comuns como marcas de afundamento e empeno no fabrico de cubos de roda de trotinetes eléctricas, mantendo uma espessura consistente. Podem também ser acrescentadas nervuras para aumentar a resistência sem aumentar a espessura.
• Otimização da conceção do molde: O design do molde do cubo da roda da trotinete eléctrica deve otimizar a localização do portão, o percurso do fluxo de material e os canais de arrefecimento para evitar defeitos. Também deve ter uma provisão para moldagem de inserção para caixa de rolamento de aço ou alumínio.
• Otimização da moldagem por injeção: A moldagem por injeção do cubo da roda da trotinete eléctrica deve otimizar os parâmetros de moldagem, como a temperatura de fusão, a temperatura do molde, a velocidade de injeção e o tempo de espera, dependendo do material utilizado, para evitar a degradação.
• Análise da integridade estrutural: A Análise de Elementos Finitos (FEA) e a Engenharia Assistida por Computador (CAE) são utilizadas para otimizar o suporte do cubo. O objetivo é garantir que a roda consegue suportar cargas e impactos repetidos.
• Tratamento de superfície e adaptabilidade ambiental: O tratamento de superfície aplicado ao cubo da roda da trotinete eléctrica contribui para a sua estética. Além de tornar a superfície mais apelativa, o tratamento de superfície deve ajudar o material a resistir a elementos ambientais como os raios UV, as alterações de temperatura e a humidade para uma estabilidade a longo prazo.
• Garantia de qualidade: A produção de cubos de roda para scooters eléctricas tem de implementar um rigoroso processo de controlo de qualidade, desde a inspeção em linha até ao controlo do processo e ao ensaio final do produto, para garantir que o cubo da roda cumpre as especificações de conceção e os requisitos de desempenho.

Requisitos do cliente

Um conhecido fabricante de trotinetes eléctricas na China e amigo de longa data do Diretor Geral da First Mold, James Li, contactou as nossas instalações para obter serviços completos de fabrico de moldes de plástico e moldagem por inserção para o fabrico de cubos de rodas de trotinetes eléctricas.

Durante a mesa redonda para analisar o projeto e os requisitos do produto, o cliente afirmou: “A First Mold é um dos fabricantes de moldes na China que respeitamos muito, devido à forma como têm ajudado muitos fabricantes a dar vida a ideias complexas. E estamos confiantes de que este projeto não será uma exceção.”

Em resposta, o diretor-geral adjunto da empresa, Ray Liu, afirmou: “A First Mold tem o privilégio de ter alguns dos engenheiros mais inteligentes do país. Tirando partido de tecnologias avançadas, não há limites para o que a nossa equipa pode alcançar”.

 O fabricante de cubos de roda de trotinetes eléctricas pretendia uma ferramenta de produção que pudesse trabalhar com PA6+30%GF. A superfície do molde do cubo da roda da trotinete eléctrica deveria ser suficientemente polida para dar uma superfície lisa padrão à peça moldada. A tolerância necessária para a montagem automática era de ±0,1mm. Além disso, o cliente pretendia que o molde fosse optimizado para evitar defeitos comuns.

Desafios e soluções

O fabricante de cubos de roda de trotinetes eléctricas apontou as principais preocupações críticas com base nas suas experiências anteriores. Estas incluem o deslocamento da inserção de aço durante a injeção de material, a tolerância inconsistente da peça que dificulta a montagem automatizada e o baixo rendimento da produção (≤90%).

Reagindo às preocupações, Li afirmou: “Todas as ferramentas que saem das nossas instalações passam por um rigoroso controlo de qualidade para garantir que cumprem e, na maioria dos casos, excedem as expectativas do cliente.”

Desvio de inserção e desvio de coaxialidade

A manga de aço central é o núcleo da transmissão de energia nas scooters eléctricas. Durante a moldagem por injeção, o fluxo de plástico fundido a alta pressão pode ter impacto na inserção metálica, causando deslocamentos, inclinações e desvios de coaxialidade. Se o desvio for superior a 0,05 mm, todo o cubo é desmantelado e não pode ser combinado com o eixo do motor.

A maioria das fábricas não dispõe de ferramentas de precisão para o posicionamento das pastilhas, o que leva a uma elevada taxa de deslocação das buchas de aço durante a produção em massa. Algumas das possíveis consequências do deslocamento da manga de aço incluem o encravamento do conjunto do motor e ruído anormal.

A melhor forma de resolver este problema é durante a conceção do molde. A equipa de engenheiros da First Mold resolveu este problema utilizando pinos maquinados com precisão no molde do cubo da roda da trotinete eléctrica para manter a manga de aço no lugar. A superfície exterior da manga de aço foi também modificada para melhorar a aderência mecânica.

Para evitar ainda mais o deslocamento da manga de aço, a equipa optimizou a velocidade e a pressão de injeção para minimizar a força de impacto da resina fundida na inserção. A localização do portão também foi optimizada. O portão foi posicionado de forma a que a resina fundida preencha suavemente a inserção em vez de a empurrar.

Controlo da retração e da deformação de PA6 + 30% GF

Os problemas frequentes registados com o PA6+30GF incluem a proliferação de fibras de vidro, a contração e o empeno. Estes problemas levam a uma má aparência e inconsistência dimensional. Consequentemente, a peça fabricada não passará nas auditorias de marcas de topo de gama.

Alguns dos defeitos registados na PA6 devem-se à sua elevada absorção de água. Uma secagem insuficiente antes da moldagem pode provocar bolhas e fissuras. No entanto, a taxa de contração varia significativamente após o reforço com fibra de vidro 30%.

Neste projeto de cubo de roda de trotinete eléctrica, as complexas nervuras de reforço e estruturas de grelha do cubo, bem como a espessura irregular da parede, também causam uma retração de arrefecimento inconsistente. Isto torna a peça muito propensa a empenos e deformações, o que afecta a circularidade da jante e a precisão da montagem.

A First Mold superou estes desafios através de uma combinação de processos que incluem a otimização dos parâmetros do processo e melhorias na conceção do molde. Isto inclui a secagem do PA6 + 30% GF a uma temperatura de 80°C a 90°C (176°F - 194°F) durante 4-6 horas antes da moldagem por injeção. O objetivo é atingir um teor de humidade de 0,1%-0,2%.

Além disso, a temperatura do molde foi aumentada para o limite superior da especificação do material. A equipa também fez as seguintes melhorias no design do molde:

• Otimização da porta de entrada para facilitar o fluxo e reduzir o cisalhamento
• Ventilação adequada, especialmente nas áreas onde ocorrem linhas de soldadura, para facilitar a remoção do ar preso
• Utilização de corrediças e portões grossos e curtos para evitar o cisalhamento excessivo do material

Resistência estrutural insuficiente

As nervuras de reforço da grelha, as estruturas dentadas e os orifícios de montagem neste projeto de cubo de roda de trotinete eléctrica apresentam um design de cavidade profunda, paredes finas e nervuras densas. Durante a moldagem por injeção, isto pode facilmente levar a:

• Tiros curtos (enchimento insuficiente)
• Resistência insuficiente da linha de soldadura, tornando as áreas de tensão propensas à fratura
• Florescimento da fibra de vidro (exposição da fibra), que afecta o aspeto e a resistência às intempéries

As linhas de soldadura são propensas a fraturar, criando riscos de segurança em condições de estrada acidentada e levando a devoluções e recolhas de clientes. A First Mold eliminou as linhas de soldadura através de uma conceção cuidadosa do molde e do ajuste dos parâmetros do processo.

Requisitos de tolerância rigorosos (±0,1mm)

Como componente central da transmissão, o cubo do motor da trotinete eléctrica requer tolerâncias apertadas de ±0,1 mm para a coaxialidade, posições dos orifícios de montagem e dimensões da jante - muito superiores às das peças normais moldadas por injeção. Isto representa um teste significativo para a precisão do molde, processos de moldagem por injeção e capacidades de inspeção.

As grandes flutuações dimensionais impossibilitam o cumprimento do requisito de precisão de ±0,1 mm, limitando a utilização apenas a montagens manuais de baixa qualidade. As flutuações dimensionais podem dificultar o encaixe perfeito dos componentes do motor do cubo da trotinete eléctrica, resultando na rejeição da peça.

A equipa de engenheiros da First Mold alcançou a tolerância pretendida através da conceção para a capacidade de fabrico e da utilização de tecnologias avançadas de hardware e software. O projeto do molde incluiu canais de arrefecimento uniformes e teve em conta a taxa de retração específica do PA6 + 30% GF. Estas intervenções, combinadas com condições de processamento optimizadas, ajudaram a equipa a obter uma tolerância consistente de ±0,1 mm.

Equilíbrio entre eficiência e estabilidade em moldes de produção em massa de cavidade única

Os moldes de cavidade única têm, por natureza, um baixo rendimento. A situação foi agravada pela estrutura complexa do cubo, que torna a depuração extremamente difícil. Alguns dos principais desafios enfrentados pelos colegas da indústria incluem:

• Paragens de produção frequentes para ajustamentos do molde
• Baixo rendimento e custos não controlados
• Incapacidade de satisfazer uma procura de abastecimento estável e em grande escala

Estes desafios resultam normalmente da falta de experiência na depuração de moldes de cavidade única. Quando o rendimento da produção em massa é inferior a 90%, isso leva a atrasos na entrega e a situações em que os custos excedem largamente o orçamento. A equipa conseguiu um rendimento de produção superior a 95% através da otimização do sistema de arrefecimento, da conceção ideal da porta e da afinação precisa dos parâmetros.

O que o cliente ganhou com as soluções da First Mold

O projeto do cubo da roda da trotinete eléctrica apresentava um design complexo; o fabricante corria o risco de ser obrigado a redesenhar o seu produto se não conseguisse encontrar um fabricante de moldes que criasse a ferramenta certa. O redesenho do produto leva muito tempo e pode ser dispendioso. Ao trabalhar com a First Mold, o cliente conseguiu evitar essa eventualidade.

“Já tínhamos formado o nosso marketing em torno do design do projeto”, disse o cliente quando recebeu as ferramentas com amostras de teste. “Alterar o design a meio do caminho teria prejudicado seriamente a nossa imagem de marca e teria criado desconfiança entre os nossos clientes”.

A First Mold não só aceitou o projeto de fabrico do molde do cubo da roda da trotinete eléctrica, como também se certificou de que o cliente recebia a ferramenta de trabalho muito antes do prazo. A colaboração também dá ao cliente acesso a peças de manutenção e substituição rápidas.

FAQ