Moldagem por injeção de plástico de precisão para secador de cabelo multifuncional

Os principais componentes de um secador de cabelo incluem uma ventoinha (acionada por um motor elétrico), elementos de aquecimento (na sua maioria fios de nicrómio) e um invólucro de proteção. O maior desafio frequentemente encontrado durante moldagem por injeção de plástico para o secador de cabelo é a conceção da conduta de ar ou da entrada de ar.

Durante o fabrico do secador de cabelo, os engenheiros têm de garantir que o design atinge um equilíbrio entre o fluxo de ar de alta velocidade, a redução do ruído, a gestão térmica e o peso. Se a conduta de ar for mal concebida, pode conduzir a um aumento do ruído, a um desempenho inferior e a um sobreaquecimento. Abaixo estão as partes importantes de um secador de cabelo.

• Ventilador acionado por motor: Trata-se de um motor potente que faz girar as pás da ventoinha que desempenham a dupla função de aspirar o ar mais frio e empurrar o ar aquecido para o cabelo do utilizador.
• Elemento de aquecimento: É fabricado principalmente com fio de nicrómio nu e enrolado em isoladores de mica. Utiliza eletricidade para aquecer o ar.
• Caixa ou concha do secador de cabelo: Este é o plástico exterior resistente ao calor que protege os componentes internos.
• Botões ou controlos: Ajuda o utilizador a ajustar a velocidade da ventoinha e a intensidade do calor para atingir o nível de secagem desejado.
• Entrada de ar ou filtro: Uma grelha ou ecrã na parte de trás do secador de cabelo que impede a entrada de detritos no aparelho.
• Bocal ou concentrador: Esta é a abertura frontal que direciona o fluxo de ar para os pontos que o utilizador pretende.

Requisitos do cliente

Um fabricante estrangeiro de secadores de cabelo entrou pela porta da frente do escritório da First Mold com um projeto de produto. O seu objetivo era encontrar um fabricante de moldes que os ajudasse a criar um produto profissional molde de secador haid. O fabricante já tinha uma marca no mercado e tinha recolhido feedbacks (através de inquéritos em linha) dos seus clientes, que pretendia implementar na próxima geração de secadores de cabelo.

O principal feedback que receberam dos utilizadores da sua primeira geração de secadores de cabelo foi o facto de o produto ficar por vezes demasiado quente, tornando-se desconfortável de segurar. A outra preocupação mais referida foi o ponto quente. A primeira geração não era tão durável ou silenciosa como a maioria dos utilizadores desejava. A única razão pela qual o fabricante do secador de cabelo conseguiu manter-se no mercado foi o seu preço competitivo e a extrema leveza do seu produto.

O cliente pretendia moldes para secadores de cabelo por injeção de plástico que o ajudassem a resolver os problemas levantados pelos seus clientes, mantendo as vantagens da sua primeira geração de secadores de cabelo. Estavam dispostos a fazer ajustes ao seu projeto se a avaliação do seu parceiro ideal de moldes para secadores de cabelo o exigisse.

Desafios e soluções

Os engenheiros da First Mold estudaram o primeiro modelo dos secadores de cabelo do cliente para verificar algumas das preocupações levantadas pelos utilizadores. As conclusões do estudo foram fundamentais para encontrar uma solução que evitasse a repetição do problema. Durante a investigação, os engenheiros da First Mold descobriram que os problemas relatados com os primeiros produtos estavam parcialmente relacionados com o material utilizado e parcialmente com a conceção dos componentes da conduta de ar.

Utilizando a Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), a First Mold conseguiu simular e otimizar os caminhos do fluxo, assegurando a velocidade máxima do ar de cerca de 23 m/s, mantendo o ruído abaixo dos 80 dB. Algumas das sugestões dos engenheiros da First Mold para resolver o problema do sobreaquecimento e do ruído elevado incluem o ajuste das palhetas-guia, a minimização dos cantos afiados e o polimento das superfícies internas para evitar a formação de vórtices.

Seleção de materiais

Em vez da mistura de Policarbonato + Acrilonitrilo Butadieno Estireno (PC+ABS) utilizada na produção da primeira geração de secadores de cabelo, a First Mold sugeriu uma mistura melhorada feita de Poliamida 66 com Fibra de Vidro 30% (PA66+30%GF), polipropileno (PP) e poliestireno (PS).

• PA66+30%GF: Tem uma resistência muito elevada (até 180 - 190 MPa), estabilidade dimensional, dureza e rigidez. Tem também uma baixa expansão térmica em comparação com o PA66 e uma elevada resistência ao calor, com a temperatura de deflexão térmica a atingir frequentemente 250 - 260^oC. O PA66+30%GF tem boa resistência química e ao desgaste.
• PP: É o plástico comercial mais leve, com uma densidade de aproximadamente 0,90 - 0,91 g/cm³. Tem uma grande resistência aos solventes orgânicos e pode suportar temperaturas até 160 - 170^oC. Ao contrário das poliamidas, tem baixa absorção de humidade.
• PS: A propriedade física mais atractiva do PS é o facto de ser transparente na sua forma amorfa e não modificada. No entanto, tem uma baixa resistência ao calor (100^oC), resistência química moderada e excelente estabilidade dimensional.

A mistura correta de materiais era necessária para reter o calor gerado pelo elemento de aquecimento no interior do secador de cabelo e resolver o problema de sobreaquecimento relatado pela maioria dos utilizadores do secador de cabelo anterior produzido pelo cliente.

Produção de moldes para secadores de cabelo

A First Mold concebeu um molde de injeção para a caixa de plástico do secador de cabelo e alguns outros moldes para o cliente. Uma vez que a caixa e os outros componentes apresentavam uma design de encaixe, Para que a montagem fosse fácil e sem necessidade de cola adicional, era importante que a tolerância fosse o mais apertada possível (0,03 mm).

Uma vez que o cliente pretendia um molde para produção em massa, a First Mold optou por um molde de aço para secadores de cabelo, uma vez que permitiria centenas de milhares de ciclos de produção antes de ser necessário substituí-lo. Os engenheiros da First Mold criaram o molde de precisão com a tolerância necessária utilizando a tecnologia de maquinação CNC de 5 eixos.

Desenho do molde da conduta de ar do secador de cabelo

Os engenheiros da First Mold identificaram vários problemas na conceção da conduta de ar e dos componentes da primeira geração de secadores de cabelo do cliente. A forma da conduta foi mal concebida, o que causou turbulência, e a entrada de ar não foi cuidadosamente pensada, o que aumentou a turbulência.

A curvatura das pás da ventoinha também contribuiu para a turbulência do ar que levou ao aumento do ruído na primeira geração. Aqui estão as quatro considerações críticas sobre o design das condutas de ar feitas pelos engenheiros da First Mold enquanto fabricavam moldes de secadores de cabelo para o cliente.

1. Otimização da geometria interna para a aerodinâmica

A entrada de ar ou a conduta foi concebida de modo a poder passar de ar a alta pressão no motor para uma saída a alta velocidade. Uma má forma da conduta cria turbulência que reduzirá a eficiência e conduzirá a desperdício de energia.

As voltas afiadas das lâminas e as arestas sem corte aumentam a resistência do ar e diminuem o fluxo de ar. Quando a conduta de ar é demasiado restritiva, cria uma contrapressão que obriga o motor a trabalhar mais, o que pode levar ao sobreaquecimento. Tendo em conta estas nuances, a First Mold criou moldes de alta precisão para as pás da ventoinha e para o design da conduta de ar que reduziram o ruído da primeira geração em mais de um terço.

2. Garantir a segurança térmica e a gestão

A conduta de ar e outros componentes de plástico do secador de cabelo moldados por injeção foram fabricados com uma mistura de plástico resistente ao calor, tal como mencionado anteriormente. Isto resolveu o problema de sobreaquecimento registado na primeira geração. Com o material melhorado, a nova geração de secadores de cabelo seria confortável de utilizar durante mais tempo.

Para além da preocupação com a segurança do secador de cabelo, existe também a preocupação com a segurança do utilizador. Os engenheiros da First Mold pensaram no design da conduta de ar de modo a distribuir corretamente o calor produzido pela bobina de aquecimento para evitar pontos quentes que possam queimar o cabelo e o couro cabeludo.

3. Engenharia acústica para a redução do ruído

O ruído branco é gerado quando o ar passa através de um canal estreito a alta velocidade. Quanto mais potente for o motor, maior será provavelmente o nível de ruído. Níveis de ruído superiores a 85 decibéis podem ser um enorme desestímulo para muitos clientes.

Um dos constrangimentos que os fabricantes de secadores de cabelo têm de ultrapassar é a criação de um equilíbrio entre a geometria das condutas e a velocidade do motor. A conceção das condutas deve ser feita de forma a evitar um fluxo de ar ressonante e ruidoso. A First Mold conseguiu este equilíbrio utilizando um software de simulação.

4. Conceção para compacidade e manutenção

Para evitar a fadiga das mãos durante a utilização, era importante fabricar um secador de mãos que fosse leve e o mais compacto possível. Por esse motivo, a conduta foi concebida para caber num formato pequeno que aloja uma variedade de componentes, incluindo elementos de aquecimento, pás da ventoinha, um motor e geradores de iões negativos, para um fluxo de ar ininterrupto. A First Mold conseguiu o design compacto e leve desejado utilizando paredes finas reforçadas com nervuras.

A facilidade de manutenção é outro fator importante que os fabricantes de secadores de cabelo devem ter em conta devido ao seu impacto na durabilidade. A entrada de ar traseira e as condutas internas são susceptíveis de ficarem obstruídas devido à acumulação de cotão e cabelo. Se as aberturas estiverem bloqueadas, o fluxo de ar será restringido, o que obriga o motor a trabalhar mais. Em colaboração com o fabricante, a First Mold criou uma parte traseira de encaixe rápido com indicações em relevo sobre como desmontá-la para limpeza.

O que o cliente ganhou ao trabalhar com a First Mold

Através de uma comunicação e colaboração eficazes, o cliente aproveitou as décadas de conhecimento dos engenheiros da First Mold para resolver os problemas críticos de que se queixavam os utilizadores da sua primeira geração de secadores de ar. Três dos benefícios mais importantes com os quais o cliente expressou profunda satisfação incluem:

• Prazo de entrega rápido: A First Mold entregou os moldes para a moldagem por injeção de peças do secador de cabelo no prazo de três semanas. O rápido prazo de entrega garantiu que o cliente cumprisse o seu orçamento de marketing e os prazos de entrega.
• Leve: Trabalhando com a First Mold, o cliente criou uma nova geração de secadores de cabelo que eram mais de 100 gramas mais leves do que a geração anterior.
• Redução de custos: O cliente atingiu o seu objetivo de fabrico de moldes para secadores de cabelo dentro do seu orçamento.

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