Fabrico de caixas de apoio de braço da consola central para automóveis através de moldagem por injeção

A parte do apoio de braço da consola central tem um papel estético e funcional. O design e o acabamento do material contribuem para a beleza geral do habitáculo. No entanto, serve principalmente os papéis funcionais de proporcionar conforto e melhorar a comodidade. Por exemplo, inclui normalmente uma arrumação secreta para objectos pessoais como telemóveis, carteiras e chaves.

O apoio de braços da consola central proporciona um local de descanso para os braços do condutor e do passageiro da frente. Isto reduz o risco de rigidez muscular e fadiga, particularmente durante as viagens longas. Com os braços devidamente descansados, o condutor pode manter uma postura estável e descontraída, o que é vital para um melhor controlo do veículo.

Componentes do apoio de braço da consola central em veículos modernos

Os fabricantes da maioria dos veículos modernos querem que cada caraterística aumente o conforto ou traga novas funcionalidades. Os diferentes componentes integrados no fabrico de peças para o apoio de braço da consola central são concebidos para concretizar esta visão.

Requisitos do cliente

O cliente tinha requisitos rigorosos em termos de aspeto e funcionalidade. Em termos de aspeto, o cliente pretendia uma peça para o apoio de braço da consola central que não apresentasse defeitos que ocorrem normalmente em superfícies curvas, incluindo marcas de afundamento, linhas de soldadura e marcas de fluxo. Sendo um fabricante de automóveis de primeira qualidade, o mais pequeno defeito de moldagem por injeção do apoio de braço da consola central pode afetar a atração do habitáculo.

Em termos de funcionalidade, esperava-se que tivesse uma boa estabilidade estrutural e que apresentasse dimensões de encaixe para uma montagem fácil. Outras caraterísticas que preocupavam o cliente incluíam a perpendicularidade dos postes de montagem, a folga de encaixe e a tolerância de ±0,1 mm da peça e de ±0,05 mm do molde.

Uma vez que o apoio de braço é suposto suportar a pressão do braço, bem como sobreviver a vários ciclos de abertura e fecho, o fabricante também se preocupou com a durabilidade. Se o apoio de braço falhar demasiado cedo, pode dar uma má imagem do fabricante de automóveis.

Desafios e soluções

Cada um dos requisitos delineados pelo fabricante apresentava um desafio único. O projeto do fabricante continha várias especificações de materiais e dimensões que eram mais difíceis de obter utilizando uma técnica de moldagem normal.

Conseguir um aspeto impecável na caixa fina do apoio de braço da consola central

O primeiro de uma série de desafios que se esperava que a First Mold superasse era a criação de uma peça estável de paredes finas. A leveza é extremamente importante para a eficiência do combustível automóvel. Uma das formas de o conseguir é através de modificações no design que promovam uma menor utilização de materiais.

As paredes finas são reforçadas com nervuras para garantir a sua estabilidade. No entanto, as nervuras introduzem frequentemente pontos fracos na estrutura se o material ou o processo for inadequado. Isto pode criar problemas como a quebra do encaixe ou a deformação da estrutura (levando a que o apoio de braço não abra/feche ou fique solto). Qualquer um destes problemas encurtará o ciclo de vida do produto, que é tipicamente de ≥5 anos para a maioria dos componentes automóveis.

Para além de conseguir uma aparência livre de falhas comuns de fabrico da caixa do apoio de braço da consola central, o fabricante de automóveis também queria que o apoio de braço da consola central tivesse uma gravação de textura estilizada. Para o conseguir, a gravação tinha de ser esculpida no molde, o que exigia uma maquinação CNC detalhada.

Preocupações de durabilidade com o design de encaixe

Para garantir a durabilidade da moldagem por injeção da caixa do apoio de braço da consola central, a First Mold teve de ultrapassar os desafios dos módulos de encaixe, que têm de sobreviver a milhares de ciclos de abertura e fecho. Nos projectos de encaixe, existe normalmente uma concentração de tensões à volta da base, o que exige a adição de filetes ou raios. Outros desafios que a First Mold teve de ultrapassar incluem:

• Falha por fadiga: Esta falha resulta da montagem e desmontagem repetidas dos encaixes. Uma forma de a evitar é utilizar as curvas tensão-número de ciclos, também conhecidas como curvas S-N, na seleção de materiais.
• Arrepio: Com o tempo, o plástico sucumbe naturalmente à deformação sob carga sustentada, o que enfraquecerá o encaixe. Por conseguinte, é essencial utilizar materiais resistentes à deformação, como o polibutileno tereftalato, um plástico de engenharia forte e semi-cristalino, ou outros plásticos reforçados para a produção de encaixes. Para este projeto de fabrico da caixa do apoio de braço da consola central, a First Mold optou por uma mistura de acrilonitrilo butadieno-estireno (ABS), que possui elevada força, rigidez e resistência ao calor, e policarbonato (PC). O material híbrido oferece um equilíbrio superior de durabilidade, dureza e desempenho térmico.

Desafios de compatibilidade de montagem de peças do apoio de braço da consola central

A facilidade de montagem de um projeto de encaixe dependerá da relação entre as peças de encaixe. Elementos de design como as dimensões do encaixe, a folga de encaixe, a perpendicularidade dos postes de montagem e a tolerância determinarão o funcionamento correto das peças.

• Dimensões de encaixe: As duas peças de contacto devem ter dimensões precisas e ser feitas de materiais flexíveis. Isto permite que as duas metades se deformem temporariamente durante a montagem e recuperem a sua forma original para criar uma ligação estanque. A dimensão correta garante uma resistência adequada.
• Folga de ajuste: Este é o espaço entre as peças de contacto. O ajuste de folga inclui um espaço significativo entre as duas peças, o que facilita a montagem. Por outro lado, um encaixe por interferência ou por pressão é utilizado para criar uma junta mais forte e semi-permanente. Num encaixe por pressão, as peças são maiores do que os orifícios onde encaixam e requerem algum grau de força para serem montadas.
• Perpendicularidade dos postes de fixação: Para garantir que as peças de encaixe encaixam corretamente, os postes de montagem devem formar um ângulo preciso de 90 graus com a superfície da base. Isto permite-lhes assentar de forma plana na superfície e evitar a introdução de tensões ou desalinhamentos.
• Tolerância: Esta é a variação permitida nas dimensões da peça. Nenhum processo de fabrico é perfeito. Por isso, as peças terão normalmente pequenas diferenças (na maior parte das vezes insignificantes). A tolerância estabelece o limite para as variações aceitáveis que as peças podem ter. Quando as peças estão dentro das tolerâncias aceites, espera-se que sejam montadas e funcionem corretamente. Para este projeto de fabrico de peças para o apoio de braço da consola central, o cliente fixou o limite para as peças em ±0,1mm e o limite para o molde em ±0,05mm.

O que os clientes beneficiaram ao trabalhar com a solução da First Mold

Devido ao design complexo da caixa do apoio de braço da consola central, a First Mold utilizou o software de simulação Moldflow para prever antecipadamente o enchimento/encolhimento do produto. O Moldflow simula a forma como o polímero fundido flui para a cavidade do molde e a preenche. Esta simulação ajuda a identificar armadilhas de ar, disparos curtos, enchimento irregular e linhas de soldadura.

O resultado permitiu à First Mold otimizar as estruturas deslizantes/elevadores da ferramenta de moldagem por injeção da caixa do apoio de braço da consola central. Por exemplo, para evitar o flash do molde, que leva a um aumento do desperdício de material e a um acabamento secundário mais fastidioso, a First Mold assegurou que a folga entre os cursores e os elevadores é ≤0,02 mm.

Com a ajuda da simulação virtual, a First Mold conseguiu limitar as tentativas de moldagem experimental a 2-3 vezes. As tentativas repetidas são demoradas e dispendiosas. Com um planeamento adequado e tirando partido das mais recentes tecnologias virtuais, a First Mold conseguiu oferecer ao cliente um melhor valor, em termos de tempo e dinheiro para colocar o produto no mercado mais rapidamente.

Implementação de um buffer de capacidade de produção 20%

Para ajudar o cliente a satisfazer a capacidade de moldagem por injeção do apoio de braço da consola central, a First Mold utilizou várias máquinas de moldagem por injeção do mesmo modelo. Foi reservada uma capacidade de produção mínima de 20% como reserva.

Por outras palavras, se todos os moldes para o fabrico de peças para o apoio de braço da consola central estiverem a trabalhar a uma capacidade de 80%, irão satisfazer a procura atual do cliente. Se todos os moldes estiverem a trabalhar a uma capacidade de 100%, o número de peças que serão criadas será 20% superior à procura. Este excesso de 20% cria uma reserva para falhas que podem resultar de manutenção, picos súbitos de procura e interrupções inesperadas.

A capacidade de produção adicional de 20% também pode ser útil para testar novos materiais sem afetar negativamente as linhas de produção.

Documentação do processo de aprovação de peças de produção

A First Mold opera ao abrigo do sistema de certificação IATF 16949 e fornece documentação PPAP. Esta documentação demonstra que as ferramentas de moldagem por injeção do apoio de braço da consola central que fornecemos cumprem consistentemente os requisitos técnicos e de qualidade das peças do apoio de braço da consola central do cliente.

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