Kettlebell inteligente com IMU e sensor de pega

Avaliar as respostas aos pedidos de cotação quanto ao custo, ao prazo, às referências e à disponibilidade para produzir 10 peças fundidas-piloto antes do lote completo. Adjudicar os contratos a uma fundição (preferencialmente em Espanha, pela proximidade) e a um EMS (Alemanha/Chéquia). Negociar as condições de pagamento: 30% na libertação das ferramentas, 40% na aprovação do primeiro artigo, 30% na expedição. Emitir as notas de encomenda das ferramentas de molde de areia ou permanente (€18k–25k), do layout da PCB e do fabrico dos stencils (€6k) e do molde de injeção da base de carregamento (€12k–15k).

Trabalhar com o EMS na finalização da conceção da PCB: IMU (Bosch BMA456), magnetómetro, controlador tátil capacitivo (p. ex., Microchip CAP1208), SoC BLE (nRF52840), CI de gestão da bateria e bobina recetora Qi. Realizar a revisão DFM e gerar os ficheiros Gerber. Colocar as encomendas das peças com prazos longos (IMU com prazo de 4 semanas, SoC BLE com 6 semanas, células de iões de lítio 18650 resistentes ao choque com 4 semanas). Encomendar 50 PCB-protótipo a um fabricante europeu (prazo de 2 semanas). Reservar barra de aço inoxidável para os insertos da cavidade junto do parceiro de maquinação da fundição.

Organizar uma revisão da conceção de 2 dias, presencial ou virtual, com a fundição e o EMS. Percorrer a sequência de montagem: fundição → maquinação do furo da cavidade → cromagem da pega → imersão do corpo em vinil → encaixe sob pressão do inserto da eletrónica → instalação da pega → vedação com junta. Definir as tolerâncias dimensionais (±0,2 mm no diâmetro interior da cavidade, ±0,5 mm nas roscas da pega). Acordar o protocolo de ensaio IP67 (imersão a 1 m, 30 min) e o procedimento de ensaio de queda (50 quedas de 2 m sobre tapete de borracha de 10 mm). Documentar o plano de integração e designar um ponto de contacto único em cada fornecedor.

A fundição funde 10 corpos de kettlebell com as novas ferramentas. Após o arrefecimento e a granalhagem, maquinar por CNC o furo da cavidade da eletrónica e o encaixe da pega nas primeiras 5 unidades. Medir as dimensões críticas com MMC ou paquímetro: diâmetro interior da cavidade, profundidade, perpendicularidade, passo da rosca da pega. Enviar 3 corpos maquinados ao EMS para verificação do encaixe com o inserto de inox. Se alguma dimensão estiver fora da especificação (>±0,3 mm), ajustar o programa de maquinação ou a conceção do molde. Aprovar as ferramentas quando 3 peças consecutivas passarem na inspeção.

O EMS monta 10 PCB-protótipo: refusão SMT, soldadura manual da bobina Qi e dos terminais da bateria, revestimento conformal da placa e programação do bootloader. Inserir cada PCB numa cavidade de aço inoxidável, encher com epóxi bicomponente e curar a 80°C durante 4 horas. Após a cura, testar cada conjunto: autoteste de arranque, emparelhamento BLE com um telemóvel de ensaio, transmissão de dados da IMU e resposta tátil capacitiva. Largar 3 conjuntos encapsulados (sem o corpo fundido) de 2 m sobre uma superfície dura para verificar a resistência da PCB. Registar eventuais fissuras nas soldaduras ou deriva da IMU.

Encaixar sob pressão os insertos encapsulados da eletrónica nos corpos-piloto fundidos e maquinados. Instalar as pegas cromadas com trava-roscas e apertar ao binário especificado (p. ex., 40 Nm). Aplicar o revestimento por imersão em vinil no exterior do corpo (plastisol, curado a 200°C durante 10 min). Instalar as juntas de EPDM ou silicone e vedar a cavidade. Ensaiar 3 unidades quanto a IP67 (imersão) e 2 unidades quanto à resistência a 50 quedas. Recolher dados da IMU durante balanços controlados num dispositivo de ensaio. Se alguma unidade falhar, realizar uma análise de causa raiz (compressão da junta, vazios no encapsulamento, binário da pega) e retrabalhar. Enviar 2 unidades aprovadas à equipa da aplicação e 1 ao consultor de conformidade.

Conceber a caixa da base em CAD: uma base de plástico com ímanes de alinhamento, uma bobina emissora Qi (5 W) e uma entrada de alimentação USB-C. O EMS faz o layout da PCB da base (CI controlador Qi, driver da bobina, negociação USB-C PD). Encomendar as ferramentas de moldação por injeção da caixa de plástico (€12k, prazo de 4 semanas). Montar 10 bases-protótipo com caixas impressas em 3D e PCB montadas manualmente. Testar o emparelhamento com os kettlebells-piloto: medir a eficiência de carregamento (objetivo >70%), a tolerância de alinhamento (±5 mm) e o aumento térmico (<40°C após 2 horas). Finalizar a conceção e libertar o molde de injeção para produção.

Enviar um kettlebell-piloto (com a base de carregamento) ao organismo notificado escolhido (TÜV Rheinland ou Intertek). Submeter o dossier técnico: esquemas das PCB, BOM, avaliação de riscos, plano de ensaios EMC, certificado de aprovação RED do módulo (nRF52840), rascunho do manual do utilizador e modelo da Declaração de Conformidade. O laboratório realiza os ensaios de segurança LVD (isolamento, corrente de contacto), os varrimentos de emissões e imunidade EMC, a análise espetral RED e a validação IP67. Prever 6–8 semanas para os ensaios; se algum parâmetro falhar, o laboratório emite um relatório de não conformidade e será necessário reconceber (p. ex., acrescentar ferrites, ajustar o encapsulamento) e repetir os ensaios.

Com base nos resultados do piloto, fazer os ajustes finais ao molde de fundição (espessura da parede, posição dos alimentadores) e ao programa de maquinação. A fundição lança a série de produção: funde, granalha e maquina 500 corpos ao longo de 3 semanas (expedindo ~50 unidades/semana para os parceiros a jusante). Realizar a inspeção do primeiro artigo (FAI) nas primeiras 10 peças fundidas de produção: medir as dimensões, pesar (±2% do nominal) e inspecionar quanto a porosidade ou defeitos de superfície. Aprovar o lote e libertar o marco de pagamento. Entretanto, cromar 500 pegas e revestir por imersão em vinil 500 corpos fundidos em fluxos paralelos.

O EMS aumenta a montagem das PCB para ~100 unidades/semana durante 5 semanas. Cada PCB é soldada por refusão, soldada manualmente, revestida com revestimento conformal, programada e encapsulada num inserto de inox. Realizar o controlo de qualidade em processo: AOI após a refusão, ensaio funcional após a programação (emparelhamento BLE, autoteste da IMU), inspeção visual após o encapsulamento (sem vazios nem bolhas). Em simultâneo, moldar por injeção 500 caixas das bases e montar as PCB das bases. Ensaiar 5% dos insertos encapsulados (25 unidades) numa bancada de queda para garantir uma resistência ao choque consistente. Colocar em quarentena as unidades reprovadas e realizar a análise de retrabalho ou sucata.

Consolidar os corpos fundidos revestidos a vinil, os insertos encapsulados da eletrónica, as pegas cromadas e as juntas na fundição ou num local de montagem contratado neutro. Encaixar sob pressão ou roscar cada inserto num corpo, aplicar a junta, instalar a pega e apertar. Gravar em cada unidade o firmware de produção (identificador único do dispositivo, constantes de calibração). Realizar ensaios funcionais a 100%: ligação, registo do endereço MAC BLE, transmissão da IMU, resposta dos sensores de pega, início do carregamento com a base. Realizar ensaios de queda estatísticos em 10 unidades (50 quedas cada). Registar os resultados dos ensaios numa base de dados e aplicar as etiquetas com o número de série, a marcação CE e os códigos QR.

Inspecionar as 500 unidades quanto a defeitos estéticos (riscos na galvanização, bolhas no vinil, desalinhamento das juntas), verificar o peso (±2%) e confirmar a versão do firmware. Embalar cada kettlebell com a respetiva base de carregamento, cabo USB-C (1 m, USB 2.0), guia de início rápido (EN/DE/FR/ES/PT) e avisos de segurança numa caixa de retalho (cartão canelado, calços de espuma). Paletizar 20 unidades/palete (25 paletes no total) e organizar o transporte para o centro de expedição em Portugal, nos Países Baixos ou na Alemanha. Gerar a Declaração de Conformidade e arquivar o dossier técnico. Reservar 50 unidades como stock de reserva para garantia.

Depois de expedidas as primeiras 200 unidades aos clientes, acompanhar as taxas de devolução, os modos de falha (quebras de BLE, problemas de bateria, fugas na vedação, deriva da IMU) e as avaliações dos utilizadores. Fixar um objetivo de taxa de devolução <1%; se for excedido, iniciar uma análise de causa raiz com o EMS e a fundição. Recolher dados de utilização da aplicação (número de balanços, frequência de carregamento) para validar a autonomia da bateria e a calibração dos sensores. Planear uma iniciativa de redução de custos para a próxima série de 1,000 unidades: negociar preços por volume para o módulo BLE e a IMU, explorar compostos de encapsulamento alternativos e qualificar uma segunda fundição para redundância da cadeia de abastecimento. Atualizar o firmware com novas funcionalidades (p. ex., previsão de fadiga, indicações de treino).