Ghid de comparație pentru fabricarea eficientă a carcaselor electronice pentru produsele dvs.

Să presupunem că sunteți în etapa finală a prototipurilor sau că ați dezvoltat un nou produs electronic și vă gândiți să vă extindeți și să vindeți produsul pe piața de masă. În timp ce puteți obține cu ușurință PCB-urile, senzorii și alte componente electronice / electrice, de multe ori vă împiedicați să obțineți o carcasă, mai ales atunci când produsul are nevoie de o carcasă personalizată sau când produsul interacționează cu utilizatorul în mod regulat.

Din acest articol veți ști care sunt modalitățile obișnuite de a obține o carcasă pentru produsul dvs., cum să alegeți tipul corect de carcasă și unde să căutați un furnizor de servicii. Deoarece majoritatea dintre voi vor căuta o carcasă eficientă din punct de vedere al costurilor, durabilă și ușor de fabricat, ne vom concentra pe plastic, deoarece va face o treabă excelentă pentru caracteristicile menționate anterior.

Cele mai frecvente modalități de a obține produsul dvs. în carcasă sunt-

Carcasă și panouri standard
printare 3d
Turnare prin injecție

În plus față de informațiile din articol, vom evalua fiecare metodă cu carcasa termometrului digital IR de mai jos (formă complexă, detalii complicate) pentru a vă ajuta să vă faceți o idee despre scenariul din lumea reală.

Principalele criterii pe baza cărora vom evalua fiecare metodă sunt Cost, Timp, Personalizare, Complexitate, Calitate și scalabilitate. Vom compara carcasa standard vs imprimarea 3D vs turnarea prin injecție.

Criterii	Carcasă gata preparată	printare 3d	Turnare prin injecție
Cost	Costul este proporțional cu cantitatea. Cu toate acestea, puteți negocia pentru o afacere mai bună atunci când cantitatea este semnificativă ⭐	Costul este proporțional cu timpul de imprimare. Variază de la 300-600 INR pe oră în funcție de material (post-procesare suplimentară)	Cost inițial ridicat pentru proiectarea sculei și costuri foarte ieftine de fabricație a produsului. Dacă cantitatea este semnificativă, costul de proiectare a sculei va fi distribuit în costul pe unitate.
Timp	Fără constrângeri asupra timpului. Comandă și primește livrare ⭐	După proiectare, timpul necesar imprimării fiecărei părți este proporțional cu cantitatea.	După proiectare, proiectarea sculelor (matriței) și fabricarea sculelor necesită un timp semnificativ (de la o săptămână la o lună). Odată ce instrumentul este gata, puteți fabrica sute sau chiar mii de produse într-o zi.
Personalizare	Foarte scăzut până la nr	Complet personalizabile și posibile iterații multiple ⭐	Odată ce finalizați designul matriței, personalizarea nu este posibilă.
Complexitatea produsului	Carcase pentru produse standard.	Structuri complexe și complexe posibile fără cost suplimentar ⭐	Structuri complexe și complexe posibile, dar cu o taxă suplimentară
Calitatea finisajului	Foarte bine. Dar nu poate fi personalizat.	Gros și stratificat Excepție: Piese ABS tratate cu acetonă	Finisaj lucios și mat ⭐
Scară	Nu există limite pentru scala ⭐	Fezabil pentru o cantitate mai mică de 1000	Fezabil pentru peste 1000 de cantități

Standard - Carcasă readymade

Dacă proiectul dvs. implică componente standard precum Arduino, RaspberryPi și unele componente sau senzori standard, cel mai probabil veți găsi o carcasă standard online. Mai jos sunt câteva exemple de incinte Readymade.

Le puteți găsi pe site-uri locale locale, precum și în multe site-uri internaționale precum Alibaba sau Aliexpress. Unii vânzători vă pot ajuta cu o anumită personalizare dacă aveți o anumită cantitate minimă. Dacă produsul dvs. este similar cu ceva care există deja pe piață, atunci puteți utiliza acest mod subtil pentru a vă întoarce la producătorul incintei produsului și a încerca să negociați o afacere.

Într-un alt caz probabil, în care aveți un ansamblu de componente multiple și atunci când estetica nu este o preocupare, cea mai bună alegere este să alegeți un panou metalic de acoperire a prafului, unde puteți fixa componente precum controlere, relee etc. șine. Puteți găsi cu ușurință carcasa controlerelor Arduino / zmeură montate pe șină din, relee din șină, unități de alimentare cu șină din etc. etc. Puteți chiar să modificați puțin panoul pentru a include afișaje și comutatoare pe ușa panoului. Dimensiunile panoului pot varia de la câțiva centimetri la câțiva metri. Această metodă este o practică obișnuită în industria automatizării industriale.

Revenind la exemplul de carcasă al termometrului, nu putem găsi o astfel de carcasă pe niciun site web. Cu toate acestea, ești norocos dacă poți găsi o companie de turnare prin injecție care deja fabrică o carcasă similară care să se potrivească nevoilor tale. Marele dezavantaj aici este că produsul dvs. nu va arăta singur, deoarece furnizorul dvs. de carcase va vinde și oricui din întreaga lume.

Avantajele carcasei Readymade

Dacă carcasa gata potrivită nevoilor dumneavoastră, atunci-

Livrări mai rapide
Nu este nevoie de investiții în timp și bani
Calitate mai bună a finisajului

Dezavantaje ale carcasei Readymade

Nu există personalizare sau foarte minimă
Fără opțiuni materiale

printare 3d

Dacă carcasele standard nu ți se potrivesc, imprimarea 3D este o modalitate excelentă de a porni produsul. Imprimarea 3D este excelentă pentru prototipare. Inițial, veți căuta doar câteva cantități (probabil câteva sute) și doriți să testați piața pentru produsul dvs. înainte de a investi într-o investiție semnificativă. Nu este nevoie de mult timp și costuri pentru ca produsul dvs. să fie tipărit odată ce designul CAD este gata.

Dacă sunteți interesat să aflați despre imprimarea 3D, consultați articolul despre începutul imprimării 3D și, de asemenea, alte proiecte de imprimare 3D pe care le-am construit mai devreme pentru inspirație.

Proiectarea CAD a pieselor → Slicing (în software-ul de slicing) → Imprimare 3D → Post-procesare

Mai întâi, pregătiți un model 3D al carcasei
Importați modelul 3D în software-ul de feliere, cum ar fi Cura, Simple3D și Slic3R

Felierea este locul în care modelul dvs. 3D este convertit în straturi și coduri pe care imprimanta 3D le poate înțelege.

Puteți vizualiza suporturile și, de asemenea, estima timpul necesar pentru imprimare prin reglarea diferiților parametri de imprimare.

Aceasta este apoi urmată de imprimare 3D și post-procesare. Post-procesarea implică îndepărtarea suporturilor, a blițului și a tratamentului chimic pentru finisarea suprafeței în cazul materialului ABS.

Mulți furnizori de servicii de imprimare 3D primesc designul dvs. prin intermediul site-ului web sau prin e-mail, îl imprimă și vă trimit produsul tipărit - toate acestea în decurs de o săptămână. Fără bătaie de cap! Nu-i așa? Furnizorii de servicii de imprimare 3D vă vor percepe în funcție de timpul necesar pentru imprimarea produsului dvs., iar rata pe oră variază în funcție de tipul de material pe care îl alegeți.

Este important pentru dvs. să fiți conștienți de câțiva factori importanți în timp ce decideți să alegeți imprimarea 3D. Acești factori sunt materiale ale produsului și factori care afectează timpul de procesare, deci costul dvs.

În prezent, cele mai comune două metode de imprimare 3D sunt:

Modelare de depunere fuzionată (FDM)

De asemenea, cunoscut sub numele de Fusion Filament Fabrication (FFF), este un proces de fabricație aditivă în care un obiect este construit prin depunerea selectivă a materialului topit într-o cale predeterminată strat cu strat. Materialele utilizate sunt polimeri termoplastici și se prezintă sub formă de filament.

Stereolitografie (SLA)

SLA funcționează utilizând un laser de mare putere pentru a întări rășina lichidă din patul de imprimare pentru a crea forma 3D dorită - un proces cunoscut sub numele de polimerizare. Există multe tipuri de imprimare 3D bazată pe lumină, care este clasificată în general ca procesare digitală a luminii (DLP).

	Modelare de depunere fuzionată (FDM)	Stereolitografie (SLA)
Cerere	Piese standard	Piese cu suprafețe complicate (bijuterii și piese mici) Carcase electronice mici
Cost	Mai ieftin
Timp		Mai repede
Finisare	În general grosier și stratificat Netedă în cazul ABS tratat cu acetonă	Neted
Materiale	Cele mai frecvente: PLA, ABS, Nylon, HIPS, PET, PC	Rășină standard, rășină transparentă, rășină rezistentă sau durabilă și rășină la temperaturi ridicate.

Deocamdată, să rămânem la FDM, deoarece este mai larg disponibil și se potrivește discuției noastre.

Considerații de proiectare pentru imprimarea 3D

În timp ce proiectați produsul, este important să înțelegeți limitele imprimantelor 3D disponibile pe piață. Este important să înțelegeți funcționarea imprimantei 3D FDM.

În cazul în care nu sunteți minunat la proiectarea CAD, vă sfătuiesc să luați servicii profesionale de proiectare 3D și, în unele cazuri, furnizorii de servicii de imprimare 3D oferă ei înșiși servicii de proiectare 3D. Aceste servicii sunt contra cost - în principal pe oră. Cele mai importante considerente de proiectare sunt

Asamblare: Dacă aveți mai multe piese care se asamblează într-un obiect final, atunci trebuie să vă gândiți la dispozițiile pe care să le faceți pentru a se potrivi piesele împreună - potrivirea pieselor, șuruburi etc.

Suprapuse: Realitatea este că imprimantele 3D FDM nu sunt excelente în imprimarea suprafețelor înclinate sau abrupte. Aveți suprafețe aspre, aveți nevoie de asistență, pe care trebuie să o prelucrați.

Complexitate: Complexitatea înseamnă complexitate, cum ar fi părțile subțiri, trăsăturile minuscule și formele foarte complexe. În timp ce imprimantele 3D sunt menite să facă toate acestea cu ușurință, uneori nu funcționează bine.

Iată factorii de care trebuie să țineți cont în timp ce treceți de la proiectare la procesul de imprimare 3D.

Considerații de proces pentru imprimarea 3D

Toate considerațiile procesului au un impact asupra timpului de imprimare și a calității obiectului finit.

Toți acești parametri pot fi vizualizați și analizați prin intermediul software-ului de tranșare (Cura, Simple3D și Slic3R)

Orientarea contează: imaginea de mai jos arată de ce. Încercați să orientați piesa într-un mod care necesită mai puțin suport și mai puțin agățat. Cea mai bună orientare va avea ca rezultat un finisaj mai bun și un timp de imprimare mai scurt.

Grosimea stratului / înălțimea stratului: grosimea stratului este o măsură a înălțimii stratului pentru fiecare adăugare succesivă de material în procesul de imprimare 3D în care straturile sunt stivuite. Reduceți grosimea stratului, reduceți timpul de imprimare și îmbunătățiți calitatea finisajului. Imaginea de mai jos vă oferă o perspectivă a relației dintre grosimea stratului și timpul de imprimare.

Densitate de umplere: densitatea de umplere este cantitatea de filament tipărită în interiorul obiectului, care se referă direct la rezistența, greutatea și durata de imprimare a imprimării dvs. În cazul nostru - incintă, nu vom întâlni densitatea de umplere, deoarece partea noastră este o coajă și nu un obiect solid. În cazul în care aveți o parte solidă, atunci mai multă densitate de umplere, mai multă rezistență și mai mult timp de imprimare.

Suporturi: structurile de suport pentru imprimarea 3D nu fac parte din model. Acestea sunt folosite pentru a susține părți ale modelului în timpul imprimării. Aceasta înseamnă că, odată ce imprimarea s-a încheiat, aveți sarcina suplimentară de a elimina structurile înainte ca modelul să fie gata de utilizare.

Există alți factori, cum ar fi viteza de imprimare, grosimea învelișului, diametrul duzei, temperatura de extrudare și pluta, de care nu trebuie să vă faceți griji, deoarece acestea vor fi setate la niveluri optime de către furnizorul de servicii.

Post-procesare: piesele ABS pot fi tratate cu acetonă după procesul de imprimare 3D pentru a obține un aspect lucios.

Mai jos este compararea obiectelor ABS tratate cu acetonă și a obiectelor ABS netratate. Mesajul pe care vreau să-l transmit este că mergi pentru o calitate a imprimării care este optimă în ceea ce privește funcționalitatea și estetica.

Software-uri utilizate pentru proiectare

Gratuit: Sketchup, Blender 3D, Open SCAD.

Plătit: Solidworks, CATIA, NX-CAD, 3DS Max

Software-uri folosite pentru feliere - Gratuit: Cura, Simple3D, Slic3R

Analiza costurilor de imprimare 3D

Costul imprimării 3D depinde de alegerea materialului dvs. și de timpul necesar pentru imprimarea unui produs.

Costul variază de obicei între 300 - 600INR. În plus, suplimentele precum tratamentul cu acetonă ABS vor fi taxate suplimentar (50-100 INR).

Pentru a pune acest lucru în perspectivă, să vedem costul de imprimare al termometrului nostru digital IR. Este nevoie de 4 ore și 11 minute pentru a imprima o versiune de bază a termometrului nostru digital IR cu acest proces. De asemenea, puteți verifica termometrul IR fără contact pe care îl construim mai devreme folosind o carcasă imprimată 3D.

Parametrii procesului: Înălțimea stratului: 0,25 mm, Viteza de imprimare 60 mm / s. Deoarece vom alege materialul ABS fără nicio postprocesare, acest lucru ne-ar costa undeva la 1200 INR pentru o imprimare.

Avantajele imprimării 3D

Libertatea de proiectare
Prototipare rapidă - libertate pentru iterații
Imprimați la cerere și plătiți doar pentru ceea ce imprimați

Dezavantaje ale imprimării 3D

Alegeri materiale limitate
Volum de construcție limitat
Calitatea finisajului

Tendința pieței pentru imprimarea 3D

Deoarece serviciile de imprimare 3D sunt mai ușor disponibile, prețurile pentru imprimarea 3D pot scădea. Azul 3D „High Area Rapid Printing technology” este o metodă SLA revoluționară, dar care poate imprima un strat al întregului pat odată. Cu toate acestea, va dura ceva timp pentru a ajunge pe piață.

Turnare prin injecție

Turnarea prin injecție este cea mai comună metodă de fabricație în masă din industrie și cea mai potrivită atunci când doriți să fabricați mii de produse. Dacă te uiți la orice produs din plastic din jurul tău, probabil că este realizat prin turnare prin injecție. Este nevoie de mult timp și bani pentru a produce primul produs, dar odată ce ați terminat, puteți fabrica sute sau chiar mii de produse într-o zi la un preț foarte ieftin.

Cum curge procesul pentru turnare prin injecție?

Proiectarea produsului → Proiectarea sculelor (proiectarea matriței) → Trialuri → Fabricare în masă → Post procesare

1. În primul rând, faceți designul produsului la fel cum ați făcut-o pentru tipărirea 3D - fie de unul singur, fie printr-un designer CAD profesionist.

2. Apoi, dați designul produsului unui designer de scule (în principal furnizor de servicii de turnare prin injecție) împreună cu alte detalii, cum ar fi alegerea materialului, cantitatea și tipul de finisare. Furnizorul de servicii proiectează instrumentul (adică matrița) și analizează potrivirea pieselor, fluxul matriței și toți ceilalți parametri conform designului produsului și specificațiilor dorite.

Odată ce acest lucru este gata, furnizorul de servicii pornește pentru o încercare și face corecții dacă este necesar. În cele din urmă, el trece la fabricarea în masă. Post-procesarea implică acțiuni precum eliminarea blițului și a porților și lustruirea.

Mold / Tool este un bloc metalic care are profilul negativ / opus al obiectului pe care doriți să îl fabricați. Este compus dintr-un bloc de miez și bloc de cavitate împreună cu alte părți de susținere, cum ar fi un sistem de răcire, știft de ejector etc. În procesul de turnare prin injecție, plasticul încălzit curge în interiorul cavității și se răcește. Piesa este apoi expulzată automat și apoi sunt postprocesate, activități precum eliminarea blițurilor și porților și lustruirea.

Materiale utilizate în turnare prin injecție

Majoritatea materialelor plastice comerciale pot fi utilizate în turnare prin injecție.

Deci, proprietatea produsului finit va avea proprietatea materialului pe care îl alegeți.

De exemplu: policarbonatul și polistirenul pentru produse transparente, polipropilena (PP și PET) sunt bune pentru materialele plastice de calitate alimentară, polieterimida (PEI) pentru o rezistență ridicată la căldură.

Când vine vorba de materiale flexibile precum poliuretanul sau cauciucul siliconic, conceptul de turnare prin injecție variază puțin. Fiecare material are un cost diferit pentru fabricație. Matrițele sunt concepute pentru un anumit material din plastic. Uneltele / matrițele concepute pentru un anumit material s-ar putea să nu fie utile pentru un material diferit, deoarece fiecare material se micșorează într-un mod diferit. Deci, decideți-vă materialul în etapa de proiectare.

Unealta sau matrița are o durată de viață. Materialul și costul instrumentului variază în funcție de numărul estimat de produse pe care doriți să le realizați. Durata de viață minimă a unui instrument este de aproximativ 5000 de bucăți. Deci, estimează destul de mult cantitatea în etapa inițială.

O mulțime de factori intră în joc pe baza finisării și complexității produsului - de exemplu-

Dacă aveți nevoie de o calitate foarte bună, atunci proiectarea sculei implică anumite caracteristici care se adaugă la cost.

Dacă există structuri foarte complicate, care fac dificilă fabricarea uneltelor convenționale, atunci producătorul de unelte folosește metode neconvenționale care se adaugă la cost.

Tot ce trebuie să faceți este să fiți clar despre ceea ce doriți - design, cantitate, finisare și material.

Considerentul costurilor pentru turnarea prin injecție

Mergeți cu furnizorul de servicii care oferă o soluție cap la cap, adică de la proiectarea sculelor până la fabricarea produselor, pentru a evita problemele de coordonare. Furnizorul de servicii va avea grijă de toți factorii conform proiectului, cantității, materialului și cerințelor de finisare.

Există două moduri în care puteți parcurge structura costurilor. Vom lua termometrul nostru digital IR ca exemplu pentru a analiza diferența în structura costurilor.

Costuri separate pentru proiectarea sculei și fabricarea sculelor și costuri unitare separate pentru fabricarea produsului, care implică costul materialului, costul mașinilor, costul forței de muncă etc. În care furnizorul de servicii vă taxează pentru proiectarea și fabricarea sculei separat. Și taxează separat pentru produse. În acest caz, veți suporta un cost fix inițial semnificativ (de exemplu: 1-2 lac INR) și un cost pe unitate de produs (de exemplu: 10-50 INR).

Unitatea de produs finit care include atât costul de fabricație a produsului, cât și costul sculei. În acest caz, costul inițial fix al proiectării și fabricării sculelor este distribuit în cantitatea produsului. De exemplu: Acest cost (de exemplu, 2 lac INR) este distribuit în cantitatea totală (5000 de bucăți) pe care o comandați în plus față de costul de fabricație al produsului (de exemplu, 20 INR).

Deci 200000 INR / 5000 unități = 40 INR (costul sculei) + 20 INR (costul produsului) = 60 INR (costul total)

Această structură a costurilor scade povara costului inițial al sculei și face variabil costul carcasei.

Avantajele turnării

Cel mai bun pentru cantități mari de produse
Finisare bună - finisaj lucios sau finisaj mat
O gamă largă de materiale

Dezavantajele turnării

Timp inițial ridicat și cost

Subiect bonus

Când plasați produsele pe piața obișnuită, este posibil să trebuiască să proiectați și să fabricați produsul pentru a avea anumite protecții la intrare și protecție la impact. Aceasta este pentru a comunica în mod eficient fiabilitatea produsului către clienții dvs.

Evaluare IP: Evaluările IP (sau „Protecție la intrare”) sunt standarde internaționale care sunt utilizate pentru a defini nivelurile de eficacitate a etanșării carcaselor electrice împotriva intruziunii din corpuri străine (scule, murdărie etc.) și umezeală.

Evaluare IK

Evaluările IK indică gradele de protecție oferite de carcasele electrice împotriva impacturilor mecanice externe. Scara de evaluare IK identifică capacitatea unei incinte de a rezista la nivelurile de energie de impact măsurate în jouli (J).