Выбор лучшего производственного процесса для индивидуальных электронных корпусов

Электронные устройства везде: от смартфонов и ноутбуков для потребителей до сложных медицинских приборов, критических систем управления полетом самолетов, а также систем безопасности, производительности и развлечений в электронных и других транспортных средствах.

Несмотря на их широко разнообразные применения, у многих электронных устройств есть как минимум одна общая черта — печатные платы и другие компоненты, заставляющие их работать, все находятся в корпусе.

Индивидуально спроектированный корпус может помочь потребительским и компьютерным электронным продуктам выделиться среди коммодитизированных конкурентов. Другие корпуса предлагают более практические преимущества, такие как защита промышленного и другого оборудования от влаги, тепла или химикатов, среди других опасностей.

Доступны различные производственные процессы для создания корпуса, который будет соответствовать требованиям к производительности и эстетике, которые требуют большинство электронных устройств. Эти услуги могут вести проект от прототипирования к малосерийному производству, ускоряя выход на рынок и приводя к экономии со временем.

Это введение охватывает преимущества и недостатки каждого процесса для производства корпусов, включая соображения по проектированию, варианты материалов и сборки, а также передовые производственные технологии.

Этот пластиковый литой корпус на самом деле является сборкой из нескольких деталей.

Литье под давлением

Литье пластика под давлением производит прочные, долговечные детали. Это делает его хорошим выбором для медицинских и других небольших ручных устройств, таких как пульты дистанционного управления, док-станции для ноутбуков и детали корпусов смартфонов. Отделка варьируется от почти глянцевой до матовой. Вы также можете получить прозрачные детали для кнопок, линз или световодов. В зависимости от их геометрии, более крупные детали могут быть сложны для производства внутри компании и могут быть лучше подходят для нашей сети производственных партнеров Hubs.

Литые пластиковые детали предоставляют легкий вариант для проектирования корпусов.

Процесс прототипного литья под давлением поставляет детали за несколько дней, помогая сократить циклы разработки продукта на недели, иногда месяцы. Прототипирование таким образом может быть более затратным при итерациях перед производством, но также может служить мостом к производству. Поскольку клиенты ищут более высокие объемы деталей, наш процесс производства по запросу предлагает неограниченное количество циклов из каждой формы.

Круглые фрезы ЧПУ создают алюминиевые формы, которые производят литые под давлением детали, поэтому проекты должны включать радиус или определенное количество скругления там, где днища деталей встречаются со стенками и на вершинах стенок. Анализ проектируемости для производства Protolabs может определить, где радиусы находятся в детали. Стандартная проверка дизайна также оценивает толщину стенок, где последовательность улучшает поток пластика в форму для производства высококачественной детали. Боковые механизмы создадут отверстия для разъемов или блоков питания.

Смеси ABS/PC и стекловолокнистый нейлон среди материалов, дающих лучшую долговечность в литых под давлением деталях.

Медицинский приборный корпус или другой корпус, который крепится к спариваемой детали с винтами или болтами, является кандидатом для литья с вкладышами — передовим производственным процессом, в котором резьбовые металлические вкладыши помещаются в форму перед литьем пластика. Другой передовий процесс, колетное литье, включает литье мягкого пластика или жидкого силиконового каучука на уже отлитую твердую пластиковую деталь, или подложку. Две детали химически или механически связываются навсегда.

Срок изготовления литых под давлением деталей обычно составляет 15 дней.

Листовой металл — популярный вариант для корпусов и предлагает множество потенциальных элементов, таких как фланцы, шлицы и отверстия для винтов с зенковкой.

Фабрикация листового металла

Основной процесс для изготовления корпусов для компьютерных деталей, коробочных ящиков и электрошины — это фабрикация листового металла. Корпуса или детали из листового металла вырезаются из тонкого плоского куска металла, гнутся в форму с помощью пресса для гибки или фольдера и иногда сварки. Отверстия для кабелей или жалюзи для вентиляции вырезаются лазером из листа до начала гибки. Хотя легкие, металлические корпуса высокой прочности, а материал обычно доступен по цене.

Проекты, вероятно, должны быть менее сложными из-за ограничений и проблем безопасности, связанных с ручной гибкой куска металла. С меньшим выбором материалов, чем для других процессов, большинство корпусов из листового металла делаются из алюминия или нержавеющей стали.

У нас есть тысячи вариантов крепежа для листового металла для интеграции гайек, штифтов, шпилек и других соединителей, или резьбовых и нерезьбовых стойок для обеспечения пространства между соединенными деталями.

Порошковое покрытие — как сухая краска, которая наносится и выпекается на любой электропроводящий металл — популярная отделка для металлических корпусов. Она быстрее, дешевле и долговечнее краски, особенно на улице. Также она выглядит отлично.

С коробочным типом корпуса небольшие вырезы или компенсационные вырезы могут удерживать металл от вздувания наружу и оставления небольшой щели, где два фланца сходятся. Или эти области можно зашлифовать, приварить и порошково покрыть, так что это выглядит как одна цельная деталь. Два элемента дизайна, которые стоит рассмотреть, если вы хотите устранить острые края на деталях корпусов из листового металла — радиус (скругленный угол) или скошенный/фасонный угол, известный как фаска.

Клиенту может потребоваться только небольшое количество корпусов из листового металла. Но как только наладка для их производства выполнена, изготовление большего количества будет стоить дешевле. Детали могут быть доступны уже через три рабочих дня, но порошковое покрытие, установка крепежа и сварка могут добавить день или два к этому.

Конечная фреза обрабатывает корпус.

Обработка на станках с ЧПУ

Скорость — главная причина использования обработки на ЧПУ для изготовления электронных корпусов, с деталями, готовыми за один-три рабочих дня. Вы также можете обрабатывать более сложные дизайны, но их производство может занять немного больше времени. Обработанные детали долговечны, и наш процесс обработки на ЧПУ использует большинство пластиков, доступных для литья под давлением, и большинство металлов, используемых в фабрикации листового металла.

Большинство обработанных корпусов — это единичные экземпляры для создания специализированной заменяемой детали или прототипирования нового дизайна. Поскольку обработка — это вычитающий процесс — вырезание детали или корпуса из блока материала — это несколько дороже. Для заказов от 150 и более деталей переход на фабрикацию листового металла или литье под давлением может быть дешевле в долгосрочной перспективе.

Пластиковые детали отправляются как отфрезерованные, поэтому следы инструмента могут быть видны. Металлические детали можно перловым шариком обработать для матовой отделки. Металлические детали также могут быть анодированы или химически покрыты для защиты от коррозии.

3D-печать позволяет создавать высокоиндивидуализированные корпуса из долговечных материалов.

3D-печать

Стереолитография (SLA), селективная лазерная спекция (SLS) и Multi Jet Fusion (MJF) — основные промышленные процессы 3D-печати, используемые для изготовления корпусов для потребительской электроники и промышленного оборудования. Все три могут производить прототипы или готовые к использованию детали за один день.

Стереолитография использует ультрафиолетовый лазер, который рисует на поверхности жидкой термореактивной смолы, создавая детали с использованием тысяч слоев материала. Это приводит к гладкой поверхности детали. Она создает концептуальные модели, косметические прототипы и сложные детали со сложными геометриями. При прототипировании дизайнеры могут напечатать прозрачный корпус, чтобы увидеть, как печатные платы и другие компоненты будут помещаться. Некоторые прототипы электронных корпусов тестируют поток воздуха, включая небольшие блоки, представляющие транзисторы и другие компоненты, подавая дым в коробку, чтобы увидеть, как он циркулирует. Как и в случае с литьем под давлением, функционально прозрачные детали для кнопок, линз или световодов также могут быть напечатаны.

SLS и MJF способны печатать долговечные корпуса со свойствами химической и тепловой стойкости.

Хотя и SLS, и MJF производят прочные, долговечные корпуса из нейлона, они немного отличаются в том, как обрабатываются материалы. Селективная лазерная спекция использует компьютерно-контролируемый CO2-лазер для спекции слоев порошковых материалов снизу вверх. Multi Jet Fusion селективно наносит агенты спекции и детализации по слою нейлонового порошка, используя нагревательные элементы для спекции слоев в твердую деталь. Оба процесса дают текстурированную отделку, очень похожую на материал джинсовой ткани. Большинство вариантов материалов для SLS и MJF (как наполненные, так и ненаполненные) обеспечивают химическую и тепловую стойкость, делая их идеальными кандидатами для готовых к использованию корпусов. Кроме того, эти материалы могут производить детали с гибкостью, такими как петлевые шарниры или защелки, делая их идеальными для одночастных корпусов, требующих надежных соединений.

Селективная лазерная спекция и Multi Jet Fusion идеальны для малосерийного производства. Это может быть сотни деталей, хотя заказы для более мелких корпусов могут легко достигать тысяч. Технологии порошковых слоев из нейлона — одни из самых быстрых процессов 3D-печати, поэтому они обычно имеют самую низкую цену за деталь, особенно в больших количествах.