Посібник для порівняння для ефективного виготовлення електронних корпусів для вашої продукції

Скажімо, ви перебуваєте на завершальній стадії створення прототипів або розробили новий електронний продукт, і ви думаєте про масштабування та продаж свого продукту на загальноприйнятому ринку. Незважаючи на те, що ви можете легко отримати друковану плату, датчики та інші електронні / електричні компоненти, ви часто стикаєтесь із отриманням корпусу, особливо коли виріб потребує спеціального корпусу або коли продукт регулярно взаємодіє з користувачем.

З цієї статті ви дізнаєтесь, які найпоширеніші способи отримати кожух для вашого товару, як правильно вибрати тип кожуха та де шукати постачальника послуг. Оскільки більшість з вас шукатиме економічно вигідний, довговічний, легко виготовляється кожух, ми зосередимося на пластиці, оскільки він чудово справиться з вищезазначеними характеристиками.

Найпоширеніші способи придбання вашого кожуха -

1. Стандартний корпус і панелі
2. 3D друк
3. Лиття під тиском

На додаток до інформації в статті, ми оцінимо кожен метод за допомогою наведеного нижче корпусу цифрового ІЧ-термометра (складна форма, хитромудрі деталі), щоб допомогти вам отримати уявлення про реальний сценарій.

Основними критеріями, на основі яких ми будемо оцінювати кожен метод, є вартість, час, налаштування, складність, якість та масштабованість. Ми порівняємо стандартний корпус із 3D-друком та литтям під тиском.

Критерії	Готовий кожух	3D друк	Лиття під тиском
Вартість	Вартість пропорційна кількості. Однак ви можете домовитись про кращу угоду, коли кількість значна ⭐	Вартість пропорційна часу друку. Від 300-600 INR на годину залежно від матеріалу (додаткова обробка)	Висока початкова вартість конструкції інструменту та дуже дешева вартість виготовлення виробу. Якщо кількість є значною, вартість конструкції інструменту розподіляється у вартості на одиницю.
Час	Немає обмежень за часом. Замовляйте та доставляйте ⭐	Дизайн пошти, час, необхідний для друку кожної частини, пропорційний кількості.	Пост-дизайн, проектування інструменту (прес-форми) та виготовлення інструменту займає значний час (від одного тижня до місяця). Після того, як інструмент готовий, ви можете виготовляти сотні або навіть тисячі виробів за день.
Налаштування	Дуже низький до Ні	Повністю настроюється і можливі декілька ітерацій ⭐	Як тільки ви доопрацюєте конструкцію форми, налаштування неможливе.
Складність продукту	Кожухи для стандартних виробів.	Складні та складні конструкції можливі без додаткової оплати ⭐	Складні та складні конструкції можливі, але з деякою додатковою платою
Якість обробки	Переважно добре. Але, не може бути налаштований.	Грубий і шаруватий Виняток: Деталі з АБС, оброблені ацетоном	Глянцеве та матове покриття ⭐
Шкала	Без обмежень за шкалою ⭐	Це можливо для кількості менше 1000	Можливо для 1000+ кількості

Стандартний - готовий кожух

Якщо ваш проект включає стандартні компоненти, такі як Arduino, RaspberryPi, а також деякі стандартні компоненти або датчики, швидше за все, ви знайдете стандартний корпус в Інтернеті. Нижче наведено кілька прикладів готових корпусів.

Ви можете знайти їх на місцевих веб-сайтах, а також на багатьох міжнародних веб-сайтах, таких як Alibaba або Aliexpress. Деякі продавці можуть допомогти вам з певними налаштуваннями, якщо у вас є певна мінімальна кількість. Якщо ваш товар схожий на щось, що вже існує на ринку, тоді ви можете скористатися цим підлим способом, щоб простежити до виробника корпусу товару та спробувати домовитись про угоду.

В іншому ймовірному випадку, коли у вас зібрано декілька компонентів, і коли естетика не викликає занепокоєння, найкращим вибором буде вибрати металеву панель для нанесення порошкового покриття, де ви можете закріпити такі компоненти як контролери, реле тощо рейки. Ви можете легко знайти на DIN-рейку Arduino / малинові контролери обсадної колони, на DIN-рейка реле, гам блоки живлення залізничного харчування і т.д. онлайн. Ви навіть можете трохи налаштувати панель, щоб включити дисплеї та перемикачі на дверцятах панелі. Розміри панелей можуть варіюватися від декількох сантиметрів до декількох метрів. Цей метод є загальноприйнятою практикою у галузі промислової автоматизації.

Повертаючись до нашого прикладу корпусу термометра, ми не можемо знайти такого корпусу ні на одному веб-сайті. Однак вам пощастить, якщо ви зможете знайти компанію для лиття під тиском, яка вже виготовляє подібний кожух, який відповідає вашим потребам. Великим недоліком тут є те, що ваш товар не буде виглядати унікальним сам по собі, оскільки ваш постачальник кожухів також продаватиметься будь-кому в усьому світі.

Переваги готового корпусу

Якщо готовий кожух відповідає вашим потребам, тоді -

• Швидші доставки
• Не потрібно ніяких вкладень часу та грошей
• Краща якість обробки

Недоліки готового кожуха

• Відсутність або дуже мінімальна настройка
• Немає матеріальних варіантів

3D друк

Якщо стандартні кожухи вас не влаштовують, тоді 3D-друк - це чудовий спосіб запустити ваш продукт. 3D-друк чудово підходить для створення прототипів. Спочатку ви будете шукати лише кілька кількостей (можливо, кілька сотень), і ви хочете перевірити ринок свого товару, перш ніж вкладати значні інвестиції. Після того, як готовий дизайн САПР, надрукувати ваш виріб не потрібно багато часу та витрат.

Якщо вам цікаво дізнатись про 3D-друк, перегляньте статтю про початок роботи з 3D-друку, а також інші проекти 3D-друку, які ми створили раніше для натхнення.

CAD-проектування деталей → Нарізка (у програмному забезпеченні нарізки) → 3D-друк → Пост-обробка

1. Спочатку ви готуєте 3D-модель кожуха
2. Імпортуйте 3D-модель у програмне забезпечення для нарізки, таке як Cura, Simple3D & Slic3R

Нарізка - це місце, де ваша 3D-модель перетворюється на шари та коди, які може зрозуміти 3D-принтер.

Ви можете візуалізувати опори, а також оцінити час, необхідний для друку, налаштувавши різні параметри друку.

1. Потім слідує 3D-друк та подальша обробка. Подальша обробка передбачає видалення опор, спалаху та хімічну обробку поверхні у випадку матеріалу АБС.

Багато постачальників послуг тривимірного друку отримують ваш дизайн через свій веб-сайт або електронну пошту, роздруковують його та надсилають надрукований виріб вам - все це протягом тижня. Без клопоту! Чи не так. Постачальники послуг 3D-друку стягуватимуть плату з урахуванням часу, необхідного для друку вашого продукту, а тариф на годину варіюється залежно від вибраного вами типу матеріалу.

Вам важливо знати деякі важливі фактори, приймаючи рішення про 3D-друк. Ці фактори - це матеріали виробу та фактори, що впливають на час обробки, а отже і на вашу вартість.

В даний час найпоширенішими методами тривимірного друку є:

Моделювання плавленого осадження (FDM)

Також відомий як виготовлення плавлених ниток (FFF) - це процес виробництва добавок, при якому об’єкт будується шляхом вибіркового нанесення розплавленого матеріалу на заздалегідь визначений шлях пошарово. Використовувані матеріали - це термопластичні полімери та мають форму ниток.

Стереолітографія (SLA)

SLA працює за допомогою потужного лазера для затвердіння рідкої смоли в друкарському шарі, щоб створити бажану тривимірну форму - процес, відомий як полімеризація. Існує багато видів тривимірного друку на основі світла, який широко класифікується як цифрова обробка світла (DLP).

	Моделювання плавленого осадження (FDM)	Стереолітографія (SLA)
Застосування	Стандартні деталі	Частина зі складними поверхнями (ювелірні вироби та дрібні деталі) Невеликі електронні корпуси
Вартість	Дешевше
Час		Швидше
Оздоблення	Зазвичай грубий і шаруватий Гладкий у випадку з ацетоном, обробленим ABS	Гладка
Матеріали	Найпоширеніші: PLA, ABS, Нейлон, ХІПС, ПЕТ, ПК	Стандартна смола, прозора смола, жорстка або міцна смола та високотемпературна смола.

Поки що, давайте дотримуватися FDM, оскільки він є більш широко доступним і підходить для нашої дискусії.

Міркування щодо дизайну для 3D-друку

При розробці продукту важливо розуміти обмеження 3D-принтерів, доступних на ринку. Важливо, щоб ви зрозуміли роботу 3D-принтера FDM.

Якщо ви не дуже вмієте розробляти САПР, я раджу вам скористатися професійними послугами 3D-дизайну, а в деяких випадках самі постачальники послуг 3D-друку пропонують послуги 3D-дизайну. Ці послуги платні - переважно щогодини. Найважливішими міркуваннями щодо проектування є

Збірка: Якщо у вас є кілька деталей, які збираються в кінцевий об’єкт, то вам слід подумати про положення, які потрібно зробити, щоб з’єднати деталі - відповідні частини, гвинти тощо.

Надмірне звисання: Реальність така, що 3D-принтери FDM не дуже добре друкують нависаючі або круто нахилені поверхні. Ви отримуєте шорсткі поверхні, вам потрібна опора, яку вам доведеться обробити.

Складність: складність означає хитросплетіння, наприклад, тонкі деталі, крихітні риси та дуже складні форми. Незважаючи на те, що 3D-принтери призначені для того, щоб робити все це з легкістю, іноді вони не працюють добре.

Ось фактори, про які потрібно пам’ятати, переходячи від проектування до процесу 3D-друку.

Міркування щодо процесу 3D-друку

Всі міркування щодо процесу впливають на час друку та якість готового об’єкта.

Всі ці параметри можна візуалізувати та проаналізувати за допомогою програм для нарізки (Cura, Simple3D & Slic3R)

Орієнтація має значення: На малюнку нижче показано, чому. Спробуйте зорієнтувати деталь таким чином, що вимагає меншої опори і менше підвішування. Найкраща орієнтація призведе до кращої обробки та коротшого часу друку.

Товщина шару / висота шару: Товщина шару є мірою висоти шару кожного послідовного додавання матеріалу в процесі тривимірного друку, в якому складені шари. Зменшіть товщину шару, збільште час, необхідний для друку, і поліпшіть якість обробки. Наведене нижче зображення дає уявлення про взаємозв'язок між товщиною шару та часом друку.

Щільність заповнення: Щільність заповнення - це кількість нитки, що друкується всередині об’єкта, і це безпосередньо пов’язано з міцністю, вагою та тривалістю друку вашого друку. У нашому випадку - корпус, ми не зустрінемо щільність заповнення, оскільки наша частина - це оболонка, а не твердий предмет. Якщо у вас є тверда частина, то більше щільності заповнення, більше міцності та більше часу друку.

Підтримує: Структури підтримки 3D-друку не є частиною моделі. Вони використовуються для підтримки деталей моделі під час друку. Це означає, що після закінчення друку перед вами з’явиться додаткове завдання - видалити структури до того, як модель буде готова до роботи.

Є й інші фактори, такі як швидкість друку, товщина оболонки, діаметр сопла, температура екструзії та плот, про які вам не потрібно турбуватися, оскільки вони будуть встановлені на оптимальних рівнях постачальником послуг

Подальша обробка: деталі ABS можна обробити ацетоном після процесу 3D-друку, щоб отримати глянсовий вигляд.

Нижче наведено порівняння об’єктів АБС, оброблених ацетоном, та об’єктів АБС, що не обробляються. Повідомлення, яке я хочу передати, полягає в тому, щоб вибрати якість друку, яка є оптимальною з точки зору функціональності та естетики.

Програмне забезпечення, що використовується для проектування

Безкоштовно: Sketchup, Blender 3D, Open SCAD.

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

Програмне забезпечення, що використовується для нарізки - Безкоштовно: Cura, Simple3D, Slic3R

Аналіз витрат на 3D-друк

Вартість 3D-друку залежить від вибору матеріалу та часу, необхідного для друку виробу.

Вартість зазвичай коливається від 300 - 600INR. Крім того, додаткові компоненти, такі як обробка ацетоном АБС, будуть стягуватися додатково (50-100ІНР).

Щоб поставити це на перспективу, давайте подивимось на вартість друку нашого цифрового ІЧ-термометра. Щоб надрукувати базову версію нашого цифрового ІЧ-термометра, потрібно 4 години та 11 хвилин. Ви також можете перевірити безконтактний ІЧ-термометр, який ми побудували раніше, використовуючи корпус із 3D-принтом.

Параметри процесу: Висота шару: 0,25 мм, Швидкість друку 60 мм / с. Оскільки ми підемо на матеріал з АБС без будь-якої подальшої обробки, це буде коштувати десь близько 1200 INR за друк.

Переваги 3D-друку

• Свобода дизайну
• Швидке створення прототипів - свобода для ітерацій
• Друкуйте на вимогу та платіть лише за те, що друкуєте

Недоліки 3D-друку

• Обмежений вибір матеріалів
• Обмежений обсяг збірки
• Якість обробки

Тенденція ринку 3D-друку

Оскільки послуги 3D-друку доступніші, ціни на 3D-друк можуть знизитися. Azul 3D 'Технологія швидкого друку з високою площею' - це революційний метод SLA, але він може одночасно друкувати шар усього шару. Однак для виходу на ринок знадобиться деякий час.

Лиття під тиском

Лиття під тиском є ​​найпоширенішим способом масового виробництва в галузі та найкраще підходить, коли ви хочете виготовити тисячі виробів. Якщо ви розглядаєте будь-який виріб, виготовлений із пластику навколо вас, він, ймовірно, виготовлений за допомогою лиття під тиском. Щоб виготовити перший продукт, потрібно багато часу і грошей, але як тільки це буде зроблено, ви зможете виготовляти сотні, а то й тисячі виробів за день за дуже дешевою ціною.

Як протікає процес лиття під тиском?

Дизайн продукту → Дизайн інструменту (дизайн форми) → Пробні запуски → Масове виготовлення → Постпроцес

1. По-перше, ви робите дизайн продукту так само, як і для тривимірного друку - самостійно або через професійного дизайнера САПР.

2. Потім ви надаєте дизайн продукту конструктору інструменту (переважно постачальнику послуг лиття під тиском) разом з іншими деталями, такими як вибір матеріалу, кількість та тип обробки. Постачальник послуг розробляє інструмент (тобто форму) та аналізує відповідність деталей, витрату форми та всі інші параметри відповідно до дизайну вашого продукту та технічних характеристик, які ви хочете.

Після того, як це буде готово, постачальник послуг проводить пробний запуск і виконує виправлення, якщо потрібно. Нарешті, він продовжує серійне виробництво. Пост-обробка включає такі дії, як видалення спалаху та воріт та полірування.

Форма / інструмент - це металевий блок, який має негативний / протилежний профіль об’єкта, який ви хочете виготовити. Він складається з блоку серцевини та блоку порожнини разом з іншими несучими частинами, такими як система охолодження, штифт ежектора та ін. У процесі лиття під тиском нагрітий пластик тече всередині порожнини та охолоджується. Потім деталь автоматично викидається, а потім піддається подальшій обробці, такі дії, як видалення спалахів та затворів та полірування.

Матеріали, що використовуються для лиття під тиском

Більшість комерційних пластикових матеріалів можна використовувати для лиття під тиском.

Отже, властивість готового виробу матиме властивість вибраного вами матеріалу.

Наприклад: Полікарбонат та полістирол для прозорих виробів, Поліпропілен (PP та PET) добре підходять для харчових пластикових матеріалів, Поліефіримід (PEI) для високої термостійкості.

Що стосується гнучких матеріалів, таких як поліуретан або силіконовий каучук, концепція лиття під тиском дещо відрізняється. Кожен матеріал має різну вартість виготовлення. Форми призначені для певного матеріалу пластику. Інструменти / форми, розроблені для конкретного матеріалу, можуть бути не корисними для різних матеріалів, оскільки кожен матеріал по-різному скорочується. Тож вирішіть свій матеріал на етапі проектування.

Інструмент або форма має термін служби. Матеріал та вартість інструменту варіюються залежно від передбачуваної кількості продуктів, які ви хочете виготовити. Мінімальний термін служби інструменту становить приблизно 5000 штук. Тож справедливо оцініть кількість на початковому етапі.

На основі обробки та хитросплетіння продукту діє багато факторів - наприклад, Якщо вам потрібна дуже тонка якість, то конструкція інструменту передбачає певні особливості, які збільшують вартість.

Якщо є дуже хитромудрі конструкції, які ускладнюють звичайне виготовлення інструменту, тоді виробник інструментів використовує нетрадиційні методи, що збільшує вартість.

Все, що вам потрібно, це чітко визначити, що ви хочете - дизайн, кількість, обробка та матеріал.

Врахування витрат на лиття під тиском

Зверніться до постачальника послуг, який надає наскрізне рішення, тобто від проектування інструменту до виробництва продукції, щоб уникнути проблем координації. Постачальник послуг подбає про всі фактори відповідно до вашого дизайну, кількості, матеріалу та обробних вимог.

Існує два шляхи, за допомогою яких можна визначити структуру витрат. Ми візьмемо наш ІЧ-цифровий термометр як приклад для аналізу різниці у структурі витрат.

Окремі витрати на проектування інструменту та виготовлення інструменту та окремі на одиницю витрат на виготовлення виробу, що включає вартість матеріалу, вартість обладнання, вартість робочої сили тощо. При цьому постачальник послуг бере плату за проектування та виготовлення інструменту окремо. А продукти він бере окремо. У цьому випадку ви несете значну початкову фіксовану вартість (Наприклад: 1-2 лари INR) та вартість одиниці товару (Наприклад: 10-50 INR).

За одиницю готового продукту, що включає як вартість виготовлення виробу, так і вартість інструменту. У цьому випадку фіксовані початкові витрати на проектування та виготовлення інструменту розподіляються по кількості продукту. Наприклад: Ця вартість (наприклад, 2 лари INR) розподіляється на загальну кількість (5000 штук), яку ви замовляєте, на додаток до вартості виготовлення товару (наприклад, 20 INR).

Отже, 200000 INR / 5000 одиниць = 40 INR (вартість інструменту) + 20 INR (вартість продукту) = 60 INR (загальна вартість)

Така структура витрат знімає тягар початкової вартості інструменту та робить вартість обсадної труби змінною.

Переваги лиття

• Найкраще для великої кількості продукту
• Хороша обробка - глянсове або матове покриття
• Широкий вибір матеріалів

Недоліки формування

• Високий початковий час та вартість

Бонусна тема

Розміщуючи свою продукцію на основному ринку, можливо, вам доведеться розробляти та виготовляти продукт з певним захистом від потрапляння та захисту від впливу Це для того, щоб ефективно донести до своїх клієнтів надійність товару.

Клас захисту IP: рейтинги IP (або "Захист від потрапляння") - це міжнародні стандарти, які використовуються для визначення рівня ефективності герметизації електричних огороджень від проникнення сторонніх тіл (інструментів, бруду тощо) та вологи.

Рейтинг IK

Показники IK вказують на ступінь захисту електричних огороджень від зовнішніх механічних впливів. Шкала рейтингу IK визначає здатність корпусу протистояти рівням енергії удару, виміряним у джоулях (J).