Сравнително ръководство за ефективно производство на електронни заграждения за вашите продукти

Да предположим, че сте в последния етап на прототипиране или сте разработили нов електронен продукт и мислите да увеличите и продадете продукта си на масовия пазар. Въпреки че можете лесно да набавите печатни платки, сензори и други електронни / електрически компоненти, често се препъвате при получаване на корпус, особено когато продуктът се нуждае от персонализиран корпус или когато продуктът взаимодейства редовно с потребителя.

От тази статия ще разберете кои са най- често срещаните начини да получите кожух за вашия продукт, как да изберете правилния тип кожух и къде да търсите доставчик на услуги. Тъй като повечето от вас ще търсят рентабилен, издръжлив, лесно изработим корпус, ние ще се съсредоточим върху пластмасата, тъй като тя ще свърши чудесна работа за гореспоменатите функции.

Най-често срещаните начини да получите вашия продукт в корпус е-

Стандартен корпус и панели
3D печат
Шприцоване

В допълнение към информацията в статията, ние ще оценим всеки метод с долупосочения корпус на цифровия инфрачервен термометър (сложна форма, сложни детайли), за да ви помогне да получите представа за реалния сценарий.

Основните критерии, въз основа на които ще оценяваме всеки метод, са цена, време, персонализация, сложност, качество и мащабируемост. Ще сравним стандартния корпус с 3D печата и инжекционното формоване.

Критерии	Готов корпус	3D печат	Шприцоване
Разходи	Разходите са пропорционални на количеството. Можете обаче да преговаряте за по-добра сделка, когато количеството е значително ⭐	Разходите са пропорционални на времето за печат. Варира от 300-600 INR на час в зависимост от материала (допълнителна обработка)	Високи първоначални разходи за проектиране на инструменти и много евтина производствена цена на продукта. Ако количеството е значително, разходите за проектиране на инструмента се разпределят в разходите за единица.
Време	Няма ограничения за времето. Поръчайте и го доставете ⭐	Пост дизайн, времето, необходимо за отпечатване на всяка част, е пропорционално на количеството.	Постдизайнът, дизайнът на инструмента (мухъл) и производството на инструменти отнема известно време (от една седмица до месец). След като инструментът е готов, можете да произвеждате стотици или дори хиляди продукти на ден.
Персонализиране	Много ниско до Не	Напълно персонализирани и възможни множество итерации ⭐	След като финализирате дизайна на матрицата, персонализирането не е възможно.
Сложност на продукта	Кожуси за стандартни продукти.	Възможни са сложни и сложни конструкции без допълнително зареждане ⭐	Възможни са сложни и сложни конструкции, но с допълнително зареждане
Завършете Качество	Предимно добре. Но не може да бъде персонализиран.	Груби и слоести Изключение: Обработени с ацетон ABS части	Гланцово и матово покритие ⭐
Мащаб	Няма ограничения за скалата ⭐	Възможно за по-малко от 1000 количество	Възможно за 1000+ количества

Стандартно - готов корпус

Ако вашият проект включва стандартни компоненти като Arduino, RaspberryPi и някои стандартни компоненти или сензори, най-вероятно ще намерите стандартен корпус онлайн. По-долу са малкото примери за готови заграждения.

Можете да ги намерите в местни онлайн сайтове, както и в много международни уебсайтове като Alibaba или Aliexpress. Някои продавачи могат да ви помогнат с някои настройки, ако имате определено минимално количество. Ако вашият продукт е подобен на нещо, което вече съществува на пазара, тогава можете да използвате този подъл начин да се върнете до производителя на заграждението на продукта и да се опитате да договаряте сделка.

В друг вероятен случай, когато имате монтаж от множество компоненти и когато естетиката не е проблем, най-добрият избор е да изберете метален панел с прахово покритие, където можете да фиксирате компонентите като контролери, релета и др. релси. Можете лесно да намерите онлайн корпус за контролери за дин-рейка Arduino / малинови контролери, релета за din-rail, захранващи модули на din-rail и др. Можете дори да промените панела малко, за да включите дисплеи и превключватели на вратата на панела. Размерите на панела могат да варират от няколко сантиметра до няколко метра. Този метод е често срещана практика в индустрията за индустриална автоматизация.

Връщайки се към нашия примерен корпус на термометър, не можем да намерим такъв на нито един уебсайт. Имате късмет обаче, ако можете да намерите компания за шприцване, която вече произвежда подобен корпус, който да отговаря на вашите нужди. Големият недостатък тук е, че вашият продукт няма да изглежда уникален сам по себе си, тъй като вашият продавач на обвивки също ще продава на всеки по света.

Предимства на готовия корпус

Ако готовият корпус отговаря на вашите нужди, тогава-

По-бързи доставки
Няма нужда от инвестиция на време и пари
По-добро качество на финала

Недостатъци на готовата обвивка

Няма или много минимално персонализиране
Няма материални опции

3D печат

Ако стандартните обвивки не ви подхождат, тогава 3D печатът е чудесен начин да стартирате продукта си. 3D печатът е чудесен за създаване на прототипи. Първоначално ще търсите само няколко количества (вероятно няколкостотин) и искате да тествате пазара за вашия продукт, преди да влеете значителна инвестиция. Не е необходимо много време и разходи, за да отпечатате продукта си, след като CAD дизайнът е готов.

Ако се интересувате да научите за 3D печат, вижте статията за започване на работа с 3D печат, както и други проекти за 3D печат, които създадохме по-рано за вдъхновение.

CAD проектиране на части → Нарязване (в софтуер за нарязване) → 3D печат → Последваща обработка

Първо, подготвяте 3D модел на корпуса
Импортирайте 3D модела в софтуера за нарязване като Cura, Simple3D & Slic3R

Нарязването е мястото, където вашият 3D модел се преобразува в слоеве и кодове, които 3D принтерът може да разбере.

Можете да визуализирате опорите и също така да изчислите времето, необходимо за печат, като настроите различни параметри за печат.

След това е последвано от 3D печат и последваща обработка. Последващата обработка включва премахване на опори, светкавица и химическа обработка на повърхността в случай на ABS материал.

Много доставчици на услуги за 3D печат получават вашия дизайн чрез своя уебсайт или имейл, отпечатват го и ви изпращат отпечатания продукт - всичко това в рамките на една седмица. Безпроблемен! Нали. Доставчиците на услуги за 3D печат ще ви таксуват въз основа на времето, необходимо за отпечатване на вашия продукт, а скоростта на час варира в зависимост от вида на избрания от вас материал.

Важно е да сте наясно с някои важни фактори, докато решавате да изберете 3D печат. Тези фактори са материали на продукта и фактори, влияещи върху времето за обработка, като по този начин и разходите ви.

Понастоящем двата най-често срещани метода на 3D печат са-

Моделиране на разтопено отлагане (FDM)

Известен също като производство на разтопени нишки (FFF), е производствен процес на добавка, при който обектът се изгражда чрез селективно нанасяне на разтопен материал в предварително определен слой слой по слой. Използваните материали са термопластични полимери и са под формата на нишка.

Стереолитография (SLA)

SLA работи, като използва мощен лазер за втвърдяване на течната смола в печатащото легло, за да създаде желаната 3D форма - процес, известен като полимеризация. Съществуват много видове триизмерно печатане, базирано на светлина, което е широко класифицирано като цифрова обработка на светлина (DLP).

	Моделиране на разтопено отлагане (FDM)	Стереолитография (SLA)
Приложение	Стандартни части	Част със сложни повърхности (бижута и малки части) Малки електронни заграждения
Разходи	По-евтино
Време		По-бързо
Завършване	Обикновено груби и слоести Гладка в случай на обработен с ацетон ABS	Гладка
Материали	Най-често: PLA, ABS, Найлон, HIPS, PET, PC	Стандартна смола, бистра смола, жилава или трайна смола и високотемпературна смола.

Засега нека се придържаме към FDM, тъй като той е по-широко достъпен и отговаря на нашата дискусия.

Съображения за проектиране за 3D печат

Докато проектирате продукта, е важно да разберете ограниченията на 3D принтерите, предлагани на пазара. Важно е да получите разбиране за работата на 3D принтера FDM.

В случай, че не се справяте добре с CAD проектирането, ви съветвам да вземете професионални услуги за 3D дизайн, а в някои случаи доставчиците на услуги за 3D печат предлагат услуги за 3D дизайн. Тези услуги се заплащат - най-вече на час. Най-важните съображения при проектирането са

Сглобяване: Ако имате няколко части, които се сглобяват в краен обект, тогава трябва да помислите за разпоредбите, които да вземете, за да напаснат частите - съвпадащи части, винтове и т.н.

Прекалено висящо: Реалността е, че FDM 3D принтерите не са чудесни за отпечатване на надвиснали или стръмни наклонени повърхности. Получавате грапави повърхности, имате нужда от опора, която трябва да обработите след това.

Сложност: Сложността означава сложност като тънки части, малки черти и много сложни форми. Докато 3D принтерите са предназначени да правят всичко това с лекота, понякога те не се получават добре.

Ето факторите, които трябва да имате предвид, докато преминавате от дизайн към процеса на 3D печат.

Съображения за процеса за 3D печат

Всички съображения за процеса оказват влияние върху времето на печат и качеството на готовия обект.

Всички тези параметри могат да бъдат визуализирани и анализирани чрез софтуера за нарязване (Cura, Simple3D & Slic3R)

Ориентацията има значение: Изображението по-долу показва защо. Опитайте се да ориентирате частта по начин, който изисква по-малко опора и по-малко окачване. Най-добрата ориентация ще доведе до по-добро покритие и по-кратко време за печат.

Дебелина на слоя / височина на слоя : Дебелината на слоя е мярка за височината на слоя при всяко последователно добавяне на материал в процеса на 3D печат, в който са подредени слоевете. Намалете дебелината на слоя, по-дълго време за печат и по-добро качество на покритието. Изображението по-долу ви дава перспектива за връзката между дебелината на слоя и времето за печат.

Плътност на запълване: Плътността на запълване е количеството нишка, отпечатано вътре в обекта, и това пряко се отнася до силата, теглото и продължителността на отпечатване на вашия печат. В нашия случай - заграждение, няма да срещнем плътност на запълване, тъй като нашата част е обвивка, а не твърд обект. В случай, че имате солидна част, тогава повече плътност на запълване, повече сила и повече време за печат.

Поддържа: Поддържащите структури за 3D печат не са част от модела. Те се използват за поддържане на части от модела по време на печат. Това означава, че след като печатането приключи, имате допълнителната задача да премахнете структурите, преди моделът да е готов за работа.

Има и други фактори като скорост на печат, дебелина на корпуса, диаметър на дюзата, температура на екструдиране и плот, за които не е нужно да се притеснявате, тъй като те ще бъдат определени на оптимални нива от доставчика на услуги

Последваща обработка: ABS частите могат да бъдат обработени с ацетон след процеса на 3D печат, за да получат лъскав вид.

По-долу е сравнението на третираните с ацетон ABS и нетретирани ABS обекти. Посланието, което искам да предам, е да се стремим към качество на печат, което е оптимално по отношение на функционалността и естетиката.

Софтуер, използван за проектиране

Безплатно: Sketchup, Blender 3D, Open SCAD.

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

Софтуер, използван за нарязване - Безплатно: Cura, Simple3D, Slic3R

Анализ на разходите за 3D печат

Цената на 3D печата зависи от избора на вашия материал и времето, необходимо за отпечатване на продукт.

Цената обикновено варира от 300 - 600INR. Освен това добавки като третиране с ABS ацетон ще се таксуват допълнително (50-100INR).

За да го поставим в перспектива, нека видим разходите за печат на нашия цифров IR термометър. Отнема 4 часа и 11 минути, за да отпечатате основната версия на нашия цифров IR термометър с процеса. Можете също така да проверите безконтактния IR термометър, който изграждаме по-рано, използвайки 3D отпечатан корпус.

Параметри на процеса: Височина на слоя: 0,25 мм, скорост на печат 60 мм / сек. Тъй като ще използваме ABS материал без последваща обработка, това ще ни струва някъде около 1200 INR за печат.

Предимства на 3D печата

Свобода на дизайн
Бързо прототипиране - свобода за повторения
Отпечатвайте при поискване и плащайте само за това, което отпечатвате

Недостатъци на 3D печат

Ограничен избор на материали
Ограничен обем на изграждане
Качествено качество

Пазарна тенденция за 3D печат

Тъй като услугите за 3D печат са по-лесно достъпни, цените за 3D печат могат да намалят. Azul 3D „Технология за бърз печат с висока площ“ е революционен метод на SLA, но може да отпечата слой от цялото легло наведнъж. Обаче ще отнеме известно време, за да достигне до пазара.

Шприцоване

Инжекционното формоване е най-разпространеният метод за масово производство в индустрията и е най-подходящ, когато искате да произвеждате хиляди продукти. Ако разглеждате какъвто и да е продукт, направен от пластмаса около вас, вероятно е направен чрез инжекционно формоване. Отнема много време и пари за производството на първия продукт, но щом това стане, можете да произвеждате стотици или дори хиляди продукти на ден на много евтина цена.

Как протича процесът за шприцоване?

Дизайн на продукта → Дизайн на инструменти (дизайн на калъп) → Пробни серии → Масово производство → Последваща обработка

1. Първо, вие правите продуктовия дизайн точно както при 3D печат - или сами, или чрез професионален CAD дизайнер.

2. След това давате продуктовия дизайн на дизайнер на инструменти (най-вече доставчик на услуги за леене под налягане), заедно с други подробности като избор на материал, количество и вид довършителни работи. Доставчикът на услуги проектира инструмента (т.е. матрицата) и анализира съвпадението на частите, потока на матрицата и всички други параметри според дизайна на вашия продукт и спецификациите, които искате.

След като това е готово, доставчикът на услуга преминава към пробно пускане и прави корекции, ако е необходимо. И накрая, той пристъпва към масово производство. Последващата обработка включва действия като премахване на светкавицата и вратите и полиране.

Мухъл / инструмент е метален блок, който има отрицателния / противоположния профил на обекта, който искате да произведете. Състои се от сърцевинен блок и кухинен блок, заедно с други поддържащи части като охлаждаща система, изхвърлящ щифт и др. В процеса на инжекционно формоване нагрятата пластмаса тече вътре в кухината и се охлажда. След това частта автоматично се изхвърля и след това се обработва последващо, дейности като премахване на светкавици и врати и полиране.

Материали, използвани при шприцоване

Повечето от търговските пластмасови материали могат да се използват при шприцоване.

И така, свойството на крайния продукт ще има свойството на избрания от вас материал.

Например: Поликарбонат и полистирол за прозрачни продукти, Полипропилен (PP & PET) са добри за хранителни пластмасови материали, Полиетеримид (PEI) за висока устойчивост на топлина.

Що се отнася до гъвкавите материали като полиуретан или силиконова гума, концепцията за шприцоване се различава малко. Всеки материал има различни разходи за производство. Формите са предназначени за определен материал от пластмаса. Инструменти / форми, проектирани за определен материал, може да не са полезни за различен материал, тъй като всеки материал се свива по различен начин. Така че решете своя материал на етапа на проектиране.

Инструментът или калъпът имат живот. Материалът и цената на инструмента варират в зависимост от прогнозния брой продукти, които искате да направите. Минималният живот на инструмента е приблизително 5000 броя. Така че справедливо преценете количеството в началния етап.

Много фактори влизат в игра въз основа на довършителните работи и сложността на продукта - например-

Ако имате нужда от много фино качество, тогава дизайнът на инструмента включва определени функции, които увеличават разходите.

Ако има много сложни структури, които затрудняват конвенционалното производство на инструменти, тогава производителят на инструменти използва нетрадиционни методи, което увеличава разходите.

Всичко, от което се нуждаете, е да сте наясно какво искате - дизайн, количество, довършителни работи и материали.

Разглеждане на разходите за шприцоване

Обърнете се към доставчика на услуги, който дава цялостно решение, т.е. от проектирането на инструменти до производството на продукти, за да се избегнат проблеми с координацията. Доставчикът на услуги ще се погрижи за всички фактори според вашия дизайн, количество, материал и изисквания за довършителни работи.

Има два начина, по които можете да разгледате структурата на разходите. Ще вземем нашия IR цифров термометър като пример, за да анализираме разликата в структурата на разходите.

Отделни разходи за проектиране на инструменти и производство на инструменти и отделни разходи за единица за производство на продукт, което включва разходи за материали, разходи за машини, разходи за труд и др. Докато доставчикът на услуги ви таксува за проектирането и производството на инструмента отделно. И той таксува продуктите отделно. В този случай имате значителни първоначални фиксирани разходи (Например: 1-2 лак INR) и разходи за единица продукт (Например: 10-50 INR).

За единица завършен продукт, който включва както производствените разходи за продукта, така и разходите за инструменти. В този случай фиксираните първоначални разходи за проектиране и производство на инструменти се разпределят между количеството на продукта. Например: Тази цена (напр. 2 лак INR) се разпределя в общото количество (5000 парчета), което поръчате в допълнение към производствените разходи на продукта (например 20 INR).

Така че 200000 INR / 5000 единици = 40 INR (цена на инструмента) + 20 INR (цена на продукта) = 60 INR (обща цена)

Тази структура на разходите облекчава тежестта на първоначалната цена на инструмента и прави разходите за корпуса променливи.

Предимства на формоването

Най-доброто за голямо количество продукти
Добро покритие - гланцово покритие или матово покритие
Богат избор на материал

Недостатъци на формоването

Високо първоначално време и цена

Бонус тема

Когато пускате продуктите си на основния пазар, може да се наложи да проектирате и произведете продукта, за да бъде с определена защита от проникване и защита от удар Това е за ефективно предаване на надеждността на продукта на вашите клиенти.

Степен на защита IP: Степента на защита IP (или „Защита от проникване“) са международни стандарти, които се използват за определяне на нивата на ефективност на запечатване на електрическите заграждения срещу проникване от чужди тела (инструменти, мръсотия и др.) И влага.

IK Рейтинг

Класовете IK показват степента на защита, осигурена от електрически заграждения срещу външни механични въздействия. Скалата за оценка IK идентифицира способността на заграждението да устои на нивата на енергията на удара, измерени в джаули (J).