Průvodce srovnáním pro efektivní výrobu elektronických krabiček pro vaše produkty

Řekněme, že jste v závěrečné fázi prototypování nebo jste vyvinuli nový elektronický produkt a uvažujete o rozšíření a prodeji svého produktu na běžném trhu. I když můžete snadno napájet desky plošných spojů, senzory a další elektronické / elektrické součásti, často narazíte na získání krytu, zejména když produkt potřebuje přizpůsobený kryt nebo když produkt pravidelně komunikuje s uživatelem.

Z tohoto článku budete vědět, jaké jsou běžné způsoby, jak získat obal pro váš produkt, jak zvolit správný typ obalu a kde hledat poskytovatele služeb. Protože většina z vás bude hledat nákladově efektivní, odolné a snadno vyrobitelné pouzdro, zaměříme se na plast, protože pro výše uvedené funkce odvede skvělou práci.

Nejběžnější způsoby, jak získat produkt z obalu, jsou -

Standardní pouzdro a panely
3D tisk
Vstřikování

Kromě informací v článku vyhodnotíme každou metodu s níže uvedeným krytem digitálního IR teploměru (složitý tvar, složité detaily), abychom vám pomohli získat představu o scénáři v reálném světě.

Hlavními kritérii, na základě kterých budeme hodnotit jednotlivé metody, jsou náklady, čas, přizpůsobení, složitost, kvalita a škálovatelnost. Budeme porovnávat standardní pouzdro vs 3D tisk vs vstřikování.

Kritéria	Readymade plášť	3D tisk	Vstřikování
Náklady	Cena je úměrná množství. Pokud je však množství významné, můžete vyjednat lepší řešení ⭐	Cena je úměrná době tisku. Rozsahy od 300 do 600 INR za hodinu v závislosti na materiálu (dodatečné zpracování)	Vysoké počáteční náklady na návrh nástroje a velmi levné výrobní náklady na produkt. Pokud je množství významné, náklady na návrh nástroje se rozdělí v jednotkových nákladech.
Čas	Žádná omezení času. Objednejte si a doručte delivered	Post design, čas potřebný k tisku každé části je úměrný množství.	Post design, návrh nástroje (formy) a výroba nástroje trvá nějakou významnou dobu (od jednoho týdne do měsíce). Jakmile je nástroj připraven, můžete za den vyrobit stovky nebo dokonce tisíce produktů.
Přizpůsobení	Velmi nízká až ne	Zcela přizpůsobitelné a možné více iterací ⭐	Jakmile dokončíte návrh formy, přizpůsobení není možné.
Složitost produktu	Pouzdra pro standardní výrobky.	Složité a složité struktury možné bez dalších poplatků ⭐	Složité a složité struktury jsou možné, ale za určitý poplatek
Dokončete kvalitu	Většinou dobrý. Nelze jej však přizpůsobit.	Hrubé a vrstvené Výjimka: Acetonem ošetřené díly ABS	Lesklý a matný povrch ⭐
Měřítko	Žádné omezení stupnice ⭐	Realizovatelné pro méně než 1000 množství	Realizovatelné pro 1000+ množství

Standard - Readymade Casing

Pokud váš projekt zahrnuje standardní komponenty jako Arduino, RaspberryPi a některé standardní komponenty nebo senzory, s největší pravděpodobností najdete standardní kryt online. Níže uvádíme několik příkladů krabic Readymade.

Najdete je na místních online stránkách i na mnoha mezinárodních webech, jako je Alibaba nebo Aliexpress. Někteří prodejci vám mohou pomoci s přizpůsobením, pokud máte určité minimální množství. Pokud je váš produkt podobný něčemu, co již na trhu existuje, můžete pomocí tohoto záludného způsobu vystopovat zpět výrobce skříně produktu a pokusit se vyjednat dohodu.

V jiném pravděpodobném případě, kde máte sestavu více komponentů a kde estetika není problémem, je nejlepší volbou použít kovový panel s práškovým nástřikem, kde můžete upevnit komponenty, jako jsou ovladače, relé atd. Na din kolejnice. Pouzdro řadičů Arduino / Raspberry pro montáž na DIN lištu, relé na DIN lištu, napájecí jednotky na DIN lištu atd. Najdete snadno online. Panel můžete dokonce trochu vyladit, aby zahrnoval displeje a spínače na dveřích panelu. Velikost panelů se může pohybovat od několika centimetrů do několika metrů. Tato metoda je běžnou praxí v průmyslu průmyslové automatizace.

Když se vrátíme k našemu příkladu krytu teploměru, na žádném webu nemůžeme najít žádný takový kryt. Máte však štěstí, pokud najdete společnost pro vstřikování, která již vyrábí podobné pouzdro, které bude vyhovovat vašim potřebám. Velkou nevýhodou je, že váš produkt nebude sám o sobě vypadat jedinečně, protože váš prodejce obalů bude také prodávat komukoli po celém světě.

Výhody pouzdra Readymade

Pokud hotový plášť vyhovuje vašim potřebám, pak -

Rychlejší dodávky
Není třeba investovat čas a peníze
Lepší kvalita povrchové úpravy

Nevýhody Readymade Casing

Žádné nebo velmi minimální přizpůsobení
Žádné možnosti materiálu

3D tisk

Pokud vám standardní kryty nevyhovují, je 3D tisk skvělým způsobem, jak nastartovat váš produkt. 3D tisk je skvělý pro vytváření prototypů. Zpočátku budete hledat jen několik množství (pravděpodobně několik set) a chcete si otestovat trh s vaším výrobkem, než vložíte významnou investici. Vytištění produktu po dokončení návrhu CAD nezabere mnoho času a nákladů.

Pokud vás zajímá učení o 3D tisku, podívejte se na článek o začátcích s 3D tiskem a také o dalších projektech 3D tisku, které jsme dříve vytvořili pro inspiraci.

CAD návrh dílů → Krájení (v krájení softwaru) → 3D tisk → Následné zpracování

Nejprve připravíte 3D model pláště
Importujte 3D model do softwaru pro krájení, jako je Cura, Simple3D a Slic3R

Řezání je místo, kde je váš 3D model převeden na vrstvy a kódy, kterým 3D tiskárna rozumí.

Můžete vizualizovat podpěry a také odhadnout čas potřebný pro tisk vyladěním různých parametrů tisku.

Poté následuje 3D tisk a následné zpracování. Následné zpracování zahrnuje odstranění podpěr, blesk a chemickou úpravu povrchové úpravy v případě materiálu ABS.

Mnoho poskytovatelů služeb 3D tisku získá váš návrh prostřednictvím svého webu nebo e-mailu, vytiskne ho a pošle vám tištěný produkt - to vše do týdne. Bez problémů! Není to tak? Poskytovatelé služeb 3D tisku vám budou účtovat poplatky za čas potřebný pro tisk vašeho produktu a sazba za hodinu se liší podle typu materiálu, který si vyberete.

Při rozhodování o 3D tisku je důležité si uvědomit některé důležité faktory. Tyto faktory jsou materiály produktu a faktory ovlivňující dobu zpracování, tedy vaše náklady.

V současné době jsou dvě nejběžnější metody 3D tisku -

Modelování fúzního ukládání (FDM)

Známá také jako FFF (Fused Filament Fabrication), je aditivní výrobní proces, při kterém je objekt vyráběn selektivním ukládáním roztaveného materiálu předem určenou cestou vrstvu po vrstvě. Použitými materiály jsou termoplastické polymery a přicházejí ve formě vláken.

Stereolitografie (SLA)

SLA pracuje pomocí vysoce výkonného laseru k vytvrzení kapalné pryskyřice v tiskové vrstvě a vytvoření požadovaného 3D tvaru - procesu známého jako polymerace. Existuje mnoho typů 3D tisku založeného na světle, který je obecně klasifikován jako digitální zpracování světla (DLP).

	Modelování fúzního ukládání (FDM)	Stereolitografie (SLA)
aplikace	Standardní díly	Část se složitými povrchy (šperky a malé díly) Malé elektronické skříňky
Náklady	Levnější
Čas		Rychlejší
Dokončování	Obecně hrubé a vrstvené Hladký v případě acetonu ošetřeného ABS	Hladký
Materiály	Nejběžnější: PLA, ABS, Nylon, HIPS, PET, PC	Standardní pryskyřice, čirá pryskyřice, houževnatá nebo odolná pryskyřice a vysokoteplotní pryskyřice.

Prozatím se držme FDM, protože je široce dostupný a vyhovuje naší diskusi.

Aspekty návrhu pro 3D tisk

Při navrhování produktu je důležité porozumět omezením 3D tiskáren dostupných na trhu. Je důležité, abyste porozuměli fungování 3D tiskárny FDM.

Pokud nejste skvělí v navrhování CAD, doporučuji vám využít profesionální služby 3D designu a v některých případech sami poskytovatelé služeb 3D tisku nabízejí služby 3D designu. Tyto služby jsou zpoplatněné - většinou za hodinu. Nejdůležitější konstrukční aspekty jsou

Montáž: Pokud máte více dílů, které se skládají do konečného objektu, musíte přemýšlet o opatřeních, která je třeba provést, aby se jednotlivé díly spojily - odpovídající díly, šrouby atd.

Přes visí: Realita je taková, že 3D tiskárny FDM nejsou skvělé v tisku převislých nebo strmých šikmých povrchů. Získáte drsné povrchy, potřebujete podporu, kterou musíte dodatečně zpracovat.

Složitost: Složitost znamená složitost, jako jsou tenké části, drobné prvky a velmi složité tvary. Zatímco 3D tiskárny jsou určeny k tomu, aby to všechno zvládly s lehkostí, někdy nefungují dobře.

Zde jsou faktory, které musíte mít na paměti při přechodu od návrhu k procesu 3D tisku.

Aspekty procesu pro 3D tisk

Všechny úvahy o procesu mají vliv na dobu tisku a kvalitu hotového objektu.

Všechny tyto parametry lze vizualizovat a analyzovat pomocí softwaru pro krájení (Cura, Simple3D a Slic3R)

Na orientaci záleží: Obrázek níže ukazuje proč. Zkuste část orientovat tak, aby vyžadovala menší oporu a menší zavěšení. Nejlepší orientace povede k lepší povrchové úpravě a kratší době tisku.

Tloušťka vrstvy / výška vrstvy: Tloušťka vrstvy je měřítkem výšky vrstvy každého následného přidání materiálu v procesu 3D tisku, ve kterém jsou vrstvy stohovány. Menší tloušťka vrstvy, delší doba tisku a lepší kvalita povrchové úpravy. Níže uvedený obrázek poskytuje perspektivu vztahu mezi tloušťkou vrstvy a dobou tisku.

Hustota výplně: Hustota výplně je množství vlákna vytištěného uvnitř objektu a přímo souvisí s pevností, hmotností a dobou tisku vašeho tisku. V našem případě - pouzdro, nenarazíme na hustotu výplně, protože naše část je skořápka a ne pevný předmět. Pokud máte pevnou součást, pak větší hustota výplně, větší síla a delší doba tisku.

Podporuje: Struktury podporující 3D tisk nejsou součástí modelu. Používají se k podepření částí modelu během tisku. To znamená, že po dokončení tisku máte další úkol odebrat struktury, než je model připraven k použití.

Nemusíte si dělat starosti s dalšími faktory, jako je rychlost tisku, tloušťka skořepiny, průměr trysky, teplota vytlačování a raft, protože tyto budou poskytovatelem služeb nastaveny na optimální úroveň

Následné zpracování: Části ABS mohou být po procesu 3D tisku ošetřeny acetonem, aby získaly lesklý vzhled.

Níže je uvedeno srovnání ABS a neošetřených ABS předmětů. Chci sdělit, že jde o kvalitu tisku, která je optimální z hlediska funkčnosti a estetiky.

Softwares Používá se pro design

Zdarma: Sketchup, Blender 3D, Open SCAD.

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

Softwarové programy používané pro krájení - zdarma: Cura, Simple3D, Slic3R

Analýza nákladů na 3D tisk

Náklady na 3D tisk závisí na vašem výběru materiálu a času potřebném k tisku produktu.

Cena se obvykle pohybuje od 300 do 600INR. Za doplňky, jako je ošetření ABS acetonem, se bude účtovat extra (50-100INR).

Abychom to uvedli na pravou míru, podívejme se na náklady na tisk našeho digitálního IR teploměru. Vytištění základní verze našeho digitálního IR teploměru s procesem trvá 4 hodiny a 11 minut. Můžete si také prohlédnout bezkontaktní IR teploměr, který jsme postavili dříve, pomocí 3D tištěného krytu.

Parametry procesu: Výška vrstvy: 0,25 mm, Rychlost tisku 60 mm / s. Jelikož půjdeme na materiál ABS bez jakéhokoli následného zpracování, stálo by nás to asi 1200 INR za tisk.

Výhody 3D tisku

Svoboda designu
Rapid prototyping - svoboda pro iterace
Tiskněte na vyžádání a plaťte pouze za to, co vytisknete

Nevýhody 3D tisku

Omezené možnosti materiálů
Omezený objem sestavení
Dokončete kvalitu

Trendový trend pro 3D tisk

Jelikož jsou služby 3D tisku snadněji dostupné, ceny 3D tisku mohou klesnout. Azul 3D „High Area Rapid Printing technology“ je revoluční metoda SLA, která však dokáže tisknout vrstvu celé postele najednou. Dosažení trhu však bude nějakou dobu trvat.

Vstřikování

Vstřikování plastů je nejběžnější metodou hromadné výroby v průmyslu a je nejvhodnější, pokud chcete vyrábět tisíce produktů. Pokud se díváte na jakýkoli výrobek vyrobený z plastu kolem vás, je pravděpodobně vyroben vstřikováním. Výroba prvního produktu zabere spoustu času a peněz, ale jakmile to uděláte, můžete vyrobit stovky nebo dokonce tisíce produktů za den za velmi levnou cenu.

Jak probíhá proces vstřikování?

Design produktu → Návrh nástroje (konstrukce formy) → Zkušební běhy → Hromadná výroba → Post processing

1. Nejprve vytvoříte produktový design stejně, jako jste to udělali pro 3D tisk - buď sami, nebo prostřednictvím profesionálního návrháře CAD.

2. Poté předáte design produktu návrháři nástrojů (většinou poskytovateli služeb vstřikování) spolu s dalšími podrobnostmi, jako je výběr materiálu, množství a typ povrchové úpravy. Poskytovatel služeb navrhne nástroj (tj. Formu) a analyzuje shodu dílů, tok formy a všechny ostatní parametry podle návrhu vašeho produktu a požadovaných specifikací.

Jakmile je to připraveno, poskytovatel služeb provede zkušební provoz a v případě potřeby provede opravy. Nakonec pokračuje v hromadné výrobě. Post-processing zahrnuje akce, jako je odstranění blesku a bran a leštění.

Forma / nástroj je kovový blok, který má negativní / opačný profil objektu, který chcete vyrobit. Skládá se z bloku jádra a bloku dutiny spolu s dalšími nosnými částmi, jako je chladicí systém, vyhazovací kolík atd. V procesu vstřikování plastů proudí ohřátý plast dovnitř dutiny a ochladí se. Díl se poté automaticky vysune a poté se následně zpracuje, například odstranění záblesků a závor a leštění.

Materiály používané při vstřikování

Při vstřikování lze použít většinu komerčních plastových materiálů.

Vlastnost hotového výrobku bude mít tedy vlastnost materiálu, který si vyberete.

Např.: Polykarbonát a polystyren pro průhledné výrobky, Polypropylen (PP a PET) jsou dobré pro potravinářské plastové materiály, Polyetherimid (PEI) pro vysokou tepelnou odolnost.

Pokud jde o pružné materiály, jako je poly uretan nebo silikonový kaučuk, koncepce vstřikování se trochu liší. Každý materiál má jiné výrobní náklady. Formy jsou určeny pro konkrétní plastový materiál. Nástroje / Formy určené pro konkrétní materiál nemusí být užitečné pro jiný materiál, protože každý materiál se smršťuje jiným způsobem. Rozhodněte se tedy pro svůj materiál ve fázi návrhu.

Nástroj nebo forma má životnost. Materiál a náklady na nástroj se liší podle odhadovaného počtu produktů, které chcete vyrobit. Minimální životnost nástroje je přibližně 5 000 kusů. Takže spravedlivě odhadněte množství v počáteční fázi.

Mnoho faktorů vstupuje do hry na základě povrchové úpravy a složitosti produktu - například -

Pokud potřebujete velmi jemnou kvalitu, pak návrh nástroje zahrnuje určité funkce, které zvyšují cenu.

Pokud existují velmi složité struktury, které ztěžují konvenční výrobu nástrojů, pak nástrojař používá nekonvenční metody, což zvyšuje náklady.

Vše, co musíte udělat, je mít jasno v tom, co chcete - design, množství, povrchová úprava a materiál.

Náklady na vstřikování

Jděte s poskytovatelem služeb, který poskytuje řešení typu end to end, tj. Od návrhu nástrojů po výrobu produktů, aby nedocházelo k problémům s koordinací. Poskytovatel služeb se postará o všechny faktory podle vašich požadavků na design, množství, materiál a povrchovou úpravu.

Existují dva způsoby, jak můžete jít o strukturu nákladů. Jako příklad pro analýzu rozdílu ve struktuře nákladů si vezmeme náš IR digitální teploměr.

Samostatné náklady na návrh nástroje a výrobu nástrojů a samostatné náklady na jednotku pro výrobu produktu, které zahrnují náklady na materiál, náklady na strojní zařízení, náklady na pracovní sílu atd. V rámci toho vám poskytovatel služeb účtuje náklady za návrh a výrobu nástroje samostatně. A za produkty platí zvlášť. V tomto případě vám vzniknou značné počáteční fixní náklady (např.: 1–2 lac INR) a cena za jednotku produktu (např.: 10–50 INR).

Na jednotku hotového výrobku, která zahrnuje jak náklady na výrobu produktu, tak náklady na nástroje. V tomto případě jsou fixní počáteční náklady na konstrukci a výrobu nástrojů rozloženy mezi množství produktu. Např.: Tato cena (např. 2 lac INR) se rozdělí na celkové množství (5 000 kusů), které si objednáte, navíc k výrobním nákladům produktu (např. 20 INR).

Takže 200000 INR / 5000 jednotek = 40 INR (náklady na nástroj) + 20 INR (náklady na produkt) = 60 INR (celkové náklady)

Tato nákladová struktura uvolňuje zátěž původních nákladů na nástroj a činí náklady na kryt proměnnou.

Výhody formování

Nejlepší pro velké množství produktu
Dobrá povrchová úprava - lesklý povrch nebo matný povrch
Široký výběr materiálů

Nevýhody formování

Vysoký počáteční čas a náklady

Téma bonusu

Při uvádění svých produktů na běžný trh možná budete muset navrhnout a vyrobit produkt tak, aby odpovídal určité ochraně proti vniknutí a ochraně proti nárazu. To je pro efektivní komunikaci spolehlivosti produktu s vašimi zákazníky.

Hodnocení IP: Hodnocení IP (nebo „ochrana proti vniknutí“) jsou mezinárodní standardy, které se používají k definování úrovní účinnosti utěsnění elektrických krytů proti vniknutí cizích těles (nástroje, špína atd.) A vlhkosti.

Hodnocení IK

Hodnocení IK udávají stupně ochrany poskytované elektrickými kryty proti vnějším mechanickým nárazům. Stupnice hodnocení IK určuje schopnost skříně odolat hladině energie nárazu měřené v joulech (J).