Het beste fabricageproces kiezen voor elektronicabehuizingen

Elektriciteit is een krachtige, maar delicate kracht die de sleutel is tot onze moderne wereld. Op elk moment kan een persoon verschillende elektronica tegelijk dragen of ermee omgaan, van mobiele telefoons tot smartwatches en levensreddende medische apparaten. Hoewel consumenten deze apparaten misschien als vanzelfsprekend beschouwen, gaat er enorm veel werk in het ontwerpen van de verschillende behuizingen die de elektrische circuits en bedrading beschermen die hun functionaliteit garanderen.

De delicate aard van deze elektronica vereist vaak dat ze worden ondergebracht in een soort van behuizing of kooi om hun circuits en bedrading te beschermen tegen beschadiging. Deze behuizingen zorgen er niet alleen voor dat chemicaliën, stof, vocht en andere omgevingselementen de elektronica niet aantasten, maar beschermen eindgebruikers ook tegen elektrische schokken en mogelijke branden. Meestal is de behuizing het enige onderdeel van het apparaat dat de consument ziet.

Elektronicabehuizingen zijn er in een grote verscheidenheid aan vormen en maten - van telefoon- en computerbehuizingen tot beschermende behuizingen voor stroom- en telecommunicatiesystemen - en de specifieke productiemethode die het meest geschikt is voor een bepaalde taak hangt af van een aantal factoren, waaronder materiaalkeuze, prijs punt, productievolume en ontwerpoverwegingen.

Dit is wat productteams moeten weten.

Belangrijke overwegingen bij materiaalkeuze voor elektronicabehuizingen

Het ontwerpproces voor elektronicabehuizingen moet "reverse-engineered" zijn - ontwerpers en ingenieurs kunnen achteruit werken en gebruiken wat ze weten over de kritieke vereisten voor de uiteindelijke toepassing om het ontwerp, de materiaalkeuze en de keuze van de productiemethode te informeren.

De keuze van de materialen die het meest geschikt zijn voor het werk, wordt grotendeels bepaald door de mate waarin de behuizing wordt blootgesteld aan belasting en slijtage door de omgeving. De behuizing van een fietssnelheidsmeter bijvoorbeeld stelt strenge materiaaleisen:hij moet bestand zijn tegen regen, vuil en constante intense trillingen om te voorkomen dat het apparaat defect raakt. Een grafische rekenmachine daarentegen wordt veel minder snel blootgesteld aan grote hoeveelheden fysieke slijtage, wat de hoeveelheid bruikbare materialen voor de behuizing aanzienlijk kan vergroten.

Hoewel sommige elektronica mogelijk is gemaakt van hout of acryl (bijvoorbeeld platenspelers of draagbare spelapparaten), zal de overgrote meerderheid van de behuizingen van consumentenelektronica gemaakt zijn van hard plastic of metaal. Metalen behuizingen zijn meestal sterker en duurzamer dan hun plastic tegenhangers, en zijn meestal gemaakt van aluminium of koolstof, gegalvaniseerd of roestvrij staal. Een belangrijk voordeel van metalen materialen is dat ze elektrisch geleidend zijn, wat helpt om inkomende en uitgaande elektromagnetische interferentie en radiofrequenties teniet te doen. Metalen behuizingen moeten elektrisch geaard zijn om schokbestendigheid te bieden.

Aan de andere kant zijn kunststof behuizingen over het algemeen lichter in gewicht en minder duur om te vervaardigen, en sommige technische thermoplasten kunnen zelfs meer sterkte bieden dan metalen zoals aluminium, aluminiumlegeringen en magnesiumlegeringen. Ze zijn ook niet-geleidend - wat betekent dat onder spanning staande draden geen gevaar voor schokken opleveren als ze in contact komen met de binnenkant van de behuizing - en zullen geen circuitbeveiligingssystemen activeren. Als er een geleidende oppervlaktecoating nodig is voor een kunststof behuizing, kan deze in de postproductie worden toegevoegd, hoewel de extra tijd, materialen en arbeid de kosten per onderdeel zullen verhogen.

In tegenstelling tot metalen behuizingen, genereren kunststof behuizingen geen warmte. Als u nadenkt over toepassingen voor eindgebruik, is het belangrijk om te onthouden dat metalen aanzienlijk heter worden dan een stuk plastic. Als de elektrische componenten in de behuizing voldoende warmte genereren om het materiaal te beïnvloeden, is kiezen voor een plastic behuizing over het algemeen de veiligere optie; mensen zouden veel gemakkelijker een plastic schaal oppakken dan een metalen.

Veel thermoplasten - polypropyleen is een bekend voorbeeld - zijn extreem vochtbestendig, maar zullen degraderen bij langdurige blootstelling aan ultraviolet licht. Dit effect kan echter worden verzacht door UV-stabilisatoren in het materiaal van de behuizing op te nemen of door het oppervlak van de behuizing te bedekken met verf of een andere UV-bestendige afwerking. In sommige gevallen kunnen de flexibiliteit en rubberachtige eigenschappen van minder stijve kunststoffen de duurzaamheid van het onderdeel verbeteren of waterdichte afdichtingen bieden.

Algemene methoden voor het vervaardigen van elektronicabehuizingen

Uiteindelijk zal de materiaalkeuze voor een bepaalde elektronicabehuizing bepalen welke productiemethode het meest efficiënt is. Enkele van de meest voorkomende methoden zijn de volgende:

1. CNC-bewerkingscentrum

CNC-bewerking is een veelzijdig, subtractief productieproces dat digitale CAD-bestanden gebruikt om gereedschappen te sturen bij het vormen van een onderdeel uit een blok grondstof dat een "werkstuk" of "blanco" wordt genoemd. Het proces is zeer herhaalbaar - wat betekent dat hetzelfde ontwerpbestand ingenieurs in staat stelt om identieke kopieën van een onderdeel tegelijkertijd op meerdere machines te produceren - en kan worden gebruikt om zowel plastic als metalen behuizingen te maken.

Terwijl andere productiemethoden beperkt zijn tot het maken van relatief eenvoudige behuizingen, maakt CNC-bewerking het mogelijk om een ​​grotere geometrische complexiteit op te nemen in het ontwerp van onderdelen, terwijl er super toleranties voor onderdelen worden geboden. Een ander voordeel van het gebruik van CNC-bewerking is dat behuizingen die zijn vervaardigd uit een enkel metalen werkstuk, geen open naden vertonen, waardoor een schoon, visueel aantrekkelijk product ontstaat. Een blok materiaal op een molen beschieten is misschien geen kosteneffectieve optie, omdat u waarschijnlijk voor meer materiaal betaalt dan wat u uiteindelijk in het eindproduct zou gebruiken.

2. Plaatwerk fabricage

De fabricage van plaatwerk is een economisch en efficiënt middel om elektronicabehuizingen te produceren. Deze behuizingen hebben doorgaans aanzienlijk lagere materiaalkosten dan hun CNC-gefreesde tegenhangers, deels omdat met slechts drie bochten een plaat kan worden omgevormd tot een behuizing met open oppervlak.

De behuizingen van desktopcomputers en veel elektronicabehuizingen voor buiten zijn veelvoorkomende voorbeelden van behuizingen die zijn gemaakt via plaatbewerking, en wat ze aan esthetische waarde missen, maken ze goed in duurzaamheid. De initiële gereedschapskosten in verband met de fabricage van plaatwerk kunnen hoog zijn, maar de kosten per onderdeel nemen snel af naarmate het productievolume stijgt.

3. Spuitgieten

Het spuitgietproces omvat het herhaaldelijk en snel vullen van duurzame metalen mallen met gesmolten kunststoffen, waardoor de productie van grote hoeveelheden identieke onderdelen mogelijk wordt. Fabrikanten gebruiken deze methode vaak om eenvoudige behuizingen te maken van hard of niet-stijf plastic, zoals die worden gebruikt in gamecontrollers, elektronische sleutels, kioskdisplays en vele andere producten.

De gereedschapstijd en -kosten verhogen de doorlooptijd en initiële overhead voor spuitgegoten behuizingen, maar onderdelen worden ongelooflijk kosteneffectief wanneer ze in grote volumes worden geproduceerd. Met insert-molding, een proces dat vergelijkbaar is met spuitgieten, kan elektronica ook stevig worden ingebed in een behuizing voor extra bescherming.

4. 3D printen

3D-printen, of additive manufacturing, maakt gebruik van CAD-bestanden om onderdelen met één laag materiaal tegelijk te maken, waardoor uit meerdere onderdelen bestaande assemblages vaak in afzonderlijke stukken kunnen worden gecondenseerd. 3D-printen biedt meer geometrische vrijheid — waardoor functies zoals gebogen interne kanalen kunnen worden toegevoegd die extreem moeilijk of onmogelijk te produceren zijn via andere methoden.

Verder maakt 3D-printen het mogelijk dat elektronica volledig wordt ingesloten in hun behuizingen, wat vaak de noodzaak voor extra montage elimineert. Additieve processen zijn over het algemeen niet geschikt voor grootschalige productie en zijn effectief en betaalbaar voor prototyping en kleine tot middelgrote series. Zowel metalen als plastic onderdelen kunnen in 3D worden geprint.

Vervaardiging van elektronicabehuizingen van superieure kwaliteit

Naarmate digitale technologieën steeds meer verankerd raken in het dagelijks leven, wordt het belangrijker dan ooit om de functionaliteit van elektronische apparaten op lange termijn te behouden. Elektronicabehuizingen bieden kritieke bescherming, maar ingenieurs en productteams moeten ervoor zorgen dat de materiaalkeuze en het onderdeelontwerp zijn geoptimaliseerd om maximaal voordeel te behalen.

Kiezen voor een productiepartner als Fast Radius betekent dat u uit de eerste hand toegang krijgt tot onze decennia aan collectieve expertise en kennis. We zijn een on-demand digitaal productieplatform dat gespecialiseerd is in de efficiënte en economische productie van superieure producten. Neem vandaag nog contact met ons op om te ontdekken hoe we oorspronkelijke ontwerpideeën kunnen omzetten in volledig functionerende, duurzame onderdelen.