Wat zijn 3D-geprinte behuizingen en spuitgietbehuizingen, en hoe maken en passen we ze toe?
Het zijn doorgaans de interne componenten van elektronische of mechanische goederen die het zijn kracht geven, maar hun kunststof schelpen laat consumenten deze dingen herkennen. Het systeem ziet er goed uit en is gemakkelijk te gebruiken vanwege de buitenschalen die ook de interne componenten beschermen. In dit bericht begeleiden we u door het proces van het maken van prototypen van kunststof 3D-geprinte behuizingen of spuitgietbehuizingen.
Het voorbeeld van dit artikel van een 3D-geprint behuizingsontwerp is afgeleid van een lopend project. De applicatie wordt gebruikt om continu de binnentemperatuur en het vochtgehalte te controleren. Er bevinden zich sensoren en een voor WiFi geschikt Photon-ontwikkelaarsbord in de container. Het uiterlijk van de 3D-geprinte behuizingen zal voor de duur van dit artikel geen probleem zijn. In plaats daarvan concentreren we ons op het nut.

Lees vervolgens meer over ons ontwerp voor 3D-geprinte behuizingen en spuitgietbehuizingen.

Stap 1: Begin met het definiëren van productvereisten

Wanneer u begint met het maken van op maat gemaakte 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen, is het absoluut noodzakelijk om het proces te starten door de fundamentele eisen van het product vast te stellen. Het genereren van een probleemboom voor het ontwerp van mechanisch 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen helpt bij het begrijpen van de specifieke specificaties en essentiële ontwerpcriteria. Deze aanpak helpt ook bij het voorkomen van basisfouten en de onnodige complexiteit van 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingsontwerpen. Het is essentieel om te onthouden dat fouten die tijdens deze fase worden gemaakt, de productiekosten in de latere fasen kunnen doen stijgen.

Dus, hoe ontwerp je een elektronische behuizing voor installatiemonitoring? Laten we onze vereisten schetsen:

• De 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen moeten ruimte bieden aan een fotonenbord, een temperatuursensor en een bodemvochtsensor.
• De bodemvochtsensoren moeten tot een diepte van minimaal XNUMX cm in de bodem kunnen doordringen.
• De twee knoppen aan de bovenkant van het bord moeten toegankelijk blijven wanneer de behuizing in gebruik is.
• De ingebouwde LED moet zichtbaar zijn, zelfs als de behuizing volledig is afgedicht.

De hierboven genoemde kenmerken geven de systeemvereisten weer, en onze plastic behuizing zal in eerste instantie de vorm aannemen van een geometrische basisstructuur (in wezen een doos) om het interne systeem te huisvesten.

Het ontwerp van de 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen zal verder evolueren naarmate er aanvullende overwegingen ontstaan. Tijdens de productontwikkeling is het bijvoorbeeld belangrijk om gewichtsreductie in de gaten te houden. Als algemene regel geldt dat het verstandig is om te beginnen met een lichtgewicht ontwerp en indien nodig materiaal toe te voegen. Deze overweging draait voornamelijk om de wanddikte en de totale afmetingen van de behuizing.

Pro Tip: Elektronische componenten kunnen aanzienlijke hitte genereren, dus het is van cruciaal belang om zorgvuldig het juiste behuizingsmateriaal te selecteren en uitgebreide elektronische componentspecificaties te verkrijgen om de koelingsvereisten te bepalen. Het is raadzaam om natuurlijke of geforceerde conventionele koelsystemen te gebruiken om oververhitting te voorkomen.

Stap 2: Modelleer de interne componenten

Nu we een duidelijk inzicht hebben in de productvereisten, is de volgende stap het schetsen van de manier waarop de interne componenten in de behuizing worden gehuisvest en gepositioneerd. Dit vereist een diepgaand begrip van de behuizingscomponenten die in het systeem worden gebruikt, hun functies en hun toegankelijkheid voor bediening. In ons voorbeeld bestaat het systeem uit een fotonspaanplaat, een temperatuursensor en een bodemvochtsensor, die allemaal veilig moeten worden opgeborgen in de op maat gemaakte plastic behuizing.

Door in eerste instantie de interne hardware van de behuizing te modelleren, kunnen we een behuizing op maat maken die niet alleen het Photon-bord en de sensoren beschermt, maar ook beveiligt. Bovendien is het van cruciaal belang om een ​​ontwerp te maken dat nauwkeurig geschaalde en gedimensioneerde componenten bevat, zodat het 3D-model de montagegaten en het profiel van de plastic behuizing nauwkeurig weerspiegelt.

Pro Tip: Fabrikanten verstrekken vaak specificatiebladen, 2D-tekeningen of 3D-modellen van elektronische componenten, wat in deze fase uiterst nuttig kan zijn. Het is belangrijk op te merken dat de placeholder-modellen niet elke nuance van het onderdeel hoeven vast te leggen; de kritische afmetingen, zoals aansluitkenmerken en totale afmetingen, moeten nauwkeurig worden weergegeven, aangezien deze van invloed zijn op de manier waarop de onderdelen op elkaar inwerken en worden gemonteerd.

Hoewel de modellen van de bodemvochtsensor en het fotonbord er bijvoorbeeld nogal blokkerig uitzien, geven ze nauwkeurig de omvang van de componenten weer, zoals hieronder weergegeven.

Stap 3: Het maken van de beschermende schaal

Met de componentmodellen in de hand is de volgende stap het ontwerpen van de plastic behuizing die ze zal omsluiten. We initiëren dit proces door een eenvoudige open doosvorm te creëren, meestal in de vorm van een rechthoekig prisma. Het is essentieel om uniforme wanddiktes te behouden terwijl u elementen toevoegt, omdat dit aansluit bij de best practices voor een van de door ons gekozen productiemethoden: spuitgieten.

In ons specifieke geval kiezen we voor een wanddikte van 040 inch, wat zowel geschikt is voor 3D-geprinte prototypes als voor spuitgietproductie.

Stap 4: Inbouwen van sleuven en externe openingen voor de bodemvochtsensor

Herinnerend aan onze ontwerpvereisten worden we eraan herinnerd dat de bodemvochtsensor de grond moet binnendringen tot een diepte van minimaal XNUMX cm. Hoewel het een optie zou kunnen zijn om draden van het bord naar de sensor buiten de behuizing te leiden, hebben we ervoor gekozen om een ​​volledig gesloten systeem te ontwerpen voor optimale sterkte en integriteit. Daarom bevat ons behuizingsontwerp een sleuf waarin de vochtsensor in verticale richting kan worden geplaatst, waardoor de sensorsondes door de bodem kunnen steken.

Stap 5: Uitsparingen maken voor draadverbindingen en een micro-USB-connector

Voor de volgende fase van onze behuizing moeten we interne ruimte creëren voor het solderen van draden op de vochtsensor. Dit houdt in dat overtollig materiaal wordt verwijderd om de vereiste ruimte te creëren, terwijl de aangewezen sleuf voor de micro-USB-connector behouden blijft. Bovendien moeten we zorgen voor een nauwkeurige uitlijning binnen dit gebied om de uitsparing op te vangen.

Stap 6: Het vormen van steunribben voor het fotonbord

Momenteel wordt het Photon-bord voornamelijk aan één kant ondersteund door de micro-USB-connector. Om de structurele stabiliteit van de 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen te verbeteren en een veilige ondersteuning voor het bord te bieden, introduceren we steunribben. Deze ribben versterken niet alleen het bord, maar dragen ook bij aan de algehele structurele integriteit van de behuizing zelf.

Stap 7: Integreer de dekselbevestigingselementen

Om het deksel veilig aan onze 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen te kunnen bevestigen, moeten we langs de buitenkant van de behuizing voorzieningen voor bevestigingsmiddelen introduceren. In ons geval zijn we van plan om inbusschroeven te gebruiken voor de bevestiging van het deksel. Om dit te vergemakkelijken, integreren we structurele gaten in het ontwerp om de schroeven op te vangen. Deze toevoeging zal de totale omvang van de behuizing enigszins vergroten, die aanvankelijk was gedimensioneerd om alleen de elektrische componenten te huisvesten.

De afbeelding hierboven illustreert de schroefnokken die de bevestiging van het deksel vergemakkelijken, samen met de complementaire structurele ribben die de stijfheid op deze bevestigingspunten vergroten. Al deze elementen behouden een consistente dikte van 040 inch.

Stap 8: Implementeer moerbehuizingen

Wanneer u metalen bevestigingsmiddelen in kunststof onderdelen gebruikt, is het raadzaam om verzinkingen of uitsparingen aan de onderkant van het onderdeel te maken, zodat de moeren precies daarin kunnen worden geplaatst. Deze praktijk voorkomt dat de moeren draaien terwijl de schroeven stevig worden vastgedraaid.

Stap 9: Rond de buitenranden af

De volgende stap bestaat uit het toevoegen van afgeronde hoeken aan onze plastic 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen. Deze afgeronde randen dienen meerdere doeleinden, zoals het verminderen van de spanningsconcentratie in de hoeken, het verbeteren van de esthetiek en het verminderen van de kans op vastlopen van gereedschap, wat problemen zou kunnen opleveren tijdens de productassemblage.

Voor de buitenste hoeken bedraagt ​​de straal 0.140 inch, wat iets groter is dan de binnenradius van 0.100 inch. Bovendien moeten interne hoekradii worden geïntroduceerd om spanningspunten te verminderen en mogelijke vulproblemen te voorkomen. Het wordt aanbevolen om de diameter van de interne hoek- en vloerradii onder de 10% van de totale wanddikte te houden om zinksporen tijdens het gietproces te voorkomen. Voor onze 3D-geprinte behuizingen of vormbehuizingen is de voorkeursvloerradius 0.020 inch en maximaal 0.022 inch.

Stap 10: Dekselconstructie

Nu het onderste gedeelte van de elektrische behuizing voltooid is, is de volgende fase het ontwerpen van het deksel dat dit zal omsluiten. Het deksel zal dezelfde CAD-kenmerken bevatten als het onderste gedeelte, inclusief het maken van een schaal, het toevoegen van nokken waar bevestigingsmiddelen doorheen kunnen, het verzinken van de bevestigingsmiddelen en het afronden van de buitenste hoeken zodat ze bij het onderste gedeelte passen.

De nokken voor de bevestigingsmiddelen behouden dezelfde afmetingen om overal een uniforme wanddikte te garanderen. Het is vermeldenswaard dat de nokken bewust iets korter zijn dan de hoogte van de buitenmuur om interferentieproblemen te voorkomen.

Stap 11: Introduceer het uitsteeksel voor de micro-USB-connectorvergrendeling

In deze stap introduceren we een nok die uitgelijnd is met de bovenkant van de micro-USB-connector en deze vastzet in de sleuf op de basis van de 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen.

Stap 12: Implementeer openingen voor knoppen en LED-indicator

Conform de projectspecificaties gaan we verder met het inbouwen van openingen voor de knoppen op het bord en het LED-indicatielampje.

Stap 13: Voeg een rib toe aan de Safeguard-vochtsensor

Aangezien de vochtsensor het deksel kan tegenkomen wanneer deze in de grond wordt gestoken, is een ribbe toegevoegd om een ​​veiligere positionering van de vochtsensor te garanderen.

Stap 14: Maak een straal van de binnenhoeken

In de laatste stap passen we afgeronde randen toe om scherpe hoeken met hoge spanningsconcentraties te elimineren. Nogmaals, we handhaven kleine stralen (0.005 inch) om te voorkomen dat overtollig materiaal wordt toegevoegd.

Nu is het ontwerp van onze 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingsdeksel voltooid en voorbereid voor montage. Alle elektrische hardware kan in het onderste gedeelte van de elektrische behuizing worden geplaatst en het deksel kan worden gemonteerd en vastgezet.

Eén belangrijke herinnering: zorg ervoor dat u in uw ontwerp voldoende ruimte vrijmaakt voor elektrische bedrading. De draadgeleiding wordt gemakkelijk over het hoofd gezien bij het ontwerpen van 3D-geprinte behuizingen of gegoten behuizingen, maar is van cruciaal belang om schade of knikken van de draden te voorkomen. In ons voorbeeld hebben we een halve centimeter ruimte boven het bord voorzien om de draadgeleiding voor zowel het bord als de temperatuursensor te vergemakkelijken.

3D-geprinte behuizingen en spuitgegoten behuizingen bij Sungplastic

Met een beetje geluk helpt dit bericht je bij het maken van je eigen plastic elektronicabehuizingen.
Of u nu spuitgegoten behuizingen of 3D-geprinte behuizingen bouwt, onze specialisten kunnen u helpen uw ontwerpen te optimaliseren met de Design for Manufacturing (DFM)-ondersteuning die u nodig heeft om uw volgende project voor kunststofbehuizingen tot een succes te maken.
Extra aangeboden diensten zijn onder meer oppervlakteafwerking, spuitgieten, CNC-bewerking, plaatwerk stempelen, productie van op maat gemaakte metalen en plastic onderdelen, en meer. Neem contact met ons op voor meer informatie over de ontwerpkenmerken van de behuizing.

Gerelateerde bronnen:

Kunststof spuitgietservice

Diensten voor kunststofprototyping: CNC-bewerking, 3D-printen en additieve productie

Betrouwbare fabrikant van kunststofbehuizingen

Overzicht van aangepast behuizingsontwerp