あなたがプロトタイピングの最終段階にあるか、新しい電子製品を開発していて、主流の市場で製品をスケールアップして販売することを考えているとしましょう。PCB、センサー、その他の電子/電気部品を簡単に調達できますが、特に製品にカスタマイズされたケーシングが必要な場合や、製品が定期的にユーザーとやり取りする場合は、ケーシングを手に入れることがよくあります。
この記事から、製品のケーシングを入手する一般的な方法、適切なタイプのケーシングを選択する方法、およびサービスプロバイダーを探す場所がわかります。ほとんどの人が費用効果が高く、耐久性があり、製造が容易なケーシングを探しているので、前述の機能に最適なプラスチックに焦点を当てます。
製品をケーシングにする最も一般的な方法は-
- 標準的なハウジングとパネル
- 3Dプリント
- 射出成形
記事の情報に加えて、以下のデジタルIR温度計エンクロージャー（複雑な形状、複雑な詳細）を使用して各方法を評価し、実際のシナリオを理解するのに役立てます。
各方法を評価するための主な基準は、コスト、時間、カスタマイズ、複雑さ、品質、およびスケーラビリティです。標準ハウジングと3D印刷と射出成形を比較します。
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基準 |
既製のケーシング |
3Dプリント |
射出成形 |
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費用 |
コストは数量に比例します。ただし、数量が多い場合は、より良い取引について交渉することができます ⭐ |
コストは印刷時間に比例します。 材料に応じて1時間あたり300〜600インドルピーの範囲（後処理追加） |
ツール設計の初期コストが高く、製品の製造コストが非常に安い。 数量が多い場合は、工具設計費を単価で配分します。 |
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時間 |
時間の制約はありません。注文して配達してください⭐ |
デザイン後、各パーツの印刷に必要な時間は数量に比例します。 |
設計後、工具（金型）の設計と工具の製造にはかなりの時間がかかります（1週間から1か月）。ツールの準備ができたら、1日に数百または数千もの製品を製造できます。 |
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カスタマイズ |
非常に低いからいいえ |
完全にカスタマイズ可能で、複数の反復が可能⭐ |
金型設計を完成させると、カスタマイズはできません。 |
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製品の複雑さ |
標準製品のケーシング。 |
追加料金なしで可能な複雑で複雑な構造⭐ |
複雑で複雑な構造も可能ですが、追加料金がかかります |
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仕上がり品質 |
主に良い。 ただし、カスタマイズすることはできません。 |
粗い&層状 例外： アセトン処理されたABS部品 |
光沢とマット仕上げ ⭐ |
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規模 |
スケールに制限はありません⭐ |
1000未満の数量で実行可能 |
1000以上の数量で実行可能 |
標準-既製のケーシング
プロジェクトにArduino、RaspberryPiなどの標準コンポーネント、およびいくつかの標準コンポーネントまたはセンサーが含まれている場合、おそらくオンラインで標準ケーシングを見つけるでしょう。以下は、既製のエンクロージャのいくつかの例です。
あなたは地元のオンラインサイトだけでなく、AlibabaやAliexpressのような多くの国際的なウェブサイトでそれらを見つけることができます。あなたが特定の最小数量を持っているならば、いくつかの売り手はいくつかのカスタマイズであなたを助けることができます。製品がすでに市場に出回っているものと類似している場合は、この卑劣な方法を使用して、製品の筐体の製造元にさかのぼり、取引の交渉を試みることができます。
複数のコンポーネントのアセンブリがあり、美観が問題にならない別の可能性のあるケースでは、コントローラー、リレーなどのコンポーネントをdin-に固定できるパウダーコーターの金属パネルを選択するのが最善の選択です。レール。din-railマウントArduino /ラズベリーコントローラーケーシング、din-railリレー、dinレール電源ユニットなどをオンラインで簡単に見つけることができます。パネルを少し調整して、パネルドアにディスプレイやスイッチを含めることもできます。パネルのサイズは、数センチから数メートルまでさまざまです。この方法は、産業オートメーション業界では一般的な方法です。
温度計の例のケーシングに戻ると、どのWebサイトでもそのようなケーシングは見つかりません。ただし、ニーズに合った同様のケーシングをすでに製造している射出成形会社を見つけることができれば幸運です。ここでの大きな欠点は、ケーシングベンダーが世界中の誰にでも販売するため、製品自体がユニークに見えないことです。
既製のケーシングの利点
既製のケーシングがあなたのニーズに合っている場合は、-
- より迅速な配達
- 時間とお金を投資する必要はありません
- より良い仕上がり品質
既製のケーシングの欠点
- カスタマイズなしまたは最小限のカスタマイズ
- 材料オプションなし
3Dプリント
標準のケーシングが適切でない場合は、3Dプリントが製品のキックスタートに最適な方法です。3Dプリントはプロトタイピングに最適です。最初は、数個（おそらく数百個）の数量のみを探しており、多額の投資を行う前に、製品の市場をテストしたいと考えています。CAD設計の準備ができたら、製品を印刷するのにそれほど時間とコストはかかりません。
3D印刷について学びたい場合は、3D印刷の開始に関する記事と、インスピレーションを得るために以前に構築した他の3D印刷プロジェクトを確認してください。
部品のCAD設計→スライス（スライスソフトウェア内）→3Dプリント→後処理
- まず、ケーシングの3Dモデルを準備します
- 3DモデルをCura、Simple3D、Slic3Rなどのスライシングソフトウェアにインポートします
スライスは、3Dモデルが3Dプリンターが理解できるレイヤーとコードに変換される場所です。
さまざまな印刷パラメータを調整することで、サポートを視覚化し、印刷に必要な時間を見積もることができます。
- その後、3Dプリントと後処理が行われます。後処理には、サポートの取り外し、フラッシュ、およびABS材料の場合の表面仕上げの化学処理が含まれます。
多くの3D印刷サービスプロバイダーは、Webサイトまたは電子メールを介してデザインを取得し、印刷して、印刷された製品を1週間以内に送信します。手間のかからない！そうですね。3D印刷サービスプロバイダーは、製品の印刷に必要な時間に基づいて料金を請求します。1時間あたりの料金は、選択した素材の種類によって異なります。
3D印刷を選択する際には、いくつかの重要な要素を知っておくことが重要です。これらの要因は、製品の材料であり、処理時間に影響を与える要因であり、それによってコストがかかります。
現在、3Dプリントの2つの最も一般的な方法は次のとおりです-
溶融堆積モデリング（FDM）
溶融フィラメント製造（FFF）とも呼ばれ、溶融材料を所定の経路に層ごとに選択的に堆積させることによってオブジェクトを構築する積層造形プロセスです。使用される材料は熱可塑性ポリマーであり、フィラメントの形で提供されます。
ステレオリソグラフィー（SLA）
SLAは、高出力レーザーを使用して印刷ベッド内の液体樹脂を硬化させ、目的の3D形状を作成することで機能します。これは重合と呼ばれるプロセスです。デジタル光処理（DLP）として大まかに分類される光ベースの3D印刷には多くの種類があります。
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溶融堆積モデリング（FDM） |
ステレオリソグラフィー（SLA） |
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応用 |
標準部品 |
複雑な表面のパーツ（ジュエリーと小さなパーツ） 小さな電子エンクロージャ |
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費用 |
安い |
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時間 |
もっと早く |
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仕上げ |
一般的に粗くて層状 アセトン処理したABSの場合は滑らか |
スムーズ |
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材料 |
最も一般的なもの：PLA、ABS、 ナイロン、HIPS、PET、PC |
標準樹脂、透明樹脂、タフまたは耐久性樹脂&高温樹脂。 |
今のところ、FDMはより広く利用可能であり、私たちの議論に適しているので、FDMに固執しましょう。
3Dプリントの設計上の考慮事項
製品を設計する際には、市場で入手可能な3Dプリンターの制限を理解することが重要です。FDM3Dプリンターの動作を理解することが重要です。
CAD設計が苦手な方は、プロの3D設計サービスを利用することをお勧めします。場合によっては、3D印刷サービスプロバイダー自身が3D設計サービスを提供します。これらのサービスは有料です-主に1時間ごとに。最も重要な設計上の考慮事項は次のとおりです。
組み立て：最終的なオブジェクトに組み立てられる複数のパーツがある場合は、パーツを組み合わせるための準備（パーツのマッチング、ネジなど）を検討する必要があります。
オーバーハング：現実には、FDM 3Dプリンターは、オーバーハングや急な傾斜面の印刷には適していません。あなたは粗い表面を手に入れます、あなたはあなたが後処理しなければならないサポートを必要とします。
複雑さ：複雑さは、薄い部品、小さな特徴、非常に複雑な形状などの複雑さを意味します。3Dプリンターはこれらすべてを簡単に実行することを目的としていますが、うまく機能しない場合もあります。
デザインから3Dプリントプロセスに進む際に留意しなければならない要素は次のとおりです。
3Dプリントのプロセスに関する考慮事項
すべてのプロセスの考慮事項は、印刷時間と完成品の品質に影響を与えます。
これらのパラメータはすべて、スライシングソフトウェア（Cura、Simple3D、Slic3R）を介して視覚化および分析できます。
向きが重要：下の画像はその理由を示しています。必要なサポートと吊り下げが少なくなるようにパーツの向きを調整してください。最適な方向にすると、仕上がりが良くなり、印刷時間が短くなります。
層の厚さ/層の高さ：層の厚さは、層が積み重ねられる3D印刷プロセスで材料を連続して追加するたびに層の高さを測定したものです。層の厚さを薄くすると、印刷にかかる時間が長くなり、仕上がり品質が向上します。下の画像は、層の厚さと印刷時間の関係を示しています。
面材密度：面材密度は、オブジェクト内に印刷されるフィラメントの量であり、これは、印刷の強度、重量、および印刷時間に直接関係します。私たちの場合-エンクロージャーでは、パーツがシェルであり、固体オブジェクトではないため、面材密度に遭遇することはありません。中実の部品がある場合は、充填密度、強度、印刷時間が長くなります。
サポート：3D印刷のサポート構造はモデルの一部ではありません。これらは、印刷中にモデルの一部をサポートするために使用されます。これは、印刷が終了すると、モデルの準備が整う前に構造を削除するという追加のタスクがあることを意味します。
印刷速度、シェルの厚さ、ノズルの直径、押し出し温度、ラフトなど、サービスプロバイダーによって最適なレベルに設定されるため、心配する必要のない他の要素があります。
後処理： ABSパーツは、3D印刷プロセスの後にアセトンで処理して、光沢のある外観にすることができます。
以下は、アセトンで処理されたABSオブジェクトと処理されていないABSオブジェクトの比較です。私が伝えたいメッセージは、機能性と美学の点で最適な印刷品質を求めることです。
設計に使用されるソフトウェア
無料：Sketchup、Blender 3D、OpenSCAD。
有料：Solidworks、CATIA、NX-CAD、3DS Max
スライスに使用されるソフトウェア-無料： Cura、Simple3D、Slic3R
3D印刷のコスト分析
3D印刷のコストは、材料の選択と製品の印刷に必要な時間によって異なります。
費用は通常300-600INRの範囲です。さらに、ABSアセトン処理などのアドオンは追加料金（50-100INR）がかかります。
それを展望するために、私たちのデジタルIR温度計の印刷コストを見てみましょう。このプロセスでデジタルIR温度計の基本バージョンを印刷するには、4時間11分かかります。また、3Dプリントされたエンクロージャーを使用して以前に構築した非接触IR温度計を確認することもできます。
プロセスパラメータ：層の高さ：0.25mm、印刷速度60mm / s。後処理なしでABS素材を使用するため、印刷に約1200インドルピーの費用がかかります。
3Dプリントの利点
- デザインの自由
- ラピッドプロトタイピング-反復の自由
- オンデマンド印刷し、印刷したものに対してのみ支払います
3Dプリントのデメリット
- 限られた材料の選択肢
- 限られたビルドボリューム
- 仕上がり品質
3Dプリントの市場動向
3D印刷サービスがより簡単に利用できるようになると、3D印刷の価格が下がる可能性があります。Azul 3Dの「ハイエリアラピッドプリンティングテクノロジー」は革新的なSLA手法ですが、一度にベッド全体のレイヤーを印刷できます。ただし、市場に出るまでには少し時間がかかります。
射出成形
射出成形は業界で最も一般的な大量生産方法であり、何千もの製品を製造する場合に最適です。あなたがあなたの周りのプラスチックで作られた製品を見ているなら、それはおそらく射出成形によって作られています。最初の製品を製造するには多くの時間とお金がかかりますが、それが完了すると、非常に安い価格で1日に数百または数千もの製品を製造できます。
射出成形のプロセスはどのように流れますか？
製品設計→工具設計（金型設計）→試運転→量産→後処理
1.まず、3D印刷の場合と同じように、自分で、またはプロのCADデザイナーを通じて製品の設計を行います。
2.次に、材料の選択、数量、仕上げの種類などの他の詳細とともに、製品設計をツール設計者（主に射出成形サービスプロバイダー）に渡します。サービスプロバイダーは、ツール（つまり、金型）を設計し、製品の設計と必要な仕様に従って、部品のマッチング、金型の流れ、およびその他すべてのパラメーターを分析します。
準備ができたら、サービスプロバイダーは試運転を行い、必要に応じて修正を行います。最後に、彼は大量生産に進みます。後処理には、フラッシュとゲートの取り外しや研磨などのアクションが含まれます。
金型/ツールは、製造するオブジェクトのネガティブ/反対のプロファイルを持つ金属ブロックです。コアブロックとキャビティブロック、および冷却システム、エジェクタピンなどの他の支持部品で構成されています。射出成形の過程で、加熱されたプラスチックがキャビティ内を流れて冷却されます。その後、部品は自動的に排出され、フラッシュとゲートの取り外しや研磨などの後処理が行われます。
射出成形で使用される材料
市販のプラスチック材料のほとんどは、射出成形に使用できます。
したがって、完成品の特性は、選択した材料の特性になります。
例：透明製品にはポリカーボネートとポリスチレン、食品グレードのプラスチック材料にはポリプロピレン（PP&PET）、高耐熱性にはポリエーテルイミド（PEI）が適しています。
ポリウレタンやシリコーンゴムなどの柔軟な材料に関しては、射出成形の概念は少し異なります。材料ごとに製造コストが異なります。金型は、プラスチックの特定の材料用に設計されています。特定の材料用に設計されたツール/モールドは、各材料の収縮方法が異なるため、異なる材料には役立たない場合があります。 したがって、設計段階で材料を決定します。
工具または金型には寿命があります。ツールの材料とコストは、作成する製品の推定数によって異なります。工具の最小寿命は約5000個です。 したがって、初期段階で量を公正に見積もります。
製品の仕上げや複雑さに基づいて、多くの要因が関係します-たとえば-
非常に高品質が必要な場合、ツールの設計にはコストを追加する特定の機能が含まれます。
従来の工具製造を困難にする非常に複雑な構造がある場合、工具メーカーは従来とは異なる方法を使用し、コストを増加させます。
必要なのは、デザイン、数量、仕上げ、素材など、必要なものを明確にすることだけです。
射出成形のコスト考慮
調整の問題を回避するために、ツールの設計から製品の製造まで、エンドツーエンドのソリューションを提供するサービスプロバイダーに相談してください。サービスプロバイダーは、設計、数量、材料、および仕上げの要件に従って、すべての要素を処理します。
コスト構造については、2つの方法があります。コスト構造の違いを分析するために、例としてIRデジタル温度計を取り上げます。
ツールの設計とツールの製造には個別のコストがかかり、製品の製造にはユニットあたりのコストが個別にかかります。これには、材料費、機械費、人件費などが含まれます。そして、彼は製品の料金を別途請求します。この場合、かなりの初期固定費（例：1〜2ラックインドルピー）とユニットあたりの製品コスト（例：10〜50インドルピー）が発生します。
製品の製造コストと工具コストの両方を含む、単位完成品あたり。この場合、ツールの設計と製造の固定初期コストは、製品の数量全体に分配されます。例：このコスト（例：2 lac INR）は、製品の製造コスト（例：20 INR）に加えて、注文した合計数量（5000個）に分配されます。
したがって、200000インドルピー/ 5000ユニット= 40インドルピー（工具コスト）+ 20インドルピー（製品コスト）= 60インドルピー（総コスト）
このコスト構造により、初期工具コストの負担が軽減され、ケーシングのコストが変動します。
成形の利点
- 大量の製品に最適
- 良好な仕上げ-光沢仕上げまたはマット仕上げ
- 幅広い素材の選択
成形のデメリット
- 高い初期時間とコスト
ボーナストピック
製品を主流の市場に投入する場合、特定の侵入保護および衝撃保護を備えた製品を設計および製造する必要がある場合があります。これは、製品の信頼性を顧客に効果的に伝えるためです。
IP定格： IP（または「侵入保護」）定格は、異物（工具、汚れなど）や湿気からの侵入に対する電気エンクロージャのシーリング効果のレベルを定義するために使用される国際規格です。
IKレーティング
IK定格は、外部の機械的衝撃に対して電気エンクロージャによって提供される保護の程度を示します。IK評価尺度は、ジュール（J）で測定される衝撃エネルギーレベルに抵抗するエンクロージャーの能力を識別します。