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Escolhendo o melhor processo de fabricação para gabinetes eletrônicos




A eletricidade é uma força poderosa, porém delicada, que é a chave para o nosso mundo moderno. A qualquer momento, uma pessoa pode usar ou interagir com vários eletrônicos ao mesmo tempo, de telefones celulares a smartwatches e dispositivos médicos que salvam vidas. Embora os consumidores possam considerar esses dispositivos como garantidos, uma enorme quantidade de trabalho é necessária para projetar os vários gabinetes que protegem os circuitos elétricos e a fiação que garantem sua funcionalidade.

A natureza delicada desses eletrônicos geralmente exige que eles sejam alojados em algum tipo de gabinete ou gaiola para proteger seus circuitos e fiação contra danos. Esses gabinetes servem não apenas para evitar que produtos químicos, poeira, umidade e outros elementos ambientais adulterem os componentes eletrônicos, mas também protegem os usuários finais contra choques elétricos e possíveis incêndios. Normalmente, o gabinete é a única parte do dispositivo que o consumidor vê.

Os gabinetes eletrônicos têm uma ampla variedade de formas e tamanhos - de gabinetes de telefone e computador a gabinetes de proteção para sistemas de energia e telecomunicações - e o método de fabricação específico mais adequado para um trabalho específico dependerá de vários fatores, incluindo seleção de material, preço ponto, volume de produção e considerações de design.

Veja o que as equipes de produto precisam saber.

Considerações importantes sobre a seleção de materiais para gabinetes eletrônicos


O processo de projeto para gabinetes eletrônicos deve ser “engenharia reversa” – projetistas e engenheiros podem trabalhar para trás, usando o que sabem sobre os requisitos críticos para a aplicação final para informar o projeto, a seleção de materiais e a escolha do método de fabricação.

A seleção dos materiais mais adequados para o trabalho será determinada, em grande parte, pelo grau em que o invólucro será submetido a estresse e desgaste ambiental. A carcaça de um velocímetro de bicicleta, por exemplo, tem exigências rígidas de material:precisa resistir à chuva, sujeira e vibrações intensas e constantes para evitar o mau funcionamento do aparelho. Em contraste, uma calculadora gráfica tem muito menos probabilidade de ser exposta a grandes quantidades de desgaste físico, o que pode expandir significativamente o conjunto de materiais viáveis ​​para o gabinete.

Enquanto alguns eletrônicos podem apresentar materiais de madeira ou acrílico (toca-discos ou dispositivos de jogos portáteis, por exemplo), a grande maioria dos gabinetes de eletrônicos de consumo serão feitos de plásticos rígidos ou metais. Os gabinetes de metal tendem a ser mais fortes e duráveis ​​do que seus equivalentes de plástico e geralmente são feitos de alumínio ou carbono, galvanizado ou aço inoxidável. Uma vantagem significativa dos materiais metálicos é que eles são eletricamente condutores, o que ajuda a negar a interferência eletromagnética de entrada e saída e as frequências de rádio. Os gabinetes de metal devem ser eletricamente aterrados para fornecer resistência a choques.

Por outro lado, os invólucros de plástico são geralmente mais leves e menos caros de fabricar, e alguns termoplásticos de engenharia podem até fornecer maior resistência do que metais como alumínio, ligas de alumínio e ligas de magnésio. Eles também são não condutores – o que significa que os fios energizados não criam riscos de choque se entrarem em contato com o interior do gabinete – e não acionarão os sistemas de proteção do circuito. Se for necessário um revestimento de superfície condutor para um invólucro de plástico, um pode ser adicionado na pós-produção, embora o tempo, os materiais e a mão de obra adicionais aumentem o custo por peça.

Ao contrário dos invólucros de metal, os invólucros de plástico não geram calor. Ao pensar em aplicações de uso final, é importante lembrar que os metais ficarão significativamente mais quentes do que um pedaço de plástico. Se os componentes elétricos dentro do gabinete gerarem calor suficiente para impactar o material, optar por um gabinete de plástico geralmente será a opção mais segura; os humanos pegariam muito mais facilmente uma concha de plástico do que uma de metal.

Muitos termoplásticos – o polipropileno é um exemplo comum – são extremamente resistentes à umidade, mas se degradam quando expostos à luz ultravioleta por períodos prolongados. No entanto, esse efeito pode ser mitigado incorporando estabilizadores UV no material do gabinete ou cobrindo a superfície do gabinete com tinta ou outro acabamento resistente a UV. Em alguns casos, a flexibilidade e as qualidades semelhantes à borracha de plásticos menos rígidos podem melhorar a durabilidade da peça ou fornecer vedações à prova d'água.

Métodos comuns para fabricação de gabinetes eletrônicos


Em última análise, a seleção do material para um gabinete eletrônico específico determinará qual método de fabricação é mais eficiente. Alguns dos métodos mais comuns incluem o seguinte:

1. Usinagem CNC


A usinagem CNC é um processo de fabricação versátil e subtrativo que usa arquivos CAD digitais para direcionar as ferramentas na modelagem de uma peça a partir de um bloco de matéria-prima chamado “peça de trabalho” ou “vazio”. O processo é altamente repetível - o que significa que o mesmo arquivo de projeto permite que os engenheiros produzam cópias idênticas de uma peça simultaneamente em várias máquinas - e pode ser usado para criar gabinetes de plástico e metal.

Enquanto outros métodos de fabricação se limitam a criar caixas relativamente simples, a usinagem CNC permite que uma maior complexidade geométrica seja incorporada ao projeto da peça, ao mesmo tempo em que fornece tolerâncias de superpeças. Outra vantagem de empregar usinagem CNC é que os gabinetes usinados a partir de uma única peça de metal não exibirão costuras abertas, criando um produto limpo e visualmente atraente. No entanto, descascar um bloco de material em uma usina pode não ser uma opção econômica, pois você provavelmente está pagando por mais material do que o que acabaria usando no produto final.

2. Fabricação de chapas metálicas


A fabricação de chapas metálicas é um meio econômico e eficiente para produzir gabinetes eletrônicos. Normalmente, esses invólucros têm custos de material significativamente menores do que seus equivalentes usinados em CNC, em parte porque com apenas três dobras, uma chapa pode ser transformada em um invólucro de face aberta.

Os gabinetes de computadores de mesa e muitos gabinetes eletrônicos externos são exemplos comuns de gabinetes feitos por meio de fabricação de chapas metálicas, e o que lhes falta em valor estético compensa em durabilidade. Os custos iniciais de ferramentas associados à fabricação de chapas metálicas podem ser altos, mas o custo por peça diminui rapidamente à medida que o volume de produção aumenta.

3. Moldagem por injeção


O processo de moldagem por injeção envolve o enchimento repetido e rápido de moldes de metal duráveis ​​com plástico fundido, permitindo assim a produção em grande volume de peças idênticas. Os fabricantes costumam usar esse método para criar caixas simples de plásticos rígidos ou não rígidos, como os usados ​​em controladores de jogos, chaves eletrônicas, displays de quiosques e muitos outros produtos.

O tempo e as despesas com ferramentas aumentam o lead time e a sobrecarga inicial para gabinetes moldados por injeção, mas as peças se tornam incrivelmente econômicas quando produzidas em grandes volumes. A moldagem por inserção, um processo semelhante à moldagem por injeção, também permite que os componentes eletrônicos sejam incorporados firmemente em um gabinete para proteção adicional.

4. Impressão 3D


A impressão 3D, ou manufatura aditiva, usa arquivos CAD para criar peças em uma camada de material por vez, o que geralmente permite que montagens de várias peças sejam condensadas em peças únicas. A impressão 3D garante maior liberdade geométrica – permitindo a adição de recursos como canais internos curvos que são extremamente difíceis ou impossíveis de produzir por outros métodos.

Além disso, a impressão 3D permite que os eletrônicos sejam totalmente fechados dentro de seus invólucros, o que geralmente elimina a necessidade de montagem adicional. Geralmente não adequados para produção de grande volume, os processos aditivos são eficazes e acessíveis para prototipagem e execuções de pequeno a médio volume. Ambos os componentes de metal e plástico podem ser impressos em 3D.

Fabricar gabinetes eletrônicos de qualidade superior


À medida que as tecnologias digitais se tornam cada vez mais arraigadas na vida cotidiana, manter a funcionalidade de longo prazo dos dispositivos eletrônicos se torna mais importante do que nunca. Os gabinetes eletrônicos fornecem proteção crítica, mas os engenheiros e as equipes de produtos precisam garantir que a escolha do material e o design das peças sejam otimizados para oferecer o máximo benefício.

Escolher um parceiro de fabricação como a Fast Radius significa que você terá acesso em primeira mão às nossas décadas de experiência e conhecimento coletivo. Somos uma plataforma de fabricação digital sob demanda especializada na produção eficiente e econômica de produtos superiores. Entre em contato conosco hoje para descobrir como podemos ajudar a transformar as ideias iniciais de projeto em peças duráveis ​​e totalmente funcionais.

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