Elegir el Mejor Proceso de Fabricación para Recintos Electrónicos Personalizados

Los dispositivos electrónicos están en todas partes, desde teléfonos inteligentes y portátiles para consumidores hasta sofisticados dispositivos médicos, controles de vuelo críticos de aeronaves, así como sistemas de seguridad, rendimiento y entretenimiento en vehículos eléctricos y de otro tipo.

A pesar de sus aplicaciones muy variadas, muchos dispositivos electrónicos tienen al menos una cosa en común: las placas de circuito y otros componentes que los hacen funcionar están todos en un recinto.

Un recinto diseñado a medida puede ayudar a que un producto de electrónica de consumo y computación destaque frente a competidores estandarizados. Otros recintos ofrecen beneficios más prácticos, como proteger equipos industriales y de otro tipo de la humedad, el calor o los productos químicos, entre otros peligros.

Hay varios procesos de fabricación disponibles para crear un recinto que cumpla con los requisitos de rendimiento y estética que la mayoría de los dispositivos electrónicos necesitan. Estos servicios pueden llevar un proyecto desde el prototipado hasta la producción de bajo volumen, acelerando el tiempo de comercialización y generando ahorros a lo largo del tiempo.

Esta introducción cubre las ventajas y desventajas de cada proceso para fabricar recintos, incluyendo consideraciones de diseño, opciones de materiales y ensamblaje, y técnicas de fabricación avanzadas.

Este recinto de plástico moldeado es en realidad un ensamblaje de varias piezas.

Moldeo por Inyección

El moldeo por inyección de plástico produce piezas fuertes y duraderas. Eso lo convierte en una buena opción para dispositivos médicos y otros dispositivos portátiles pequeños como mandos a distancia, bases para portátiles y piezas para carcasas de teléfonos inteligentes. Los acabados van desde casi brillantes hasta mate. También puede obtener piezas transparentes para botones, lentes o guías de luz. Dependiendo de sus geometrías, las piezas más grandes pueden ser difíciles de fabricar internamente y podrían ser más adecuadas para nuestra red de fabricación Hubs.

Las piezas de plástico moldeado ofrecen una opción ligera para el diseño de recintos.

El proceso de moldeo por inyección de prototipos entrega piezas en días, ayudando a reducir los ciclos de desarrollo de productos en semanas, a veces meses. Prototipar de esta manera puede ser más costoso al iterar antes de la producción, pero también puede servir como puente hacia la producción. A medida que los clientes buscan mayores volúmenes de piezas, nuestro proceso de fabricación a demanda ofrece disparos ilimitados desde cada molde.

Los fresos de extremo redondos de mecanizado CNC crean los moldes de aluminio que producen piezas moldeadas por inyección, por lo que los diseños deben incluir un radio o cierta cantidad de redondeo donde los fondos de las piezas se encuentran con las paredes y en la parte superior de las paredes. El análisis de diseño para fabricabilidad de Protolabs puede identificar dónde están los radios en una pieza. La revisión de diseño estándar también evalúa el espesor de pared, donde la consistencia mejora el flujo del plástico en el molde para producir una pieza de alta calidad. Las acciones laterales crearán agujeros para conectores o fuentes de alimentación.

Las mezclas ABS/PC y nailon con carga de vidrio se encuentran entre los materiales que ofrecen la mejor durabilidad en piezas moldeadas por inyección.

Un estuche para instrumento médico u otro recinto que se une a una pieza de acoplamiento con tornillos o pernos es candidato para el moldeo con inserciones, un proceso de fabricación avanzado en el que se colocan inserciones roscadas de metal en el molde antes de la inyección de plástico. Otro proceso avanzado, el sobremoldeo, implica moldear un componente de plástico blando o caucho de silicona líquido sobre una pieza de plástico duro ya moldeada, o sustrato. Las dos piezas se unen química o mecánicamente de forma permanente.

El plazo de entrega para piezas moldeadas por inyección es generalmente de 15 días.

La chapa metálica es una opción popular para recintos y ofrece una variedad de características potenciales, como bridas, ranuras y agujeros para tornillos con avellanado.

Fabricación de Chapa Metálica

El proceso de referencia para fabricar recintos para piezas de computadora, cajas de paneles y barras colectoras electrónicas es la fabricación de chapa metálica. Los recintos o piezas de chapa metálica se cortan a partir de una pieza delgada y plana de metal, se doblan en forma con una plegadora o dobladora y, a veces, se sueldan. Los agujeros para cables o rejillas para ventilación se cortan con láser de la chapa antes de comenzar el doblado. Aunque son ligeros, los recintos metálicos son altamente duraderos y el material suele ser asequible.

Los diseños probablemente tienen que ser menos complejos debido a las limitaciones y preocupaciones de seguridad involucradas en el doblado manual de una pieza de metal. Con menos opciones de materiales que en otros procesos, la mayoría de los recintos de chapa metálica están hechos de aluminio o acero inoxidable.

Disponemos de miles de opciones de herrajes para chapa metálica para integrar tuercas, pasadores, espárragos y otros conectores, o separadores roscados o sin rosca para proporcionar espacio entre piezas conectadas.

El recubrimiento en polvo —como una pintura seca que se aplica y hornea sobre cualquier metal eléctricamente conductor— es un acabado popular para recintos metálicos. Es más rápido, barato y duradero que la pintura, especialmente en exteriores. Además, queda genial.

Con un recinto tipo caja, pequeñas muescas o alivios de curvatura pueden evitar que el metal se abombe hacia afuera dejando un ligero hueco donde se unen dos bridas. O bien, esas áreas pueden pulirse, soldarse y recubrirse en polvo para que parezca una pieza sólida. Dos características de diseño a considerar si desea eliminar bordes afilados en piezas de recintos de chapa metálica son un radio —o esquina redondeada— o una esquina biselada/angulada conocida como chaflán.

Un cliente puede necesitar solo un pequeño número de recintos de chapa metálica. Pero una vez que la configuración está en marcha para producirlos, fabricar más costará menos. Las piezas pueden estar disponibles en tan solo tres días hábiles, pero el recubrimiento en polvo, la instalación de herrajes y la soldadura pueden añadir uno o dos días más.

Un fresa mecaniza un recinto.

Mecanizado CNC

La velocidad es la principal razón para usar mecanizado CNC para fabricar recintos electrónicos, con piezas listas en uno a tres días hábiles. También puede mecanizar diseños más complejos, pero podrían tardar un poco más en producirse. Las piezas mecanizadas son duraderas y nuestro proceso de mecanizado CNC utiliza la mayoría de los plásticos disponibles para moldeo por inyección y la mayoría de los metales usados en fabricación de chapa metálica.

La mayoría de los recintos mecanizados son piezas únicas para crear una pieza de repuesto especializada o prototipar un nuevo diseño. Debido a que el mecanizado es un proceso sustractivo —cortar la pieza o recinto a partir de un bloque de material— es algo más costoso. Para pedidos de 150 o más piezas, optar por fabricación de chapa metálica o moldeo por inyección puede ser más barato a largo plazo.

Las piezas de plástico se entregan tal como salen del fresado, por lo que pueden ser visibles algunas marcas de herramienta. Las piezas de metal pueden granallarse para tener un acabado mate. Las piezas de metal también pueden anodizarse o recubrirse químicamente para protegerlas de la corrosión.

La impresión 3D ofrece recintos altamente personalizados hechos de materiales duraderos.

Impresión 3D

La estereolitografía (SLA), el sinterizado selectivo por láser (SLS) y la fusión multi-jet (MJF) son los principales procesos industriales de impresión 3D utilizados para fabricar recintos para productos electrónicos de consumo y equipos industriales. Los tres pueden producir prototipos o piezas de uso final en tan solo un día.

La estereolitografía utiliza un láser ultravioleta que dibuja sobre la superficie de una resina termoestable líquida para construir piezas usando miles de capas de material. Esto resulta en un acabado de superficie suave. Crea modelos conceptuales, prototipos cosméticos y piezas complejas con geometrías intrincadas. Al prototipar, los diseñadores pueden hacer imprimir un recinto transparente para ver cómo encajarán las placas de circuito y otros componentes. Algunos prototipos de recintos electrónicos prueban el flujo de aire incluyendo pequeños bloques que representan transistores y otros componentes, enviando humo a la caja para ver cómo circula. Al igual que con el moldeo por inyección, también se pueden imprimir piezas funcionalmente transparentes para botones, lentes o guías de luz.

SLS y MJF son capaces de imprimir recintos duraderos con propiedades de resistencia química y térmica.

Aunque tanto SLS como MJF producen recintos de nailon robustos y duraderos, difieren ligeramente en cómo se procesan los materiales. El sinterizado selectivo por láser usa un láser CO2 controlado por computadora para fusionar capas de materiales en polvo desde abajo hacia arriba. Multi Jet Fusion aplica selectivamente agentes de fusión y detalle sobre una cama de polvo de nailon, usando elementos calefactores para fusionar capas y formar un componente sólido. Ambos procesos resultan en un acabado texturizado, muy similar al tejido de vaqueros. La mayoría de las opciones de material para SLS y MJF (tanto con carga como sin carga) ofrecen propiedades de resistencia química y térmica, lo que los convierte en candidatos ideales para recintos de uso final. Además, estos materiales pueden producir piezas con flexibilidad, como bisagras vivas o características de encaje, lo que los hace ideales para recintos de una sola pieza que requieren conexiones seguras.

El sinterizado selectivo por láser y Multi Jet Fusion son ideales para producción de bajo volumen. Esto podrían ser cientos de piezas, aunque los pedidos para recintos más pequeños pueden fácilmente llegar a miles. Las tecnologías de cama de polvo de nailon son algunos de los procesos de impresión 3D más rápidos, por lo que generalmente tienen el precio por pieza más bajo, especialmente en cantidades mayores.