Tüketici Elektroniğinde 3D Baskı Uygulamaları: Prototipler, Özel Parçalar ve Düşük Hacimli Üretim

Bu makale, tüketici elektroniği geliştirmede 3D baskının nerede yer aldığını, hangi parçaların basılmaya değer olduğunu ve projeniz için doğru süreç ve malzemenin nasıl seçileceğini açıklamaktadır.

3D Baskı Neden Tüketici Elektroniğine Uygun?

Daha Hızlı Ürün Yinelemesi

Tüketici elektroniği sektörü hızla ilerliyor. Bir telefon aksesuarı yılın başında iyi satılabilir. Birkaç ay sonra muhafazasını yeniden tasarlamanız gerekebilir. Giyilebilir cihaz ekipleri, nihai tasarıma karar vermeden önce genellikle beş veya altı muhafaza versiyonunu inceliyor. Bu aşamada her duvar kalınlığı değişimi veya port açma ayarı, kalıp değişimi için haftalarca beklemek anlamına gelir. İlerleme kötü bir şekilde yavaşlıyor.

3D baskının kalıba ihtiyacı yok. Parçaları doğrudan CAD dosyalarından üretir. Modeli güncellersiniz, baskıya gönderirsiniz ve birkaç gün sonra revize edilmiş parçayı alırsınız. Kalıp değişimi yok, takım bekleme süresi yok.

Tüketici Elektroniğinde 3D Baskı Nerede Kullanılıyor?

Ürün Muhafazaları ve Muhafazaları

Muhafazalar, tüketici elektroniği prototiplerinde en yaygın 3D baskılı parçalardan biridir. Bunlar arasında kulaklık şarj kutuları, akıllı ev cihazı muhafazaları, uzaktan kumanda muhafazaları, sensör muhafazaları ve taşınabilir cihazlar için koruyucu kapaklar yer alır.

3D baskılı muhafazalar esas olarak aşağıdakileri doğrulamak için kullanılır:

• Boyutsal doğruluğun PCB ve iç düzen ile eşleşip eşleşmediği
• Geçmeli geçmeler, çıkıntılar ve birleşme yüzeyleri dahil olmak üzere montaj uyumu
• Görünüm oranları ve ürünün eldeki hissi

Muhafaza daha sonra enjeksiyonla kalıplanacaksa geçmeli geçmeler, çıkıntılar ve kablo yönlendirme olukları gibi son montaj özelliklerini 3D baskılı prototip tasarımında tutun. Bunları atlar ve yalnızca basitleştirilmiş bir kabuk yaparsanız, çelik kalıp yatırımlanıncaya kadar girişim sorunları çoğu zaman keşfedilmeyecektir.

Dahili Braketler ve Montaj Parçaları

Bu parçalar PCB'leri, pil paketlerini, kamera modüllerini, antenleri, sensör dizilerini veya konektörleri sabitlemek için kullanılır. Bunların çoğu ürünün içinde bulunur, bu nedenle temelde görünümün dikkate alınmasına gerek yoktur.

Tasarımda teyit edilmesi gereken önemli noktalar şunlardır:

• Montaj deliği konumları kart düzeniyle eşleşir.
• Düşme testlerinde dahili bileşenleri destekleyecek yeterli güç mevcuttur.
• Vidaların veya bastırarak takılan pimlerin takıldığı noktalardaki toleransların sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.
• Kablo yönlendirme ve ısı dağıtımı için yeterli alan bırakılır.

Bunların hepsi kalıp yapımı öncesinde 3D baskı ile doğrulanabiliyor. Proje sırasında pano düzeni değişirse braket iki gün içinde yeniden basılabilir. Aynı değişiklik bir kalıba da yapılırsa, bu işlem üç hafta sürebilir ve kalıp onarım ücreti on bin yuan'den fazlaya mal olabilir.

Yüksek performanslı tüketici elektroniği çok fazla ısı üretir. Avuç içi oyun cihazları, VR kulaklıklar, küçük bilgisayarlar ve yüksek güçlü şarj cihazlarının tümü dikkatle tasarlanmış dahili hava akışına ihtiyaç duyar. Hava kanalları, fan muhafazaları, soğutucu arayüzleri ve özel soğutma kanalları genellikle düzensiz kavisli yüzeylere, iç kavisli ve ince duvarlı yapılara sahiptir. Bunların işlenmesi pahalıdır ve bazı yapılar bu şekilde bile yapılamaz. 3D baskı, karmaşık kalıp maçaları ve yan işlemler olmadan bunları doğrudan oluşturabilir.

Düşük hacimli veya yüksek oranda özelleştirilmiş elektronikler için 3D baskı, ayrı kalıplar açmadan dahili hava akışı parçaları üretebilir. Bir ürünün farklı termal düzenlere sahip üç SKU'su varsa üç farklı hava kanalı versiyonunu ayrı ayrı yazdırabilirsiniz. Kalıp bütçesinin onlarla birlikte üç katına çıkması gerekmez.

Kapaklar, Düğmeler ve Arayüz Parçaları

Düğmeler, düğmeler, koruyucu kapaklar, port kapakları, sürgülü anahtarlar. Bu küçük parçalar sık ​​sık değişir ve kullanıcıların ürünle etkileşimini doğrudan etkiler.

3D baskı şunları değerlendirebilir:

• Dokunsal geri bildirim ve tuş hareketi.
• Çevredeki muhafazaya takın.
• USB bağlantı noktaları, ses jakları veya şarj bağlantı noktalarıyla hizalama.
• Genel ürün tasarımına göre görsel oran.
• Gerçek kullanıcı testinde kavrama hissi.

Farklı yüksekliklere, filetolara veya dokulara sahip beş düğme çeşidinin basılması, beş set minyatür kalıp ek parçasının işlenmesinden çok daha fazla zaman ve maliyet tasarrufu sağlar.

Giyilebilir Cihaz Bileşenleri

Akıllı saatler, fitness bantları, AR gözlükler, klipsli sağlık monitörleri. Bu giyilebilir elektroniklerin ortak bir özelliği var: Kullanıcıların farklı vücut şekilleri var. Büyük bir bileğe uyan kayış konektörü küçük bileğe uymayabilir. Sensör muhafazalarının cilde belirli açılardan temas etmesi gerekir.

3D baskı, ekstra kalıp yatırımı yapmadan farklı boyutlarda ve farklı ergonomik versiyonlarda test parçalarını esnek bir şekilde üretebilir. Deneme üretimi, klinik doğrulama veya bölgesel ürün çeşitleri için 50 ila 200 adet özel uyumlu parça gerekebilir. Bunların basılması, her ebat için enjeksiyon kalıpları açmaktan daha pratiktir.

Hangi Tüketici Elektroniği Parçaları 3D Baskıya Değer?

Tüm parçalar 3D baskıya uygun değildir. Aşağıdaki noktalar karar vermenize yardımcı olur.

Sık Değişen Parçalar

Parça hala tasarım revizyon aşamasındaysa, 3D baskı testi sürdürmenin en ekonomik yoludur. Her değişiklik yalnızca dosyayı günceller. Kalıbı yeniden işlemenize gerek yoktur.

Düşük Üretim Hacimli Parçalar

Sipariş adedi 20 ila 500 adet arasında olduğunda kalıp maliyeti asla geri ödenmeyebilir. 3D baskı ücreti adet bazındadır. Ön kalıp yatırımı yoktur.

Karmaşık Geometrilere Sahip Parçalar

İç kanallar, içi boş yapılar, alttan kesmeler ve kafes yapıları gibi özellikler, geleneksel işleme veya enjeksiyon kalıplamanın maliyetini ve zorluğunu büyük ölçüde artırır. Eklemeli üretim bu yapıları standart baskı sürecinde oluşturabilir.

Özelleştirme Gerektiren Parçalar

Doğru 3D Baskı Sürecini Seçmek

Görünüm Modelleri için SLA

Stereolitografi (SLA) ile yapılan parçalar pürüzsüz yüzeylere, keskin kenarlara ve yüksek detay çözünürlüğüne sahiptir. Tasarım incelemeleri, yatırımcı sunumları veya kullanıcı testleri için tüketici elektroniği prototiplerinin bitmiş ürünlere yakın görünmesi gerektiğinde SLA ilk tercihtir.

Fonksiyonel Parçalar için MJF

Multi Jet Fusion (MJF), yoğun, güçlü ve mekanik olarak tutarlı naylon parçalar üretir. İşlevsel muhafazalar, iç braketler, geçmeli geçme özellikleri ve yük taşıması gereken düşük hacimli üretim parçaları için uygundur.

Dayanıklı Naylon Parçalar için SLS

Seçici Lazer Sinterleme (SLS), parça yapmak için PA12 ve PA11 naylon tozunu kullanır. Bu parçalar darbeye, titreşime ve tekrarlanan montajlara dayanabilir. Tüketici elektroniği parçalarının düşme testlerini veya mekanik döngüyü geçmesi gerekiyorsa SLS, performansı doğrulamak için yeterli dayanıklılığı sağlayabilir.

3D Baskı ve Geleneksel Üretim Karşılaştırması

3D Baskının Maliyeti Daha Az Olduğunda

Geliştirme aşamasında, düşük hacimli üretim ve sık tasarım değişiklikleri sırasında 3D baskının maliyet avantajı çok açıktır. Kalıp yatırımı yapmadan parça başına ödeme yaparsınız. Proje yinelemelerini tamamlamak için 3D baskıyı kullanmak, kalıpları tekrar tekrar değiştirmekten toplamda çok daha az maliyetlidir.

Takımlama Hala Mantıklı Olduğunda

Tasarım tamamlandıktan sonra yıllık üretim birkaç bin hatta onbinlerce parçaya ulaştığında enjeksiyon kalıplamanın birim maliyeti 3D baskıya göre önemli ölçüde daha düşük olacaktır. Ürün iki yıldan fazla istikrarlı bir şekilde üretilirse kalıp maliyeti de kademeli olarak geri kazanılabilir.

Toplam Proje Maliyetini Düşünün

Birçok alıcı yalnızca 3D baskı ve enjeksiyon kalıplamanın birim fiyatını karşılaştırır. Bu tür bir karşılaştırma diğer maliyetleri hesaba katmaz.

3D baskı ve enjeksiyon kalıplamanın maliyetini değerlendirmek için sadece birim fiyata bakamazsınız. Ayrıca kalıp maliyetini, modifikasyon maliyetini ve teslim süresini de birlikte düşünmelisiniz. Tüm geliştirme döngüsü boyunca toplam proje maliyetini hesaplayın. Seri üretimden önceki aşamalarda 3D baskının çoğu zaman daha fazla avantajı vardır.

Tüketici Elektroniği Parçaları için Malzemeler

Prototipler için ABS Benzeri Reçine

ABS tipi reçineler serttir ve detay bakımından zengindir. Görsel prototiplere, şekil incelemesine ve sergileme modellerine uygundurlar. İşlenmesi ve boyanması kolaydır ve iyileştirilmiş bir prototipe ihtiyaç duyduğunuzda iyi bir seçimdir.

Fonksiyonel Parçalar için PA12 Naylon

PA12 naylon tüketici elektroniği parçalarında yaygın olarak uygulanabilir. Aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• Düşme testi doğrulaması için uygun, yüksek darbe direnci.
• Hafiftir, taşınabilir ve giyilebilir cihazlara uygundur.
• Yapısal braketlere uygun, yüksek mukavemet/ağırlık oranı.
• İnce duvarlar ve geçmeli geçmeler gibi karmaşık geometrilerle uyumludur.

Muhafazalar, braketler, hava kanalları, konektörler ve montaj klipslerinin tamamında sıklıkla bu malzeme kullanılır.

Özel Koşullar için Yüksek Performanslı Malzemeler

Bazı tüketici elektronikleri nispeten zorlu ortamlarda çalışır. Dış mekan sensörlerinin UV ışınlarına ve neme dayanıklı olması gerekir, araç içi cihazların termal döngülerden geçmesi ve endüstriyel el tipi tarayıcıların kimyasallara dayanıklı olması gerekir.

Bu tür ürünlerin malzeme seçiminde gerçek kullanım koşullarından başlamalı ve sıcaklık aralığını, kimyasal maruziyeti, mekanik gerilimi ve mevzuat gerekliliklerini hesaba katmalısınız.

Tüketici Elektroniği Parçaları için Yüzey İşlem

Daha İyi Görünüm için Pürüzsüzleştirme

3D baskılı parçaların orijinal yüzeyinde katman çizgileri bulunur. Tüketiciye yönelik parçalar için zımparalama, buharla düzeltme veya kumlama gibi son işlemler, yüzeyi üretim kalitesine yakın hale getirebilir. Kullanıcı testleri veya müşteri incelemeleri için kullanılan prototiplerin bu adıma daha da fazla ihtiyacı vardır.

Marka Görünümü için Boyama

Özel boyama, 3D baskılı parçalara marka görselleriyle eşleşen bir görünüm kazandırabilir. Seçenekler şunları içerir:

• Pantone veya RAL renk kartlarına göre özel renk uyumu
• Mat, saten veya parlak yüzeyler
• Üst düzey el cihazları için yumuşak dokunuşlu kaplama
• Tasarım değerlendirmesi için çok renkli şemalar

Metin ve Logo Sonlandırma

Lazer gravür, tampon baskı ve serigrafi baskı gibi çok sayıda markalama süreci, logolar, düzenleyici metinler, sertifikalar vb. uygulayarak 3D baskı parçalarının markalanmasına yardımcı olabilir.

Prototiplerin veya düşük hacimli ürünlerin ticari fuarlarda, kitlesel fonlama etkinliklerinde veya perakende pilot uygulamalarında tam bir marka imajıyla görünmesi gerektiğinde, bu işlemler bitmiş parçaların üretim parçalarına yakın görünmesini sağlayabilir.

Son düşünce

Xunjie, tüketici elektroniği ekiplerini erken konsept prototipleme aşamasından kalıp piyasaya sürülmeden önce geçiş üretimine kadar destekliyor. Tam işlem sonrası ve yüzey bitirme yetenekleriyle SLA, MJF, SLS ve reçine baskı sağlıyoruz.

Yeni bir ürün geliştiriyorsanız ve hızlı bir şekilde güvenilir parçalara ihtiyacınız varsa CAD dosyalarını göndererek fiyat teklifi alabilirsiniz. Özel ihtiyaçlarınıza göre uygun süreç ve malzemeleri önereceğiz.

SSS

1、 3D baskı iplikler ve geçmeli geçmeler gibi yapılar yapabilir mi? Kırılgan mı olacaklar?

Evet, olabilir ve artık oldukça yaygın. Örneğin, tüketici elektroniği muhafazalarındaki vida başlıkları, geçmeli bağlantılar ve pil kapağı klipslerinin tümü doğrudan yazdırılabilir. Naylon veya sertleştirilmiş reçine kullanırsanız, dayanıklılık tekrarlanan montaj ve sökme işlemleri için yeterlidir. Ancak dişler için genellikle metal uçların veya kendinden kılavuzlu vidaların kullanılması tavsiye edilir, çünkü doğrudan basılan ince dişler kolayca aşınır.

2、 Tüketici elektroniğindeki şeffaf ışık kılavuzları veya lamba kapakları 3D baskı ile yapılabilir mi?

Evet. Şeffaf reçine ve şeffaf PC malzemeleri bulunmaktadır. Baskıdan sonra bunları zımparalayıp cilalayabilir veya şeffaf kaplama püskürtebilirsiniz. Işık geçirgenliği oldukça iyidir. Prototip doğrulaması için tamamen yeterlidir. Ancak son üretim parçalarını yapmak istiyorsanız şeffaflık ve optik tekdüzelik, enjeksiyonla kalıplanmış parçalara kıyasla hala hafif bir boşluğa sahiptir. Küçük toplu özelleştirme kabul edilebilir. Büyük partiler için tartmanız gerekir.

3、 3D baskıya pek uygun olmayan tüketici elektroniği parçaları var mı?

Evet. Örneğin, yüksek aşınma direnci veya yüksek iletkenlik gerektiren parçalar, büyük, yüksek mukavemetli muhafazalar ve ultra ince esnek konektörler. Bunların prototipleri için 3 boyutlu baskı kullanmak sorun değil. Ancak bunu doğrudan küçük seri üretim için kullanmak uygun maliyetli olmayabilir veya performans gereksinimleri karşılamayabilir. Ayrıca bazı standart arayüzler ve yüksek hızda dönen parçalar da vardır. Bunlar için geleneksel süreçler daha olgundur. Genellikle değerlendirme sırasında, daha sonra montaj sorunları yaşamamak için, hangi parçaların baskı için tavsiye edilmediğini doğrudan müşteriye bildiririz.

4、 3D baskılı muhafaza doğrudan devre kartına sığabilir mi? Vida delikleri ve yerleştirme direkleri yeterince doğru mu?

Yapılabilir. PCB yerleştirme direkleri, vida başlıkları ve yuvalar gibi şeyler için tasarım sırasında yaklaşık 0,2 milimetrelik bir montaj açıklığı ayırırsanız, basılı parça temel olarak doğrudan monte edilebilir. Birkaç delik biraz sıkıysa, onlara biraz rötuş yapmak için bir dosya kullanabilirsiniz. Baskı sonrası parçaların uymaması sorununu önlemek için genellikle baskıdan önce montaj boyutlarını sizin için kontrol ediyoruz.