電子機器筐体の最適な製造プロセスの選択

電気は強力でありながら繊細な力であり、現代社会の鍵となっています。人はいつでも、携帯電話からスマートウォッチ、救命医療機器まで、複数の電子機器を同時に身に着けたり、操作したりする可能性があります。消費者はこれらのデバイスを当然のことと思っているかもしれませんが、電気回路を保護するさまざまな筐体と、それらの機能を保証する配線の設計には多大な労力が費やされています。

これらの電子機器はデリケートな性質を持っているため、回路や配線を損傷から保護するために、ある種の筐体またはケージ内に収納する必要があります。これらのエンクロージャは、化学物質、ほこり、湿気、およびその他の環境要素が電子機器に混入するのを防ぐだけでなく、エンドユーザーを感電や潜在的な火災から保護する役割も果たします。通常、筐体は消費者が目にするデバイスの唯一の部分です。

電子機器の筐体は、電話やコンピューターの筐体から電力や通信システムの保護筐体まで、さまざまな形状とサイズを取り、特定の作業に最適な特定の製造方法は、材料の選択、価格など、さまざまな要因によって異なります。ポイント、生産量、デザインの考慮事項。

製品チームが知っておくべきことは次のとおりです。

電子機器筐体の主要な材料選択に関する考慮事項

電子機器筐体の設計プロセスは「リバース エンジニアリング」する必要があります。設計者とエンジニアは、最終用途の重要な要件について知っていることを使用して、設計、材料の選択、および製造方法の選択を知らせることができます。

作業に最適な材料の選択は、主に、エンクロージャがストレスや環境摩耗にさらされる程度によって決まります。たとえば、自転車の速度計のハウジングには、デバイスの誤動作を防ぐために、雨、汚れ、絶え間ない激しい振動に耐えることができる必要があるという厳しい材料要求があります。対照的に、グラフ電卓は大量の物理的摩耗にさらされる可能性がはるかに低く、エンクロージャの実行可能な材料のプールを大幅に拡大できます.

一部の電子機器には木材やアクリル素材が使用されている場合がありますが (たとえば、レコード プレーヤーやハンドヘルド ゲーム デバイス)、家庭用電化製品の筐体の大部分は硬質プラスチックまたは金属で作られています。金属製の筐体は、プラスチック製の筐体よりも強度と耐久性に優れている傾向があり、通常はアルミニウムやカーボン、亜鉛メッキ、またはステンレス鋼で作られています。金属材料の重要な利点の 1 つは、それらが導電性であることです。これは、送受信される電磁干渉と無線周波数を打ち消すのに役立ちます。金属製の筐体は、耐衝撃性を提供するために電気的に接地する必要があります。

一方、プラスチック筐体は一般に軽量で製造コストが低く、一部のエンジニアリング熱可塑性樹脂は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属よりも高い強度を提供できます。それらは非導電性でもあります。つまり、通電中のワイヤーがエンクロージャーの内側に接触しても感電の危険が生じず、回路保護システムをトリガーしません。プラスチック筐体に導電性表面コーティングが必要な場合は、ポストプロダクションで追加できますが、追加の時間、材料、労力により部品あたりのコストが増加します.

金属筐体とは異なり、プラスチック筐体は発熱しません。最終用途を考えるとき、金属はプラスチック片よりもはるかに熱くなることを覚えておくことが重要です。エンクロージャー内の電気部品が材料に影響を与えるほどの熱を発生する場合は、プラスチック製のエンクロージャーを選択する方が一般的に安全なオプションです。人間は、金属製のシェルよりもプラスチック製のシェルの方がはるかに簡単に拾うことができます.

多くの熱可塑性樹脂 (ポリプロピレンが一般的な例の 1 つ) は非常に耐湿性がありますが、紫外線に長時間さらされると劣化します。ただし、この影響は、エンクロージャーの材料に UV 安定剤を組み込むか、エンクロージャーの表面を塗料または別の UV 耐性仕上げで覆うことによって軽減できます。場合によっては、剛性の低いプラスチックの柔軟性とゴムのような性質により、パーツの耐久性が向上したり、防水シールが提供されたりします。

電子機器筐体の一般的な製造方法

最終的には、特定の電子機器筐体の材料の選択によって、最も効率的な製造方法が決まります。最も一般的な方法には次のようなものがあります:

1. CNC 加工

CNC 機械加工は、デジタル CAD ファイルを使用して、「ワークピース」または「ブランク」と呼ばれる原材料のブロックから部品を成形する際にツールを指示する、用途の広いサブトラクティブ製造プロセスです。このプロセスは非常に再現性が高く、つまり、エンジニアは同じ設計ファイルを使用して、複数のマシンで部品の同一のコピーを同時に作成でき、プラスチックと金属の両方の筐体を作成するために使用できます。

他の製造方法は比較的単純なハウジングの作成に限定されていますが、CNC 機械加工では、より複雑な幾何学的形状を部品設計に組み込むことができると同時に、優れた部品公差を実現できます。 CNC 機械加工を採用するもう 1 つの利点は、単一の金属ワークピースから機械加工されたエンクロージャに開いた継ぎ目が表示されず、きれいで視覚的に魅力的な製品を作成することです。ただし、工場で材料のブロックを砲撃することは、最終製品で最終的に使用するよりも多くの材料を支払う可能性が高いため、費用対効果の高いオプションではない可能性があります.

2.板金加工

板金加工は、電子機器筐体を製造するための経済的かつ効率的な手段です。通常、これらのエンクロージャーは、CNC 機械加工された対応するエンクロージャーよりも材料費が大幅に低くなります。これは、シートをわずか 3 回曲げるだけで、面が開いたハウジングに変換できるためです。

デスクトップ コンピューターのケースや多くの屋外用電子機器のエンクロージャーは、板金加工によって作られたエンクロージャーの一般的な例であり、美的価値の欠如を耐久性で補っています。板金加工に関連する初期工具コストは高くなる可能性がありますが、部品あたりのコストは生産量が増加するにつれて急速に減少します。

3.射出成形

射出成形プロセスは、耐久性のある金型に溶融プラスチックを高速で繰り返し充填することにより、同一部品の大量生産を可能にします。メーカーは、この方法を使用して、ゲーム コントローラー、電子キー、キオスク ディスプレイ、およびその他の多くの製品で使用されるものなど、剛性または非剛性のプラスチックから単純な筐体を作成します。

ツーリング時間と費用は、射出成形エンクロージャのリード タイムと初期オーバーヘッドを増加させますが、部品を大量に生産すると、非常に費用対効果が高くなります。射出成形と同様のプロセスであるインサート成形により、電子機器を筐体内にしっかりと埋め込んで保護を強化することもできます。

4. 3D プリント

3D プリンティングまたは付加製造では​​、CAD ファイルを使用して、一度に 1 層の材料で部品を作成します。これにより、多くの場合、複数部品のアセンブリを 1 つの部品に凝縮できます。 3D プリントにより、幾何学的な自由度が高まり、他の方法では製造が非常に困難または不可能な湾曲した内部チャネルなどの機能を追加できます。

さらに、3D プリントにより、電子機器をケーシング内に完全に収納できるため、多くの場合、追加の組み立てが不要になります。通常、大量生産には適していませんが、アディティブ プロセスは、プロトタイピングや少量から中量の生産に効果的で手頃な価格です。金属とプラスチックの両方のコンポーネントを 3D プリントできます。

優れた品質の電子機器筐体の製造

デジタル技術が日常生活に浸透するにつれて、電子機器の機能を長期間維持することがこれまで以上に重要になっています。電子機器の筐体は重要な保護を提供しますが、エンジニアと製品チームは、材料の選択と部品の設計を最適化して最大のメリットを提供できるようにする必要があります。

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