Considérations clés de conception et options de personnalisation pour vos boîtiers en tôle
Quelle est la première chose que vos clients voient lorsqu’ils regardent vos produits ? Ce n’est pas ce qu’il y a à l’intérieur. C’est probablement l’enclos, et cette première impression en dit long sur la façon dont vous souhaitez que votre produit soit perçu par les clients. Un enclos esthétiquement agréable montre que vous avez beaucoup réfléchi à l’apparence du produit dans l’espace de votre client.
Mais les enclos ne sont pas que des régis visuels. Les enclos sont fonctionnels. Ils sont comme un exosquelette robuste qui protège tout ce qui est vital à l’intérieur (comme l’électronique de précision), empêchant la poussière, la saleté et l’humidité corrosive de s’infiltrer dans les espaces intérieurs. Ils peuvent fournir une structure qui place les pièces en toute sécurité à des endroits stratégiques et une ventilation indispensable. Certains incluent des éléments internes capables de maintenir en place les composants d’assemblage.
Une considération avant de commencer à concevoir un boîtier est de bien regarder ce qui doit y entrer. Personne ne veut d’une boîte géante contenant un petit nombre de composants. De la même façon, entasser des composants dans un petit espace peut paraître désordonné et, selon vos besoins de ventilation, entraîner des problèmes de refroidissement. Un peu de réflexion vous permettra d’obtenir la bonne taille d’enceinte.
Ensuite, réfléchissez aux choix de fabrication. Si vous regardez autour de vous, vous verrez que presque tous les produits d’électronique grand public, médicaux ou aérospatial utilisent la tôle pour les boîtiers. Il est facile de comprendre pourquoi. Les boîtiers en tôle peuvent être fabriqués rapidement (parfois en aussi peu que 3 jours), à moindre coût, et avec un aspect allant du rustique au très finit. C’est aussi pourquoi la tôle est un choix idéal lors de l’explosion d’idées créatives inhérente au prototypage.
Considérations de conception pour les boîtiers en tôle
La conception pour la tôle est très différente de celle pour d’autres procédés de fabrication. D’une part, vous partez d’une plaque plate de métal qui doit être pliée, perforée ou découpée au laser en formes très spécifiques. N’oubliez jamais cette idée de tôle unique et comment les courbures dans une même zone peuvent avoir un effet profond sur la fabricabilité et, en fin de compte, sur le succès de l’enceinte. Voici quelques points à considérer lors de la conception d’enceintes en tôle.
Forme et ajustement
L’un des aspects les plus délicats du processus de prototypage est de s’assurer que votre conception s’assemble bien et puisse être assemblée. De petites erreurs comme oublier un trou de dégagement pour l’outillage afin d’accéder à un fixateur ou concevoir des composants à assembler face à face dans un coin plié peuvent ajouter un coût et du temps importants à votre projet, car vous devez revenir à la phase de conception pour corriger ces erreurs et refaire la prochaine révision.
L’accès aux outils est important car, au final, un ensemble de pièces autonomes ne sert à rien si elles ne peuvent pas être assemblées dans leur forme finale. Si vous ne pouvez pas placer un tournevis dans un coin pour serrer vos fixations pendant l’assemblage, vous ne ferez pas beaucoup de progrès vers un produit final. En plus d’installer un outil dans un espace étroit, il est impératif que votre conception inclue un trou dans les deux composants à fixer. Dans un environnement rapide, c’est une erreur facile à commettre et cela arrête complètement une itération.
Beaucoup de concepteurs qui ne sont pas très familiers en tôle oublieront que les coins formés ont un rayon. Les ingénieurs ont conçu des pièces qui s’assemblent face à face et, lorsque le design est transformé en tôle et qu’un rayon de courbure est ajouté — 0.030 à l’intérieur. ( 0.76 mm) Le rayon de courbure intérieur est le plus courant — les composants assemblés rencontrent une interférence dans la région de courbure. Une bonne pratique est d’ajouter des rayon de flexion intérieur à vos pièces lors de la conception et de planifier vos composants d’accouplement pour qu’ils se rejoignent et sécurisent avant la zone de courbure.
U-Channels
C’est exactement ce que son nom suggère : des canaux en forme de U en tôle pouvant fournir quelque chose d’aussi simple qu’une rainure par laquelle un câble électronique peut passer en toute sécurité. Ils peuvent aussi servir de support solide pour des éléments architecturaux ou comme supports pour soutenir des éléments d’un assemblage. Une règle concernant les canaux en U est que le rapport largeur/hauteur ne doit pas dépasser 2 : 1 .
Limites de ventilation
Les boîtiers pour électronique chauffent. La meilleure façon de limiter cette accumulation de chaleur est la ventilation, que le flux d’air soit forcé par des ventilateurs ou naturellement avec des espaces ouverts permettant à la chaleur de s’échapper par convection. Le besoin de ventilation a des effets significatifs sur la conception et la fabricabilité. Les perforations ou persiennes dans votre conception créent un espace ouvert qui permet la circulation de l’air tout en empêchant l’entrée d’outils et de doigts lors de la manipulation et de l’utilisation. Il existe quelques options et alternatives que vous pouvez envisager lors de la conception de la ventilation.
Les motifs de perforation sont une manière élégante d’ajouter un flux d’air à votre boîtier. Il s’agit d’un motif de trous, généralement ronds ou hexagonaux, qui sont décalés et dimensionnés de manière à obtenir un pourcentage d’espace ouvert qui détermine la quantité de débit. C’est idéal pour de petites zones de circulation d’air car, une fois que vous commencez à perforer ou à laserer une grande surface perforée, une distorsion importante est généralement ajoutée à la feuille. Cependant, si vous devez intégrer un motif de perforation large, il existe deux façons de minimiser ou d’éliminer la déformation de la feuille.
- Considérez une plaque de matériau perforé soudée dans votre boîtier. Le matériau peroré est un matériau perforé qui a été aplati par le fraiseur ou le fournisseur. Cette méthode inclut un peu de soudure et ajoute le coût d’un matériau supplémentaire mais élimine pratiquement le problème de déformation.
- Utilisez le plus petit pourcentage d’espace ouvert possible qui répond à vos besoins de circulation d’air. Cette méthode n’éliminera peut-être pas le risque de distorsion mais elle ira très loin pour la minimiser.
Rayon de courbure
La tôle est pliée à l’aide d’un frein à pression qui utilise beaucoup de poids pour plier les matériaux choisis. Un poinçon, qui ressemble à une pointe pointue, fonctionne en combinaison avec une matrice. Le poinçon descend sur la pièce métallique, qui repose sur la matrice, puis est déformée par les tonnes de poids en appuyant sur la matrice. La courbure n’est jamais parfaite et nette. À la place, la combinaison poinçon/matrice ajoute une légère courbure appelée rayon de courbure, à la fois à l’intérieur et à l’extérieur du matériau. Vous pouvez choisir la taille du rayon de courbure dans vos conceptions, mais il faut compenser cela dans vos conceptions. Par exemple, si vous voulez qu’un composant s’insère dans cette courbe, faites correspondre le rayon de courbure externe du composant à celui interne du châssis pour assurer un bon ajustement. Notez que les rayons externes sont inextricablement liés au matériau à plier et à son épaisseur.
Considérations de formabilité
Cela revient au principe de base de la fabrication de la tôle. Vous pliez une seule plaque de métal. Par exemple, alors que le dessus d’une boîte en carton est fait d’une seule feuille de carton, il y a du matériau découpé dans chaque coin pour faciliter la flexion des volets. Sans cela, le couvercle ne fonctionnera pas comme prévu. Ou disons que vous souhaitez créer une bride dans votre pièce. D’abord, vous devrez couper le matériau de la bride en forme flexible, mais si vous essayez de la plier à ce stade, vous déformerez probablement le métal environnant. Pour éviter cela, vous ajoutez un soulagement de flexion, qui n’est qu’une légère coupure dans la zone de la bride où elle rejoint le reste de la pièce. Une fois cela en place, la courbure sera réussie, en évitant la déformation de la zone principale de la pièce.
En résumé : si vous concevez votre pièce en tôle comme un objet solide, il est important de nous envoyer un CAD lime qui semble plié mais qui montre où placer les courbes pour garantir la fabricabilité.
Matériaux pour les boîtiers en tôle
Ces trois matériaux sont les plus souvent choisis pour les boîtiers en tôle. Voici un aperçu rapide de chacun :
Aluminium
Son métal léger mais résistant est très couramment utilisé pour les prototypes d’enceintes et même pour les pièces d’usage final. Disponible en trois types ( 5062 – H32 , 6061 – T651/T6 et 5754 ), il est facile à former, offre une excellente résistance à la corrosion et est très soudable. Le post-traitement peut ajouter une belle esthétique au-delà de l’aluminium brut déjà attrayant.
Acier inoxydable 304 / 304 L, 316 / 316 L
Deux autres choix populaires pour les boîtiers. L’acier inoxydable n’est pas difficile à façonner ou à souder, il est solide, résistant à la corrosion et durable, bien qu’il soit préférable d’éviter les environnements d’eau salée avec 304 . En plus de tout cela, il est superbe.
Acier
Disponibles en acier CR à faible teneur en carbone 1008 , ainsi qu’en acier galvanisé à froid pré-plaqué et galvanné, ces matériaux sont des options économiques, adaptées au soudage, au formage, et durables et résistantes. Notez que le 1008 CR est non revêtu, il est donc très sensible à la corrosion, contrairement à l’acier galvanisé et galvanné. Pour le prototypage, 1008 fonctionnera bien, mais pour d’autres applications, il est préférable de recouvrir du zinc ou de la poudre pour la protection.
Opérations secondaires pour les enclos
Assemblage
L’assemblage est crucial dans la fabrication de tôle car il rassemble les composants individuels en un produit complet et fonctionnel. Il détermine la qualité finale, la précision dimensionnelle et l’intégrité structurelle du produit, garantissant que toutes les pièces s’ajustent correctement et remplissent leur fonction prévue. Des techniques d’assemblage appropriées, comme le soudage, le rivetage ou la fixation, sont donc essentielles pour créer un produit final durable et fiable qui réponde aux spécifications de conception.
Matériel
Les fixations de panneaux et autres types de PEM ® sont utilisés pour renforcer les pièces ou fournir des filetages pour l’assemblage. Il faut savoir que, selon le type de plaque que la pièce recevra après la fabrication, ainsi que le type de matériau dont elle est faite, l’insert peut devoir être installé avant ou après toute opération de post-traitement. C’est un domaine où vous devriez absolument vérifier avec nous avant d’appuyer sur le bouton « accepter ».
Masquage
Le masquage est le plus souvent effectué pour assurer un bon emplacement de la masse pour vos appareils électroniques. Il est cependant important de se rappeler que si vous masquez une finition, le matériau sous-jacent sera nu. Il peut être dans votre intérêt de plaquer avec une finition conductrice telle que le chromate (sur aluminium) avant votre finition isolante, comme le revêtement en poudre.
Marquage des pièces
Le marquage des pièces peut se faire avec de l’encre époxy et du pochoir à l’aide d’une police pochoir, ou avec diverses méthodes de marquage laser. La gravure, qui enlève la matière pour créer une marque profonde et permanente, le marquage, qui transforme la surface pour produire une marque blanche ou noire, et enfin la gravure, qui ablate une petite quantité de plaquage pour produire une marque blanche.
Soudure
La soudure permet de créer une grande variété de conceptions qui ne peuvent être réalisées à partir d’une seule feuille. Les principales préoccupations concernant le soudage sont la déformation et les exigences d’étanche à la lumière ou aux fluides.
Remarque : si votre conception nécessite des soudures légères ou étanches aux fluides, il est préférable de rechercher des soudeurs spécialisés capables de les réaliser et de les tester. Chez XHX Metal , nous proposons des soudures étanches spécialisées et des tests de pression pour les enceintes critiques de manutention des fluides.
Si votre conception comporte beaucoup de soudure, il y a un réel souci que la pièce ne se déforme à cause de la chaleur nécessaire. C’est particulièrement un problème avec des épaisseurs de matériaux inférieures à 0.062 pouces. ( 1.57 mm). Considérez plutôt la soudure à couture. C’est le plus souvent 1 dedans. ( 25.4 mm) de soudure tous les 3 pouces. ( 76.2 mm) mais cette taille et cette inclinaison peuvent être ajustées pour obtenir l’apport minimum de soudure qui produira la résistance requise par votre conception.
Finitions de surface pour enceintes sur mesure
Gravure au laser
Comme son nom l’indique, vous pouvez utiliser des lasers puissants pour inscrire des informations sur vos pièces en tôle. C’est une façon d’intégrer des logos, des numéros de pièces et d’autres idées de manière précise dans vos pièces.
Peinture humide
Après l’application d’une couche d’apprêt pour améliorer l’adhérence, un revêtement liquide de la couleur choisie est appliqué sur la pièce, offrant une finition attrayante.
Revêtement en poudre
Dans ce processus, le pigment en poudre est pulvérisé sur une surface chargée électrostatiquement à laquelle il adhère. Après un passage au four, la poudre devient un revêtement résistant semblable à une céramique qui est très élégant et protège votre métal.
Sérigraphie
Presque toute image ou texte de base peut être imprimé sur une pièce en tôle. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un revêtement protecteur, la sérigraphie permet d’imprimer les instructions utilisateur, les logos et plus encore, afin de fournir des pièces plus complètes pouvant inclure votre image de marque.
Placage et revêtement
Cela vous permet de créer une couche protectrice sur votre tôle qui peut aussi donner des résultats esthétiques.
Disposition de l’enceinte
Définissez l’empreinte globale de l’enceinte, les espaces intérieurs et la relation entre panneaux, portes, cavercles et composants installés.
Portes et panneaux amovibles
Identifiez les points d’accès, panneaux amovibles, charnières, loquets et exigences de service afin que ces caractéristiques puissent être prises en compte lors de la revue des plans.
Ouvertures à câble
Montrer les emplacements d’entrée des câbles, les découpes et les détails de montage associés sur les plans. Inclure toutes les exigences dimensionnelles ou de jeu qui affectent l’intégration.
Schémas de ventilation
Spécifiez les ouvertures de ventilation, les motifs de perforation, les persiennes ou autres caractéristiques liées au flux d’air requises par la conception du produit.
Caractéristiques de montage
Documentez les trous de montage, les rails internes, les supports, les inserts et autres éléments utilisés pour installer des composants électriques ou électroniques.
Considérations de flexion et d’assemblage
Laisser de l’espace pour les brides formées, les courbes, les soudures, la quincaillerie et l’accès à l’assemblage. Une revue de conception pour la fabricabilité peut aider à identifier des ajustements pratiques avant la production.
Préparation à un devis
Incluez les derniers dessins, les besoins en matière de matériaux et de finition, la quantité estimée et toute note d’assemblage ou d’inspection lors de la demande d’un devis.
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