Как я не раз упоминал, развитие литейного производства в нашей компании поначалу имело статус дополнительной услуги для клиентов из сферы приборостроения. Сперва корпуса, позднее - изделия с требованиями по механической стойкости и радио-/акустопрозрачности. Измерительная техника, приборы военного и космического назначения, и уж конечно, потребительский сегмент – создание прототипа требуется везде. Для презентации, для проверки технологичности сборки и эргономических тестов вам придется добывать где-то пластик. Обоснования очевидны: инвестор сможет оценить привлекательность идеи, заказчик одобрит результат наших трудов, либо наоборот – признает негодность своего ТЗ и согласится сменить материалы и геометрию.
Прежде всего, потребуется смириться с тем, что именно кусок пластика, как правило, становится одним из самых тяжелых в воплощении элементов, тяжелее, чем сама плата. Управление процессом проектирования электронных устройств требует особого навыка «профессионального дилетанта» - всесторонней сведущести в применяемых технологиях и сферах применения проектируемых изделий. Почему нельзя сделать корпус прямоугольным, действительно ли не выйдет внедрить металлические вставки, можно ли верить конструкторам, которые отказываются закладывать FR-4 и как помирить их с технологами, которые твердят, что брак в 20% можно считать нормой – нужно знать все и обо всем, и более того, время от времени урезонивать и направлять узких специалистов.
Переходя к изготовлению, непосредственно, пластика, прежде всего, нужно начать с технической документации. Независимо от метода изготовления, вам понадобятся 3Д-модели, универсальным форматом для которых и негласным стандартом в индустрии является формат STEP. Однако, не обязательно иметь его в чистом виде – файл данного формата может быть сформирован на основании моделей САПР, таких как .SLDPRT, .prt, .m3d и подобных. В случае сложносоставного изделия, естественно, требуется и сборочный чертеж.
Следующий элемент задания на прототипирование – требования к самим образцам: тираж, необходимость обеспечения прочностных, тактильных и иных характеристик, короче, спецификация.
И, не для всех очевидно, но сперва мы должны были определиться с целью производственных мероприятий - будет ли это красивая болванка или полноценный прототип устройства, а то и вовсе – прототип продукта, включающий полный комплект поставки.
Выбирая между технологиями, мы ограничены основными: фрезерование, 3Д-печать, и, с некоторыми оговорками, литье в силиконовые формы
Каждая технология имеет как преимущества, так и ограничения. Безусловно, если у вас на производстве стоит Ocuma или Anycubic, то речь о предпочтениях не зайдет, однако, всегда есть, как говорил Чапаев, нюанс:
• Фрезерование – метод, позволяющий обрабатывать подавляющее большинство материалов, была бы соответствующая оснастка. К недостаткам метода, относят вынужденное разнообразие той же оснастки: отдельная для чистовой обработки, отдельная для эластомеров, отдельная для композитов, и так далее. Любой, кому довелось точить пластики, подтвердит, что нагрев инструмента быстро вызывает налипание легкоплавких материалов, которое снижает общую скорость обработки. Скорость, в данном случае, вообще больной вопрос, поскольку за один цикл редко можно выточить более одной детали.
• 3Д-печать – не только популярный жаргонизм для аддитивного прототипирования, но и действительно рабочий инструмент для нашей задачи. Это, воистину, технология будущего, позволяющая создавать целиком сложные изделия из металла, однако, на практике выбор обычно стоит между филаментным (FDM) и фотополимерным (SLA/DLP) способами печати. К преимуществам относится широчайший выбор материалов, в том числе армированные, доступность услуги и возможность, если размер зоны печати кратен габаритам детали, сделать всю партию за один сеанс. Детали достаточно прочны, при соответствующем качестве изготовления несущественно уступая по прочности литым изделиям. Есть, конечно, и недостатки, которые имеют значение, если не печатать на стороне: главный – постобработка, особенно в филаментном процессе. Волокнистая структура скрадывает геометрию, искажает альбедо и тактильность. Приходится дышать ацетоном, толуолом и хлорэтаном, пытаясь приблизить кустарную поделку по внешности к серийному изделию.
Обе описанные технологии, отличаются от литья под давлением, которое, превосходя их по скорости и совокупному качеству, уступает им в достижимой сложности геометрии. А именно литье на ТПА, является, как правило, основной технологией массового, и не только, производства.
• Слегка особняком стоит литье пластиков в силикон, которое уже является, как вы поняли, литейным процессом, приближаясь к серийному литью. Неоспоримым преимуществом станет возможность произвести пробную партию потребительского уровня без доработок, с характеристиками геометрии и поверхности точно согласно ТЗ, со всеми мелкими деталями. Технология позволяет лить из материалов, схожих по свойствам с АБС, ПП, ПА, резин и эластомеров. Конечно, мягкие формы и изнашиваются быстрее, но с другой стороны – мы пока занимаемся именно прототипированием.
Прототип готов, не застрял в форме и не сломался – вы великолепны. Можно приступать к тестам – это путь, котором слишком часто встречаются неожиданности. Как забавный кейс - корпус фена, спроектированный под лопатообразную ладонь, и в женских ручках предсказуемо неуместно огромен. Кто-то забывает, что реальный пластик имеет вес и очень удивляется тяжести прибора, а иногда получается кракозябра, при сборке которой категорически не хватает третьей руки. У кого не всплывает ни одной проблемы на этой стадии – маякните в комментариях. Вы меня уже заранее раздражаете.