CÓMO FABRICAR UNA CARCASA DE PLÁSTICO A MEDIDA PARA UNA RASPBERRY PI MEDIANTE EL PROCESO SIN HERRAMIENTAS
El objetivo de lo que sigue es explicar el proceso que utiliza Toolless para fabricar una caja de plástico a medida. Para explicarlo, voy a describir el proceso como si estuviéramos fabricando una caja destinada a albergar una Raspberry Pi 4, algo por lo que muchos de nuestros clientes se ponen en contacto con nosotros.
¿CÓMO ES NUESTRO PROCESO DE FABRICACIÓN DE CARCASAS PERSONALIZADAS PARA RASPBERRY PI?
Para empezar, hay dos cosas importantes que debemos tener en cuenta a lo largo del proceso. En primer lugar, nuestro proceso no implica moldeo por inyección. Todas nuestras carcasas comienzan como piezas planas de plástico. Por lo general, una lámina mide 1,2 m x 1,8 m, con una variedad de espesores que van desde los 2 mm hasta 1,27 cm. El ABS utilizado en este caso tiene un lado liso y otro texturado (célula de caballo). Normalmente preferimos que el lado texturado quede en el exterior de la carcasa, ya que el lado liso es extremadamente susceptible a los rayones. Para esta carcasa de Pi, utilizamos ABS negro de 3 mm.
Lo segundo que hay que recordar es que no tenemos carcasas en stock. Si pides 50 carcasas, fabricamos esas 50. No tenemos ninguna esperando en un estante a que alguien las pida. Ni siquiera los clientes que llevan 25 años con nosotros tienen las suyas en un estante. Nunca se sabe cuándo puede ser necesario un cambio o una modificación y, de repente, esa caja quede obsoleta. A cada cliente se le fabrican las cajas a medida que las solicita.
¿EN QUÉ MODELO DE RASPBERRY PI SE BASA?
La carcasa para el Pi que estamos construyendo aquí utiliza un diseño que llamamos EB200 (EB significa Easy Box). También la llamamos caja “C” porque, al final, quedará compuesta por dos piezas con forma de C que se encajarán entre sí mediante una técnica de lengüeta y ranura. La fabricación de una carcasa para Raspberry Pi, ya sea para una Pi 3 o una Pi 4, es uno de los proyectos de carcasas de plástico personalizadas menos complejos que fabricamos. No necesitamos todas las operaciones o procesos para cada carcasa que fabricamos. Sin embargo, te guiaré a través de cada proceso —independientemente de su aplicación en esta carcasa— para que puedas entender mejor el Método Sin Herramientas. El proceso incluye siete pasos: Diseño, fresado o CNC (Control Numérico por Computadora), corte con sierra, impresión, doblado, ensamblaje y, finalmente, envío. Analizaré brevemente cada paso y concluiré con las diferentes opciones posibles.
¿CUÁLES SON LOS DETALLES Y LAS LIMITACIONES DEL DISEÑO?
Una vez que el Departamento de Ventas haya resuelto los detalles financieros, el primer paso es el CAD (diseño asistido por computadora). Un diseñador CAD, que ha sido asignado a su proyecto, se pondrá en contacto con usted y definirá los detalles de su caja de plástico personalizada. Si bien es posible comprar una caja para alojar su placa Pi, con Toolless Plastic Solutions su caja se fabrica a medida para exponer u ocultar los componentes que usted elija. Esto permite múltiples opciones y una amplia gama de posibilidades para garantizar que la caja cuente con todas las características que usted necesita.
En el ejemplo que utilizamos aquí, el cliente quería espacio para un ventilador y rejillas de ventilación con el fin de mejorar la circulación del aire, así como acceso a todos los componentes de la Raspberry Pi 4. Los objetivos del diseñador CAD son ofrecerte una carcasa funcional, que te resulte estéticamente agradable y que se pueda fabricar fácilmente de forma repetida. En otras palabras, ¿podemos repetir fácilmente el proceso de fabricación para producir carcasas de calidad en un plazo aceptable para el cliente?
El diseñador CAD proporcionará un modelo 3D o planos 2D para ultimar el diseño. Una vez que el cliente haya aprobado el diseño, el diseñador CAD utilizará el modelo para programar el CNC y elaborar una hoja de trabajo.
¿CÓMO FABRICAMOS LA CARCASA DE PLÁSTICO A MEDIDA?
El «Shop Traveler» es el plan de fabricación que utiliza el taller para fabricar la carcasa. En él se indican los materiales que se deben utilizar, los requisitos dimensionales, el orden de fresado CNC, las brocas que se deben emplear, las instrucciones y los requisitos especiales para el operador de la sierra, el impresor, el operador de la plegadora, el montaje y el envío. Una vez impreso el «Shop Traveler», se entrega al operador del CNC para comenzar el paso 2.
CNC/FRESADO
El operador de CNC selecciona una lámina de plástico según el color y el grosor especificados y la coloca en una de nuestras siete máquinas CNC. El fresado se realiza, en la medida de lo posible, sobre la cara lisa del plástico. Esto ayuda a mantener la cara texturizada —que es la que ve el cliente— lo más nítida y limpia posible.
Digamos que la primera pieza que fresan los operadores es la “C” interior o la parte inferior de la carcasa. La pieza se ha programado como una pieza plana que cuenta con las aberturas para los puertos USB y Ethernet en un lado, y la abertura para la tarjeta SD y dos orificios para ver los LED en ese mismo lado de la placa.
Las dimensiones internas de esta caja son 57 mm de ancho, 83 mm de largo y 47 mm de alto. Esto hace que la parte interna, cuando está plana, sea un rectángulo de 183 × 59. El 183 corresponde a la altura interna multiplicada por dos, más 1 mm adicional en cada extremo para los conductos de alimentación. También incluye 6 mm más (3 mm por cada uno de los dos cortes de doblez). El 59 es el ancho interior más 1 mm de alimentadores a cada lado. Por sí solo resulta muy confuso, pero nuestros diseñadores de CAD, con la ayuda de SolidWorks, son perfectamente capaces de crear la programación necesaria para fresar las piezas correctas.
Proceso CNC
En primer lugar, los operadores de CNC fresan una pieza y evalúan el resultado. Luego, se realiza una observación general para verificar si todas las características del Traveler coinciden con la pieza fresada. En este momento, se lleva a cabo una verificación dimensional de la longitud y el ancho, el diámetro de los orificios y la profundidad de los rebajes, así como de cualquier otra dimensión que el diseñador CAD considere crítica. Si se detecta un error, el operador de CNC consulta con el diseñador CAD para resolver el problema. Una vez que todo está en orden, el operador de CNC fresará el número requerido de piezas.
Tras el fresado de la “C” interior, se inicia el proceso de fresado de la “C” exterior (o la parte superior de la caja). En este caso, contará con aberturas para el conector USBC, los conectores Micro HDMI, la toma de audio y una ranura que recorre el perímetro exterior, la cual alojará el pasador que mantendrá unida la carcasa. La «C» exterior también se fresará en el lado liso del plástico. Se ha programado el CNC para crear un marco que acoja la pieza fresada y permita al operador fresar el otro lado. Esto creará el hueco para los conectores HDMI y USB-C. También añade un par de ranuras decorativas a lo largo de la parte superior. Una vez finalizada la operación de fresado, ambas piezas se colocan en un contenedor con etiquetas y pasan a la siguiente operación.
Cantidad
El número de piezas fresadas siempre será mayor que el requerido por el pedido. Por ejemplo, si ha pedido 25 cajas, el operador del CNC analizará el número de operaciones que seguirán al primer fresado y aumentará el número de piezas. Esto se hace para compensar las pruebas y la configuración de la máquina en las operaciones posteriores; más adelante se dará más información al respecto. En este ejemplo, cabría esperar que el operador del CNC fabricara 6 piezas adicionales.
SAW
El paso 3 corresponde a la sierra, que normalmente realiza dos tipos de cortes: cortes de alimentación y cortes en curva. Contamos con tres sierras de mesa grandes con las hojas montadas desde abajo. Para empezar, el operario de la sierra toma un trozo de plástico de desecho del mismo grosor que la pieza y lo coloca sobre la mesa. El operario consulta las dimensiones indicadas en el carro. A continuación, ajusta la sierra según sea necesario y corta el trozo de desecho. Después de realizar los ajustes necesarios, cortará su primera pieza. Aquí es donde a veces se requieren piezas adicionales. Si el corte no está dentro de la tolerancia, entonces tenemos una pieza menos para usar.
Normalmente, la primera hoja de sierra que se utiliza es una de 90 grados para realizar la “ranura de plegado”. El ancho de la ranura de plegado suele ser igual al espesor del material. Por lo tanto, en este caso, sería de 3 mm.
La otra hoja que se utiliza habitualmente es una hoja plana para cortar el alimentador. Una vez más, el operario de la sierra realizará varios cortes de prueba en material de desecho y luego utilizará las piezas fresadas por CNC. El operario de la sierra comprueba el ajuste de las dos piezas y realiza varias verificaciones dimensionales para asegurarse de que las piezas se encuentran dentro de las tolerancias. Una vez que la sierra ha terminado las piezas, estas pasan a la siguiente operación. La hoja de ruta indica el orden de las operaciones. Por lo general, después de la operación de sierra, una pieza pasa a impresión, si es necesario, o a doblado. Sin embargo, en ocasiones una pieza pasa a ensamblaje o envío después de la sierra. Depende de la carcasa y sus necesidades.
IMPRESIÓN
El paso 4 es la impresión. Contamos con tres impresoras que utilizamos para imprimir sobre las piezas. A veces, el cliente desea que se imprima su logotipo. Otras veces, el cliente quiere etiquetas (encendido/apagado, HDMI, entrada, salida, etc.) para los diferentes recortes y ranuras. Utilizamos tinta UV con disolvente en nuestras impresoras y podemos imprimir varias piezas a la vez, dependiendo del tamaño de la pieza. Una vez finalizado este proceso, las piezas impresas pasan a la siguiente operación, que suele ser el plegado.
DOBLADO
Aquí es donde las piezas comenzarán realmente a adoptar la forma de “C“ de la carcasa de plástico personalizada. Contamos con varias máquinas de doblado que funcionan con la misma técnica. En primer lugar, el operador ajusta la mesa de doblado para adaptarla al tamaño de la pieza. A continuación, las mesas calentarán el área a lo largo de los cortes de doblado mientras ejercen presión sobre las piezas. Finalmente, una vez que la presión supere la capacidad del plástico para permanecer plano, doblará las piezas en un ángulo de 90 grados. Cada una de las dos piezas de la caja Pi necesitará dos operaciones de doblado. El operador de doblado también realizará comprobaciones dimensionales después de que las piezas tomen forma, así como una prueba de ajuste. Las dos piezas en forma de ’C“ se trasladarán entonces al área de ensamblaje designada.
MONTAJE
El montaje es una operación opcional, que depende de las necesidades del cliente. Aquí es donde instalamos los accesorios necesarios en la caja. Cada tipo de plástico requiere un procedimiento de unión específico para optimizar la fijación de los accesorios. Entre los accesorios que podemos añadir se incluyen separadores, insertos, conductos de luz, tornillos, ventanas acrílicas, lengüetas y mucho más. Cuando un pedido llega por primera vez al área de ensamblaje, el jefe de ensamblaje crea una caja de configuración. En otras palabras, se trata de la caja completa con todas las operaciones y accesorios. Los diseñadores de CAD revisan la caja de configuración para su aprobación inicial y para verificar las dimensiones. Una vez aprobada la caja de configuración, las piezas restantes pasan por el proceso de ensamblaje. Las piezas que requieren unión o pegamento permanecen en el área de ensamblaje hasta que se curan adecuadamente antes de pasar al envío.
ENVÍOS
El departamento de envíos tiene dos responsabilidades. Se encarga de la operación final para garantizar que la carcasa de plástico personalizada sea un producto de calidad. El departamento de envíos limpia los productos y comprueba su ajuste y forma. Además, revisa la hoja de seguimiento para ver si hay instrucciones específicas sobre pruebas o controles de calidad.
El último paso consiste en embalar las cajas para evitar que se dañen durante el transporte y, por último, etiquetarlas con la dirección correcta y enviarlas utilizando el método más adecuado.
PRODUCTO FINAL
La caja de plástico personalizada que se utiliza en este ejemplo fija la placa en su lugar mediante ranuras internas y el interior de la caja. Pero, ¿qué pasaría si no quisieras tener acceso a la tarjeta SD? Tendríamos que alejar la placa de la superficie interior. En ese caso, usaríamos separadores circulares (a veces llamados salientes o espaciadores). Usamos un soldador para fundir insertos roscados de latón en el separador. Hay rebajes circulares fresados en la parte inferior para la alineación y el pegado.
La lista de opciones es casi infinita. Se puede elegir el color y el grosor del plástico, así como los tipos de textura. También puedes decidir qué componentes deben quedar a la vista, invertir la “C”, añadir bridas para el montaje o fijar la carcasa con lengüetas.
Todo empieza por hablar con el diseñador CAD sobre el aspecto que quieres que tenga tu caja.
