Funda personalizada para Raspberry Pi: La forma de plástico sin herramientas

CÓMO HACER UNA CARCASA DE PLÁSTICO A MEDIDA QUE REQUIERE UNA RASPBERRY PI UTILIZANDO EL PROCESO TOOLLESS

El propósito de lo siguiente es explicar el proceso que Toolless utiliza para fabricar una carcasa de plástico a medida. Para explicarlo, pasaré por el proceso como si estuviéramos haciendo una carcasa que albergara una Raspberry Pi 4, algo por lo que muchos de nuestros clientes se ponen en contacto con nosotros.

¿CUÁL ES EL PROCESO DE NUESTRO CASO DE RASPBERRY PI PERSONALIZADO?

Para empezar, hay dos cosas importantes que hay que tener en cuenta a medida que avanzamos en el proceso. En primer lugar, nuestro proceso no implica el moldeo por inyección. Todos nuestros recintos comienzan como piezas planas de plástico. Normalmente, una hoja mide 4'x6' con una variedad de espesores que van desde 2mm hasta media pulgada. El ABS utilizado en este caso tiene una cara lisa y otra texturizada (con celdas de caballo). Normalmente queremos el lado texturizado en el exterior de la caja porque el lado liso es muy susceptible a los arañazos. Para esta caja de la Pi, utilizamos ABS negro de 3 mm. 

La segunda cosa que hay que recordar es que no almacenamos recintos. Si usted pide 50 recintos, hacemos los 50. No tenemos ninguna que esté esperando en un estante para que alguien la pida. Ni siquiera los clientes que llevan 25 años con nosotros tienen los suyos en una estantería. Nunca se sabe cuándo hay que hacer un cambio o una modificación y, de repente, esa caja queda desfasada. Todos los clientes reciben armarios fabricados a medida que los solicitan.

¿EN QUÉ MODELO DE RASPBERRY PI SE BASA?

La caja Pi que estamos haciendo aquí utiliza un diseño que llamamos EB200 (EB significa Easy Box). También nos referimos a ella como una caja "C" porque al final terminará como dos partes en forma de C que se encajarán mediante una técnica de machihembrado. Hacer una caja de Raspberry Pi, ya sea para una Pi 3 o una Pi 4, es una de las cajas de plástico personalizadas menos complejas que fabricamos. No requerimos cada operación o proceso para cada carcasa que hacemos. Sin embargo, le guiaré a través de cada proceso - independientemente de su finalización para esta caja - para que pueda entender mejor la manera Toolless. El proceso incluye siete pasos: Diseño, fresado o CNC (control numérico por ordenador), sierra, impresión, plegado, montaje y, por último, envío. Discutiré brevemente cada paso y concluiré con las diferentes opciones que son posibles.

¿CUÁLES SON LOS DETALLES Y LAS LIMITACIONES DEL DISEÑO?

Una vez que el Departamento de Ventas ha resuelto los detalles financieros, el primer paso es el CAD (dibujo asistido por ordenador). Un diseñador de CAD, que ha sido asignado a su proyecto. Se pondrá en contacto con usted y trabajará en los detalles de su caja de plástico personalizada. Mientras que es posible comprar una caja para albergar su placa Pi, con Toolless Plastic Solutions su caja está hecha a medida para exponer u ocultar los componentes que usted elija. Esto permite múltiples opciones y una amplia gama de oportunidades para asegurar que la caja tiene todas las características que usted requiere.

En el ejemplo que utilizamos aquí, el cliente quería espacio para un ventilador y rejillas de ventilación para mejorar el flujo de aire, así como el acceso a todos los componentes de la Raspberry Pi 4. Los objetivos del diseñador de CAD son proporcionarle una carcasa funcional, que le satisfaga estéticamente y que se pueda fabricar fácilmente de forma repetible. En otras palabras, ¿podemos repetir fácilmente el proceso de fabricación para producir cajas de calidad en un plazo aceptable para el cliente?

El diseñador de CAD proporcionará un modelo 3D o dibujos 2D para finalizar el diseño. Una vez que el diseño ha sido aprobado por el cliente, el diseñador de CAD utilizará el modelo para programar el programa CNC y desarrollar un Shop Traveler.

¿CÓMO FABRICAMOS LA CAJA DE PLÁSTICO A MEDIDA?

El Shop Traveler es el plan de fabricación utilizado por el taller para hacer la caja. Proporciona instrucciones sobre el material a utilizar, los requisitos dimensionales, la orden de fresado del CNC, las brocas a utilizar, las instrucciones y los requisitos especiales para el operario de la sierra, la impresora, el operario de doblado, el montaje y el envío. Con el Shop Traveler impreso, se dirige al operador del CNC para que comience el paso 2.

CNC/FRESADO

El operario del CNC selecciona una lámina de plástico en función del color y el grosor descritos y la coloca en una de nuestras siete máquinas CNC. La mayor parte del fresado se realiza en 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 parte que los operarios fresan es la "C" interior o la parte inferior de la carcasa. La parte ha sido programada como una parte plana que tiene las aberturas para los USBs y ethernet en un lado y la abertura para la tarjeta SD y dos agujeros para ver los LEDs en ese lado de la placa.

La dimensión interior de esta caja es de 57 mm de ancho, 83 mm de largo y 47 mm de alto. Esto hará que la parte interior, cuando esté plana, sea un rectángulo de 183×59. Los 183 son la altura interior multiplicada por dos con 1mm adicional en cada extremo para los alimentadores. También incluye 6 mm más (3mm cada uno para los dos cortes de la curva). El 59 es la anchura interior más los alimentadores de 1mm en cada lado. Muy confuso por sí mismo, pero nuestros diseñadores de CAD, con la ayuda de SolidWorks, son muy capaces de crear las necesidades de programación necesarias para el fresado de las piezas correctas

Proceso CNC

En primer lugar, el operador del CNC fresa una pieza y evalúa el resultado. A continuación, se realiza una observación general para ver si todas las características del Traveler coinciden con la pieza fresada. En este momento, se realiza una comprobación dimensional de la longitud y la anchura, las dimensiones del diámetro de los agujeros y la profundidad de los rebajes, así como cualquier otra dimensión que el diseñador de CAD considere crítica. Si se detecta un error, el operador del CNC consulta con el diseñador de CAD para resolver el problema. Una vez que todo se comprueba, el operador del CNC fresa el número de piezas necesario. 

Después del fresado de la "C" interior, la "C" exterior (o la parte superior de la caja) comienza el proceso de fresado. En este caso, tendrá recortes para el USBC, Micro HDMIs, conector de audio, y una ranura que corre cerca del perímetro exterior esto aceptará el alimentador para mantener la caja juntos. El exterior C también tendrá la operación de fresado en el lado liso del plástico. El CNC ha sido programado para hacer un marco que aceptará la parte fresada y permitirá al operador fresar en el otro lado. Esto hará el hueco para los HDMIs y el USBC. También añade un par de ranuras decorativas en la parte superior. Una vez terminada la operación de fresado, ambas piezas se colocan en una bandeja con etiquetas y pasan a la siguiente operación. 

Cantidad

El número de piezas fresadas siempre será mayor que el pedido. Por ejemplo, si se piden 25 cajas, el operador del CNC mirará el número de operaciones que seguirán al primer fresado y aumentará el número de piezas. Esto es para compensar las pruebas y la puesta a punto de la máquina en las operaciones siguientes, más adelante. En este ejemplo, podríamos esperar que el operador del CNC haga 6 piezas adicionales.

SAW

El tercer paso es la sierra, que normalmente hace dos tipos de cortes: alimentadores y cortes en curva. Tenemos tres grandes sierras de mesa con las hojas montadas desde abajo. Para empezar, el operario de la sierra tomará un trozo de plástico del mismo grosor que la pieza y lo colocará en la mesa. El operario se remite a las dimensiones en el carro. A continuación, el operador de la sierra ajustará la sierra según sea necesario y cortará la chatarra. Tras realizar los ajustes necesarios, cortará su primera pieza. Aquí es donde a veces se requieren las piezas adicionales. Si el corte no está dentro de la tolerancia, entonces tenemos una pieza menos para utilizar.

Normalmente la primera hoja de sierra utilizada será una hoja de 90 grados para hacer la "ranura de doblado". La anchura de la ranura de doblado suele ser la misma que el grosor del material. Así, para este caso, sería de 3 mm. 

La otra hoja que se utiliza normalmente es una hoja plana para cortar el alimentador. Una vez más, el operario de la sierra hará varios cortes de prueba en chatarra y luego utilizará las piezas fresadas por el CNC. El operario de la sierra prueba el ajuste de las dos piezas y hace varias comprobaciones dimensionales para asegurarse de que las piezas están dentro de la tolerancia. Una vez que la sierra ha terminado las piezas, pasan a la siguiente operación. El viajante de taller indica el orden de la operación. Normalmente, después de la operación de sierra, una pieza pasará a la impresión si es necesario o al doblado. Sin embargo, ocasionalmente una pieza pasará al montaje o al envío después de la sierra. Depende del recinto y de sus necesidades.

IMPRESIÓN

El cuarto paso es la impresión. Tenemos tres impresoras que utilizamos para imprimir 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 solvente UV con nuestras impresoras y podemos imprimir varias piezas a la vez, dependiendo del tamaño de la pieza. Una vez terminadas, las piezas impresas pasan a la siguiente operación, que suele ser el plegado. 

DOBLADO

Aquí es donde las piezas comenzarán realmente a tomar la forma de "C" de la caja de plástico personalizada. Disponemos de varias máquinas dobladoras que funcionan con la misma técnica. En primer lugar, el operario configura la mesa de plegado para que se ajuste al tamaño de la pieza. A continuación, las mesas calientan la zona a lo largo de los cortes de doblado mientras añaden presión a las piezas. Por último, una vez que la presión supera la capacidad de los plásticos de permanecer planos, se doblan las piezas en un ángulo de 90 grados. Cada una de las dos piezas de la caja Pi necesitará dos operaciones de doblado. El operario de doblado también realizará comprobaciones dimensionales después de que las piezas tomen forma, así como una prueba de ajuste. A continuación, las dos piezas "C" se trasladarán a la zona de montaje 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 tiene un procedimiento de pegado especial necesario para optimizar la seguridad de los accesorios. Los accesorios que podemos añadir incluyen separadores, insertos, tubos de luz, tornillos, ventanas acrílicas, lengüetas y mucho más. Cuando un viajero del taller llega por primera vez al montaje, el jefe de montaje creará 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 la aprobación inicial y la comprobación de las dimensiones. Una vez aprobada la caja de montaje, las piezas restantes pasan al montaje. Las piezas que requieren adhesión o pegamento permanecen en el área de montaje hasta que se curan adecuadamente antes de pasar al envío.

ENVÍO

La sección de envíos tiene dos responsabilidades. Son la operación final para garantizar que la caja de plástico personalizada sea un producto de calidad. La sección de expedición limpia e inspecciona el ajuste y la forma. Comprueban el viajero para ver si hay instrucciones específicas para las pruebas o los controles de calidad.  

La etapa final consiste en embalar las cajas para evitar que se dañen durante el transporte y, por último, dirigirlas y enviarlas a la dirección correcta utilizando el mejor método.

PRODUCTO FINAL          

La carcasa de plástico personalizada utilizada en este ejemplo asegura la tarjeta en su lugar utilizando ranuras internas y el interior de la carcasa para mantenerla en su sitio. ¿Pero qué pasa si no quieres acceder a la tarjeta SD? Tendríamos que alejar la tarjeta de la superficie interior. En ese caso, utilizaríamos unos separadores circulares (a veces llamados bosses o espaciadores). Utilizamos un soldador para fundir los 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 interminable. Hay color y grosor del plástico, así como tipos de textura. También puedes decidir qué componentes deben tener exposición, invirtiendo la "C", añadiendo bridas para el montaje o asegurando la caja con pestañas.

Todo comienza con el diseñador de CAD para discutir la forma en que desea que su recinto sea.