COMMENT FABRIQUER UN BOÎTIER EN PLASTIQUE SUR MESURE POUR UN RASPBERRY PI EN UTILISANT LE PROCÉDÉ TOOLLESS
L'objectif de ce qui suit est d'expliquer le processus utilisé par Toolless pour fabriquer un boîtier en plastique sur mesure. Pour l'expliquer, je vais suivre le processus comme si nous fabriquions un boîtier destiné à accueillir un Raspberry Pi 4 - un sujet sur lequel beaucoup de nos clients nous contactent.
QUEL EST NOTRE PROCESSUS ?
Pour commencer, il y a deux choses importantes à garder à l'esprit tout au long du processus. Tout d'abord, notre processus n'implique pas de moulage par injection. Tous nos boîtiers sont d'abord des pièces de plastique plates. En général, une feuille mesure 4’x6’ avec une variété d'épaisseurs allant de 2mm à un demi-pouce. L'ABS utilisé dans ce cas a une face lisse et une face texturée (horse-cell). Normalement, la face texturée doit être placée à l'extérieur du boîtier, car la face lisse est extrêmement sensible aux rayures. Pour ce boîtier Pi, nous avons utilisé de l'ABS noir de 3 mm.
La deuxième chose à retenir est que nous ne stockons pas de boîtiers. Si vous commandez 50 boîtiers, nous les fabriquons. Nous n'en avons pas qui attendent sur une étagère que quelqu'un les commande. Même les clients qui nous font confiance depuis 25 ans n'ont pas leurs boîtiers sur une étagère. On ne sait jamais quand un changement ou une modification doit intervenir et que, soudain, ce boîtier n'est plus d'actualité. Chaque client reçoit des boîtiers fabriqués au fur et à mesure de ses demandes.
QUEL EST LE MODÈLE DE RASPBERRY PI SUR LEQUEL IL EST BASÉ ??
Le boîtier Pi que nous fabriquons ici utilise une conception que nous appelons un EB200 (EB signifie Easy Box). Nous l'appelons également boîtier en “C” car il se compose de deux parties en forme de C qui s'emboîtent à l'aide d'une technique de rainure et de languette. La fabrication d'un boîtier Raspberry Pi, que ce soit pour un Pi 3 ou un Pi 4, est l'un des boîtiers en plastique personnalisés les moins complexes que nous fabriquons. Nous n'exigeons pas chaque opération ou processus pour chaque boîtier que nous fabriquons. Cependant, je vais vous guider à travers chaque processus - indépendamment de son achèvement pour ce boîtier - afin que vous puissiez mieux comprendre la méthode Toolless. Le processus comprend sept étapes : Conception, fraisage ou CNC (Computer Numerated Control), sciage, impression, pliage, assemblage et enfin expédition. J'aborderai brièvement chaque étape et conclurai par les différentes options possibles.
QUELS SONT LES DÉTAILS ET LES CONTRAINTES DE LA CONCEPTION ?
Une fois que le service commercial a réglé les détails financiers, la première étape est la CAO (dessin assisté par ordinateur). Un concepteur CAO a été affecté à votre projet. Il vous contactera et mettra au point les détails de votre boîtier plastique personnalisé. Bien qu'il soit possible d'acheter un boîtier pour loger votre carte Pi, avec Toolless Plastic Solutions, votre boîtier est fabriqué sur mesure pour exposer ou dissimuler les composants de votre choix. Cela permet de multiples options et un large éventail de possibilités pour s'assurer que le boîtier possède toutes les caractéristiques dont vous avez besoin.
Dans l'exemple que nous utilisons ici, le client voulait de la place pour un ventilateur et des évents afin d'améliorer la circulation de l'air ainsi que l'accès à tous les composants du Raspberry Pi 4. Les objectifs du concepteur CAO sont de vous fournir un boîtier fonctionnel, qui vous plaise sur le plan esthétique et qui puisse être facilement fabriqué de manière répétée. En d'autres termes, pouvons-nous facilement répéter le processus de fabrication pour produire des boîtiers de qualité dans un délai acceptable pour le client ?
Le concepteur CAO fournira un modèle 3D ou des dessins 2D pour finaliser la conception. Une fois la conception approuvée par le client, le concepteur CAO utilisera le modèle pour programmer le programme CNC et mettre au point un Shop Traveler.
COMMENT FABRIQUONS-NOUS LE BOÎTIER EN PLASTIQUE PERSONNALISÉ ?
Le Shop Traveler est le plan de fabrication utilisé par l'atelier pour fabriquer l'armoire. Il fournit des indications sur le matériau à utiliser, les exigences dimensionnelles, l'ordre de fraisage CNC, les embouts à utiliser, les instructions et les exigences particulières pour le scieur, l'imprimeur, le plieur, l'assemblage et l'expédition. Une fois le Shop Traveler imprimé, il est transmis à l'opérateur de la CNC qui entame l'étape 2.
CNC/FRAISAGE
L'opérateur CNC sélectionne une feuille de plastique en fonction de la couleur et de l'épaisseur souhaitées et la place sur l'une de nos sept machines CNC. Le fraisage se fait autant que possible sur la face lisse du plastique. Cela permet de conserver la face texturée, que le client voit, aussi nette et propre que possible.
Disons que la première partie que l'opérateur usine est l'intérieur “C” ou le fond du boîtier. La pièce a été programmée comme une pièce plate qui comporte les ouvertures pour les USB et l'Ethernet d'un côté et l'ouverture pour la carte SD et deux trous pour voir les LED de ce côté de la carte.
Les dimensions intérieures de ce boîtier sont de 57 mm de large, 83 mm de long et 47 mm de haut. La partie intérieure, à plat, est donc un rectangle de 183×59. Le chiffre 183 correspond à la hauteur intérieure multipliée par deux, avec un supplément de 1 mm à chaque extrémité pour les alimentateurs. Il comprend également 6 mm supplémentaires (3 mm chacun pour les deux coupes de pliage). Le 59 correspond à la largeur intérieure plus 1 mm de margeurs de chaque côté. C'est très déroutant en soi, mais nos concepteurs CAO, avec l'aide de SolidWorks, sont tout à fait capables de créer la programmation nécessaire pour le fraisage des pièces correctes.
Processus CNC
Tout d'abord, les opérateurs CNC usinent une pièce et évaluent le résultat. Ensuite, une observation générale est faite pour voir si toutes les caractéristiques du Traveler correspondent à la pièce usinée. À ce stade, un contrôle dimensionnel est effectué sur la longueur et la largeur, les dimensions du diamètre des trous et la profondeur des évidements, ainsi que sur toutes les autres dimensions que le concepteur CAO considère comme critiques. Si une erreur est détectée, l'opérateur de la CNC consulte le concepteur CAO pour résoudre le problème. Une fois que tout a été vérifié, l'opérateur de la CNC fraise le nombre de pièces requis.
Après le fraisage du “C” intérieur, le “C” extérieur (ou le dessus de la boîte) commence le processus de fraisage. Dans ce cas, il y aura des découpes pour l'USBC, les Micro HDMIs, la prise audio, et une fente qui s'étend près du périmètre extérieur qui acceptera l'alimentation pour maintenir le boîtier ensemble. La face extérieure C sera également fraisée sur la face lisse du plastique. La CNC a été programmée pour fabriquer un cadre qui acceptera la partie fraisée et permettra à l'opérateur de fraiser l'autre côté. Cela permettra de réaliser l'encoche pour les HDMI et l'USBC. Il ajoute également quelques rainures décoratives sur le dessus. Une fois l'opération de fraisage terminée, les deux pièces sont placées dans un bac avec des étiquettes et passent à l'opération suivante.
Quantité
Le nombre de pièces usinées sera toujours supérieur à la commande. Par exemple, si vous avez commandé 25 boîtiers, l'opérateur CNC examinera le nombre d'opérations qui suivront le premier fraisage et augmentera le nombre de pièces. Il s'agit de compenser les essais et le réglage de la machine pour les opérations suivantes, comme nous le verrons plus loin. Dans cet exemple, on peut s'attendre à ce que l'opérateur de la CNC fabrique 6 pièces supplémentaires.
SAW
L'étape 3 est la scie qui effectue normalement deux types de coupes : les coupes d'alimentation et les coupes de pliage. Nous disposons de trois grandes scies sur table dont les lames sont montées par le bas. Pour commencer, l'opérateur de la scie prend une chute de plastique de la même épaisseur que la pièce et la place sur la table. L'opérateur se réfère aux dimensions indiquées sur le chariot. Ensuite, l'opérateur règle la scie en fonction des besoins et coupe la chute. Après avoir effectué les ajustements nécessaires, il coupe sa première pièce. C'est ici que les pièces supplémentaires sont parfois nécessaires. Si la coupe n'est pas dans les limites de la tolérance, nous avons une pièce de moins à utiliser.
Normalement, la première lame de scie utilisée est une lame à 90 degrés pour réaliser la “rainure de pliage”. La largeur de la rainure de pliage est normalement égale à l'épaisseur du matériau. Dans le cas présent, elle est donc de 3 mm.
L'autre lame normalement utilisée est une lame plate pour couper la masselotte. Là encore, l'opérateur de la scie effectue plusieurs coupes d'essai sur de la ferraille, puis utilise les pièces usinées par CNC. L'opérateur de la scie teste l'ajustement des deux pièces et effectue plusieurs contrôles dimensionnels pour s'assurer que les pièces sont dans les tolérances. Une fois que la scie a terminé les pièces, elle passe à l'opération suivante. Le voyageur d'atelier indique l'ordre des opérations. En règle générale, après l'opération de sciage, la pièce passe à l'impression si nécessaire ou au pliage. Toutefois, il arrive qu'une pièce soit assemblée ou expédiée après l'opération de sciage. Cela dépend de l'enceinte et de ses besoins.
IMPRESSION
L'étape 4 est l'impression. Nous disposons de trois imprimantes pour imprimer les pièces. Parfois, un client souhaite que son logo soit imprimé. D'autres fois, le client souhaite des étiquettes (marche/arrêt, HDMI, entrée, sortie, etc.) pour les différentes découpes et fentes. Nous utilisons de l'encre à solvant UV avec nos imprimantes et pouvons imprimer plusieurs pièces à la fois en fonction de leur taille. Une fois terminées, les pièces imprimées passent à l'opération suivante, qui est généralement le pliage.
PLIAGE
C'est à ce stade que les pièces commencent vraiment à prendre la forme en “C“ de l'enceinte en plastique personnalisée. Nous disposons de plusieurs cintreuses qui fonctionnent selon la même technique. Tout d'abord, l'opérateur règle la table de pliage en fonction de la taille de la pièce. Ensuite, les tables chauffent la zone le long des coupes de pliage tout en exerçant une pression sur les pièces. Enfin, lorsque la pression dépasse la capacité du plastique à rester plat, les pièces sont pliées à un angle de 90 degrés. Chacune des deux pièces de la boîte Pi nécessitera deux opérations de pliage. L'opérateur de pliage effectuera également des contrôles dimensionnels une fois que les pièces auront pris forme, ainsi qu'un test d'ajustement. Les deux pièces ’C“ seront ensuite acheminées vers la zone d'assemblage désignée.
ASSEMBLAGE
L'assemblage est une opération facultative, qui dépend des besoins du client. C'est ici que nous installons les accessoires nécessaires dans l'armoire. Chaque type de plastique a une procédure de collage spéciale nécessaire pour optimiser la sécurité des accessoires. Les accessoires que nous pouvons ajouter comprennent des entretoises, des inserts, des tubes lumineux, des vis, des fenêtres en acrylique, des languettes, etc. Lorsqu'un voyageur de commerce arrive pour la première fois à l'assemblage, le responsable de l'assemblage crée une boîte d'installation. En d'autres termes, il s'agit de l'enceinte complète avec toutes les opérations et tous les accessoires. Les concepteurs CAO examinent la boîte de configuration pour une approbation initiale et des vérifications de dimensions. Une fois la boîte de configuration approuvée, les pièces restantes sont assemblées. Les pièces qui nécessitent un collage restent dans la zone d'assemblage jusqu'à ce qu'elles durcissent correctement avant d'être expédiées.
EXPÉDITION
La section Expédition a deux responsabilités. Il s'agit de la dernière opération visant à garantir que le boîtier en plastique personnalisé est un produit de qualité. L'expédition nettoie et inspecte l'ajustement et la forme. Elle vérifie que le voyageur n'a pas reçu d'instructions spécifiques pour des tests ou des contrôles de qualité.
La dernière étape consiste à emballer les boîtiers pour éviter qu'ils ne soient endommagés pendant le transport et, enfin, à les adresser et à les expédier à la bonne adresse en utilisant la meilleure méthode.
PRODUIT FINAL
Le boîtier en plastique personnalisé utilisé dans cet exemple sécurise la carte en utilisant les fentes internes et l'intérieur du boîtier pour la maintenir en place. Mais que se passe-t-il si vous ne voulez pas accéder à la carte SD ? Il faut alors éloigner la carte de la surface intérieure. Dans ce cas, nous utiliserons des supports circulaires (parfois appelés bossages ou entretoises). Nous utilisons un fer à souder pour faire fondre les inserts filetés en laiton dans le support. Des évidements circulaires sont fraisés dans le fond pour l'alignement et le collage.
La liste des options est presque infinie. Il y a la couleur et l'épaisseur du plastique ainsi que les types de texture. Vous pouvez également décider quels composants doivent être exposés, en inversant le “C”, en ajoutant des brides pour le montage ou en fixant le boîtier à l'aide de languettes.
Tout commence avec le concepteur CAO qui discute de l'aspect que vous souhaitez donner à votre enceinte.
