COMMENT FABRIQUER UN BOÎTIER PLASTIQUE PERSONNALISÉ NÉCESSITANT UN RASPBERRY PI EN UTILISANT LE PROCESSUS TOOLLESS
L'objectif de cet article est d'expliquer le processus utilisé par Toolless pour fabriquer un boîtier plastique personnalisé. Pour vous expliquer, je vais suivre le processus comme si nous fabriquions un boîtier destiné à contenir un Raspberry Pi 4 - un sujet sur lequel beaucoup de nos clients nous contactent.
QUEL EST LE PROCESSUS DE FABRICATION D'UN BOÎTIER PERSONNALISÉ POUR RASPBERRY PI ?
Pour commencer, il y a deux choses importantes à garder à l'esprit tout au long du processus. Premièrement, notre processus n'implique pas de moulage par injection. Tous nos boîtiers commencent par des pièces plates de plastique. Généralement, 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). Le côté texturé doit normalement se trouver à l'extérieur du boîtier, car le côté lisse est extrêmement sensible aux rayures. Pour ce boîtier de 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'en ont pas en stock. On ne sait jamais quand un changement ou une modification doit intervenir et que, soudain, le boîtier est obsolète. Chaque client reçoit des boîtiers fabriqués au fur et à mesure de ses demandes.
SUR QUEL MODÈLE DE RASPBERRY PI EST-IL BASÉ ?
Le boîtier du Pi que nous fabriquons ici utilise un design que nous appelons EB200 (EB signifie Easy Box). Nous l'appelons également "boîte en C" parce qu'il sera finalement constitué de deux parties en forme de C qui s'emboîteront à l'aide d'une technique de languette et de rainure. 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 sa réalisation pour ce boîtier - afin que vous puissiez mieux comprendre la méthode Toolless. Le processus comprend sept étapes : Conception, fraisage ou CNC (Computer Numerated Control), scie, impression, pliage, assemblage et enfin expédition. Je discuterai brièvement de chaque étape et conclurai avec 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 (conception assistée par ordinateur). Un concepteur CAO, qui a été affecté à votre projet. Il vous contactera et mettra au point les détails de votre boîtier plastique personnalisé. S'il est possible d'acheter un boîtier pour accueillir votre carte Pi, avec Toolless Plastic Solutions, votre boîtier est fabriqué sur mesure pour exposer ou dissimuler les composants de votre choix. Vous disposez ainsi de multiples options et d'un large éventail de possibilités pour vous 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 pour améliorer la circulation de l'air, ainsi qu'un accès à tous les composants du Raspberry Pi 4. Les objectifs du concepteur CAO sont de vous fournir un boîtier fonctionnel, dont vous êtes satisfait sur le plan esthétique et qui peut 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 développer un Shop Traveler.
COMMENT FABRIQUONS-NOUS LE BOÎTIER PLASTIQUE PERSONNALISÉ ?
Le Shop Traveler est le plan de fabrication utilisé par l'atelier pour fabriquer le boîtier. Il fournit des indications sur le matériau à utiliser, les exigences dimensionnelles, l'ordre de fraisage CNC, les mèches à utiliser, les instructions et les exigences spéciales pour l'opérateur de la scie, l'imprimeur, l'opérateur du pliage, l'assemblage et l'expédition. Une fois le Shop Traveler imprimé, il est remis à l'opérateur de la CNC pour commencer l'étape 2.
CNC/FRAISAGE
L'opérateur CNC sélectionne une feuille de plastique en fonction de la couleur et de l'épaisseur requises décrites 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 garder le côté texturé, qui est ce que le client voit, aussi net et propre que possible.
Disons que la première partie que les usines des opérateurs sont l'intérieur "C" ou le fond du boîtier. La pièce a été programmée comme une pièce plate qui a les ouvertures pour les USB et l'Ethernet sur un côté et l'ouverture pour la carte SD et deux trous pour voir les LEDs sur ce côté de la carte.
La dimension intérieure de ce boîtier est de 57 mm de large, 83 mm de long et 47 mm de haut. Cela fait de la partie intérieure, à plat, un rectangle de 183×59. Le 183 est la hauteur intérieure multipliée par deux avec 1mm supplémentaire à chaque extrémité pour les feeders. Il comprend également 6 mm de plus (3 mm chacun pour les deux coupes de pliage). Le 59 est la largeur intérieure plus 1mm de feeders de chaque côté. C'est très compliqué en soi, mais nos concepteurs CAO, avec l'aide de SolidWorks, sont tout à fait capables de créer la programmation nécessaire pour fraiser les pièces correctes.
Processus CNC
Tout d'abord, l'opérateur CNC fraise une pièce et évalue le résultat. Ensuite, une observation générale est faite pour voir si toutes les caractéristiques du Traveler correspondent à la pièce fraisée. À ce stade, un contrôle dimensionnel est effectué sur la longueur et la largeur, les dimensions du diamètre des trous, la profondeur des évidements ainsi que toute autre dimension que le concepteur CAO juge critique. 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 usine le nombre requis de pièces.
Après le fraisage du "C" intérieur, le "C" extérieur (ou le haut du boîtier) commence le processus de fraisage. Dans ce cas, il aura des découpes pour l'USBC, les Micro HDMI, la prise audio, et une fente qui se trouve près du périmètre extérieur qui acceptera l'alimentateur pour maintenir le boîtier ensemble. L'extérieur C aura également l'opération de fraisage sur le côté lisse du plastique. La CNC a été programmée pour fabriquer un cadre qui acceptera la pièce fraisée et permettra à l'opérateur de fraiser sur l'autre face. Cela permettra de réaliser l'évidement pour les HDMI et l'USBC. Elle 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 fraisées sera toujours supérieur à celui de 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 tests et le réglage de la machine pour les opérations suivantes, dont nous reparlerons plus loin. Dans cet exemple, nous pouvons nous attendre à ce que l'opérateur 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 à table dont les lames sont montées par le bas. Pour commencer, l'opérateur de la scie prend un morceau de plastique de la même épaisseur que la pièce et le place sur la table. L'opérateur se réfère aux dimensions indiquées sur le voyageur. Ensuite, l'opérateur règle la scie comme il le souhaite et coupe la pièce. Après avoir fait les ajustements nécessaires, il coupera sa première pièce. C'est ici que les pièces supplémentaires sont parfois nécessaires. Si la coupe n'est pas dans la tolérance, nous avons alors une pièce de moins à utiliser.
Normalement, la première lame de scie utilisée sera une lame à 90 degrés pour réaliser la "rainure de pliage". La largeur de la rainure de pliage est normalement la même que l'épaisseur du matériau. Donc, dans ce cas, elle serait de 3 mm.
L'autre lame normalement utilisée est une lame plate pour couper l'alimentateur. Une fois encore, l'opérateur de la scie effectue plusieurs coupes d'essai sur des chutes, puis utilise les pièces fraisées 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 la tolérance. Une fois que la scie a terminé les pièces, elle passe à l'opération suivante. Le voyageur de l'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. Cependant, il arrive qu'une pièce aille au montage ou à l'expédition après le sciage. Cela dépend de l'enceinte et de ses besoins.
IMPRIMER
L'étape 4 est l'impression. Nous avons trois imprimantes que nous utilisons pour imprimer les pièces. Parfois, un client souhaite que son logo soit imprimé. D'autres fois, le client souhaite des étiquettes (on/off, 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 la taille de la pièce. 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 vont vraiment commencer à prendre la forme en "C" du boîtier plastique personnalisé. Nous disposons de plusieurs machines à plier 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 vont chauffer la zone le long des coupes de pliage tout en ajoutant de la 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 du boîtier Pi nécessitera deux opérations de pliage. L'opérateur de pliage effectuera également des contrôles dimensionnels après la mise en forme des pièces, ainsi qu'un test d'ajustement. Les deux pièces en "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 tous les accessoires nécessaires dans le boîtier. 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 conduits de lumière, des vis, des fenêtres en acrylique, des languettes, etc. Lorsqu'un voyageur d'atelier arrive pour la première fois au montage, le responsable du montage crée une boîte de montage. En d'autres termes, il s'agit du boîtier complet avec toutes les opérations et tous les accessoires. Les concepteurs CAO examinent la boîte de montage pour l'approbation initiale et les vérifications des dimensions. Une fois la boîte de montage approuvée, les autres pièces sont assemblées. Les pièces qui doivent être collées restent dans la zone d'assemblage jusqu'à ce qu'elles durcissent correctement avant de passer à l'expédition.
EXPÉDITION
La section Expédition a deux responsabilités. Il s'agit de la dernière opération permettant de s'assurer que le boîtier plastique personnalisé est un produit de qualité. L'expédition nettoie et inspecte l'ajustement et la forme. Ils vérifient le voyageur pour voir s'il y a des instructions spécifiques pour les tests ou les contrôles de qualité.
La dernière étape consiste à emballer les boîtiers pour éviter qu'ils ne soient endommagés pendant le transport. Enfin, les boîtiers sont adressés et expédiés à la bonne adresse en utilisant la meilleure méthode.
PRODUIT FINAL
Le boîtier plastique personnalisé utilisé dans cet exemple maintient la carte en place en utilisant les fentes internes et l'intérieur du boîtier pour la maintenir en place. Mais que faire si vous ne voulez pas accéder à la carte SD ? Nous devrions éloigner la carte de la surface intérieure. Dans ce cas, nous utilisons des supports circulaires (parfois appelés bosses ou entretoises). Nous utilisons un fer à souder pour faire fondre des inserts filetés en laiton dans la béquille. 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 pour discuter de l'aspect que vous souhaitez donner à votre enceinte.