Έξυπνη Παραγωγή, Όχι Δύσκολη: Μια Μελέτη Περίπτωσης για την Κατασκευή Περιβλήματος Αισθητήρα LiDAR

Πώς η επεξεργασία CNC με ακρίβεια επέτρεψε την ταχεία δημιουργία πρωτοτύπων ενός περίβληματος αισθητήρα LiDAR υψηλών επιδόσεων

Σύνοψη του έργου

Για τον πελάτη και το προϊόν

Ο πελάτης είναι μια καινοτόμος εκκίνηση που αναπτύσσει προηγμένα συστήματα περιβαλλοντικής χαρτογράφησης για αυτόνομα βιομηχανικά οχήματα.Απαιτούσαν έναν συνεργάτη κατασκευής για να παράγει ένα μόνο λειτουργικό πρωτότυπο της επόμενης γενιάς του δοχείου αισθητήρα LiDAR για δοκιμές πεδίου και επίδειξη επενδυτών.

Οι κατοικίες που απαιτούνται για να φιλοξενηθούν:

• Σχεδιασμός ανοιχτού δακτυλίου 270° για ευρυγωνική εκπομπή και λήψη λέιζερ
• Επιφάνειες στερέωσης ακρίβειας για οπτικά εξαρτήματα (διαφορά ± 0,025 mm)
• Τεχνολογίες θερμικής διαχείρισης για την απώλεια θερμότητας από εσωτερικά ηλεκτρονικά
• Συμβατότητα προστασίας EMI/RFI για την ακεραιότητα του σήματος
• Περιβαλλοντική σφράγιση για βιομηχανική χρήση (ισοδύναμο IP67)

Επιλογή της κατάλληλης μεθόδου κατασκευής

Για αυτό το πρωτότυπο στερέωμα με σύνθετες γεωμετρικές διαστάσεις, εξετάστηκαν διάφορες μεθόδοι κατασκευής:

3D εκτύπωση (μεταλλικό):Μπορούσε να παράγει το σύνθετο σχήμα, αλλά δεν είχε ακρίβεια για τα χαρακτηριστικά οπτικής τοποθέτησης και απαιτούσε σημαντική μεταεπεξεργασία.

Παραδοσιακή επεξεργασία:Απαιτούνται πολλαπλές ρυθμίσεις, αυξάνοντας τον κίνδυνο σφάλματος και τον χρόνο προετοιμασίας.

Πέντε άξονες CNC στροφή/τρίχωμα:Επιτρέπει την πλήρη μηχανική επεξεργασία σε μία και μοναδική ρύθμιση, διατηρώντας κρίσιμες ανοχές ενώ παράγει αποτελεσματικά τόσο περιστροφικά όσο και πρισματικά χαρακτηριστικά.

Γιατί επιλέχθηκε το CNC 5 άξων:

Ενιαία εγκατάσταση παραγωγής: ολοκληρώθηκαν όλα τα χαρακτηριστικά χωρίς επανατοποθέτηση, εξασφαλίζοντας την ακρίβεια

Ανώτερη ποιότητα επιφάνειας: Επιτεύχθηκε η απαιτούμενη τελική επεξεργασία για την περιβαλλοντική σφράγιση

Ιδιότητες υλικού: Το αλουμίνιο 6061 παρέχει ιδανικά θερμικά και μηχανικά χαρακτηριστικά

Γρήγορη ανταπόκριση: παράδοση 8 ημερών σε επιθετικό χρονοδιάγραμμα ανάπτυξης

Βασικές προκλήσεις και λύσεις στην κατασκευή κατοικιών

1. Ημικυκλική ακρίβεια ανοίγματος

Πρόκληση: Διατήρηση της ακριβούς ακτίνας και της επιφάνειας στην ανοιχτή δομή με δαχτυλίδι 270°

Λύση: Προσαρμοσμένη σχεδίαση στερεών στοιχείων που επιτρέπει πλήρη πρόσβαση για μηχανική επεξεργασία 5 άξων σε μία λειτουργία

2. Ενσωμάτωση της θερμικής διαχείρισης

Πρόκληση: Ενσωμάτωση χαρακτηριστικών διάσπασης θερμότητας χωρίς να θίγεται η δομική ακεραιότητα

Λύση:

• Βελτιωμένο σχεδιασμό πτερυγίων: Μηχανοποιημένα πτερύγια ψύξης με διαφορετικό πάχος για τη μέγιστη επιφάνεια
• Ενσωματωμένη θερμική διεπαφή: επίπεδα με ακριβή μηχανήματα για βέλτιστη επαφή με τα εσωτερικά εξαρτήματα

3Πολυλειτουργικό τμήμα βάσης

Πρόκληση: Ενσωμάτωση πολλών τύπων διεπαφών σε ελάχιστο χώρο:

• Πύλη συνδέσμου ρεύματος
• Διασύνδεση μεταφοράς δεδομένων (Ethernet, USB-C)
• Θέματα τοποθέτησης εσωτερικών PCB
• Επιφάνειες σφράγισης για το περιβάλλον

Λύση:

• Εργαλεία προσαρμοσμένα: Μικροεργαλεία για περίπλοκη μηχανική επεξεργασία λιμένων
• Συνεχόμενες εργασίες: Στρατηγική ακολουθία μηχανικής για τη διατήρηση της δομικής σταθερότητας κατά τη διάρκεια της παραγωγής

4. Συμφωνία επεξεργασίας επιφάνειας

Πρόκληση: Εκπλήρωση των απαιτήσεων τόσο για την προστασία του περιβάλλοντος όσο και για την προστασία από τους EMI

Λύση:

• Σκληρή ανωδίαση: Παροχή αντοχής στη διάβρωση και ανθεκτικής επιφάνειας
• Επιλεκτική κάλυψη: Προστασία κρίσιμων επιφανειών τοποθέτησης κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας
• Προετοιμασία αγωγικών διεπαφών: συμβατότητα επεξεργασίας επιφάνειας με μελλοντικές λύσεις προστασίας από EMI

Εξυγίανση και δοκιμή ποιότητας

Παρά το γεγονός ότι ήταν ένα μόνο πρωτότυπο, το σπίτι υποβλήθηκε σε αυστηρή επικύρωση:

• Διαστασιακή επαλήθευση:
• Επιθεώρηση CMM όλων των κρίσιμων στοιχείων
• Οπτική σάρωση σύνθετων καμπυλών

Δραστηριώδης δοκιμή:

• Έλεγχος της καταλληλότητας με οπτικά εξαρτήματα
• Δοκιμή θερμικού κύκλου (-20°C έως +65°C)
• Προκαταρκτική επικύρωση δοκιμών IP67

Ανάλυση ποιότητας επιφάνειας:

• Μετρήσεις τραχύτητας στις επιφάνειες σφράγισης
• Επιβεβαίωση πάχους της επικάλυψης

Πληροφορίες πελατών και μελλοντικές εφαρμογές

Το πρωτότυπο ξεπέρασε τις προσδοκίες των πελατών:

• Τέλεια πρώτη φορά ταιριάζει με όλα τα εσωτερικά στοιχεία
• Ανώτερη θερμική απόδοση σε δοκιμές πεδίου
• Επιτυχής επίδειξη στους επενδυτές, εξασφάλιση του επόμενου γύρου χρηματοδότησης

Ο πελάτης έχει ξεκινήσει συζητήσεις για:

• Βελτιστοποίηση σχεδιασμού για την κατασκευή (DFM) για την έκδοση παραγωγής
• Παραγωγή μικρών παρτίδων (50-100 μονάδες) για εκτεταμένες δοκιμές πεδίου
• Πρόσθετες παραλλαγές αισθητήρων με παρόμοιο σχεδιασμό πλατφόρμας