Produzione più intelligente, non più difficile: uno studio di caso fondamentale per gli alloggiamenti dei sensori LiDAR

Come l'usinatura CNC di precisione ha permesso la prototipazione rapida di un involucro di sensori LiDAR ad alte prestazioni

Visualizzazione del progetto

Il cliente e il prodotto

Il cliente è una startup innovativa che sviluppa sistemi avanzati di mappatura ambientale per veicoli industriali autonomi.Hanno richiesto a un partner di produzione di produrre un singolo prototipo funzionale della loro nuova generazione di alloggiamento di sensori LiDAR per test sul campo e dimostrazioni per gli investitori.

Gli alloggi necessari per ospitare:

• Progettazione ad anello aperto a 270° per l'emissione e la ricezione laser grandangolare
• Superfici di montaggio di precisione per componenti ottici (tolleranza ± 0,025 mm)
• Funzioni di gestione termica per la dissipazione del calore da elettronica interna
• Compatibilità dello schermo EMI/RFI per l'integrità del segnale
• Sigillazione ambientale per uso industriale (equivalente IP67)

Scegliere il giusto metodo di fabbricazione

Per questo alloggiamento prototipo con geometrie complesse, sono stati presi in considerazione diversi metodi di fabbricazione:

Stampa 3D (metallo):Potrebbe produrre la forma complessa, ma mancava di precisione per le caratteristiche di montaggio ottico e richiedeva una significativa post-elaborazione.

La lavorazione tradizionale:Richieste di installazioni multiple, aumentando il rischio di errori e il tempo di consegna.

5 assi di tornitura CNC:Abilitato alla lavorazione completa in un'unica configurazione, mantenendo tolleranze critiche producendo efficientemente sia caratteristiche rotazionali che prismatiche.

Perché è stato scelto il CNC a 5 assi:

Produzione a configurazione singola: completato tutte le caratteristiche senza riposizionamento, garantendo la precisione

Qualità superficiale superiore: raggiunto il finitura richiesta per sigillamento ambientale

Proprietà del materiale: l'alluminio 6061 ha fornito caratteristiche termiche e meccaniche ideali

Rapid Turnaround: consegna in 8 giorni ha raggiunto un calendario di sviluppo aggressivo

Sfide e soluzioni chiave nella produzione di abitazioni

1Precisione di apertura semicircolare

Sfida: mantenere un raggio preciso e una finitura superficiale sulla struttura a anello aperto a 270°

Soluzione: progettazione di apparecchiature personalizzate che consentano l'accesso completo per l'elaborazione a 5 assi in un'unica operazione

2. Integrazione della gestione termica

Sfida: integrare caratteristiche di dissipazione del calore senza compromettere l'integrità strutturale

Soluzione:

• Progettazione ottimizzata delle pinne: pinne di raffreddamento meccanizzate con spessore variabile per la superficie massima
• Interfaccia termica integrata: piattezza lavorata con precisione per un contatto ottimale con i componenti interni

3Sezione di base multifunzione

Sfida: integrare più tipi di interfaccia in uno spazio minimo:

• Porta del connettore di alimentazione
• Interfacce di trasmissione dati (Ethernet, USB-C)
• Punti di montaggio per PCB interni
• Superfici di tenuta ambientali

Soluzione:

• Attrezzature su misura: Micro-attrezzature per la lavorazione di macchinari a stazione
• Operazioni sequenziali: sequenza di lavorazione strategica per mantenere la stabilità strutturale durante la produzione

4Compatibilità del trattamento di superficie

Sfida: soddisfare sia i requisiti di protezione ambientale che di schermatura EMI

Soluzione:

• Anodizzazione dura: resistenza alla corrosione e superficie resistente
• Mascheramento selettivo: superfici di montaggio critiche protette durante il trattamento
• Preparazione dell'interfaccia conduttiva: compatibilità del trattamento superficiale con le future soluzioni di schermatura EMI

Validazione e collaudo della qualità

Nonostante fosse un singolo prototipo, l'alloggiamento è stato sottoposto a una validazione rigorosa:

• Verifica dimensionale:
• Ispezione CMM di tutte le caratteristiche critiche
• Scansione ottica di curvature complesse

Prova funzionale:

• Controllo dell'idoneità con componenti ottici
• Prova del ciclo termico (da -20°C a +65°C)
• Validazione preliminare della prova IP67

Analisi della qualità superficiale:

• Misurazioni della rugosità delle superfici di tenuta
• Verifica dello spessore del rivestimento

Feedback dei clienti e applicazioni future

Il prototipo ha superato le aspettative del cliente:

• Perfetto per la prima volta con tutti i componenti interni
• Prestazioni termiche superiori nelle prove sul campo
• Dimostrazione di successo agli investitori, garantendo il prossimo round di finanziamento

Il cliente ha avviato discussioni per:

• Ottimizzazione della progettazione per la produzione (DFM) per la versione di produzione
• Produzione in piccoli lotti (50-100 unità) per test sul campo estesi
• Altre varianti di sensori utilizzando una piattaforma simile