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

Come la lavorazione CNC di precisione ha consentito la prototipazione rapida di un involucro per sensore LiDAR ad alte prestazioni

Panoramica del progetto

Informazioni sul cliente e sul prodotto

Il cliente è una startup innovativa che sviluppa sistemi avanzati di mappatura ambientale per veicoli industriali autonomi. Aveva bisogno di un partner di produzione per produrre un singolo prototipo funzionale del suo alloggiamento per sensore LiDAR di nuova generazione per test sul campo e dimostrazioni agli investitori.

L'alloggiamento doveva ospitare:

• Design ad anello aperto a 270° per l'emissione e la ricezione laser ad ampio angolo
• Superfici di montaggio di precisione per componenti ottici (tolleranza di ±0,025 mm)
• Funzionalità di gestione termica per la dissipazione del calore dall'elettronica interna
• Compatibilità di schermatura EMI/RFI per l'integrità del segnale
• Tenuta ambientale per uso industriale (equivalente a IP67)

Selezione del metodo di produzione corretto

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

Stampa 3D (Metallo):Poteva produrre la forma complessa, ma mancava di precisione per gli elementi di montaggio ottici e richiedeva una significativa post-elaborazione.

Lavorazione tradizionale:Richiedeva più configurazioni, aumentando il rischio di errore e i tempi di consegna.

Tornitura/fresatura CNC a 5 assi:Ha consentito la lavorazione completa in un'unica configurazione, mantenendo le tolleranze critiche e producendo in modo efficiente sia elementi rotazionali che prismatici.

Perché è stata selezionata la CNC a 5 assi:

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

Qualità superficiale superiore: ha ottenuto la finitura richiesta per la tenuta ambientale

Proprietà dei materiali: l'alluminio 6061 ha fornito caratteristiche termiche e meccaniche ideali

Consegna rapida: la consegna in 8 giorni ha rispettato i tempi di sviluppo aggressivi

Sfide chiave e soluzioni nella produzione di alloggiamenti

1. Precisione dell'apertura semicircolare

Sfida: mantenere il raggio e la finitura superficiale precisi sulla struttura ad anello aperto a 270°

Soluzione: progettazione di un'attrezzatura personalizzata che consente l'accesso completo per la lavorazione a 5 assi in un'unica operazione

2. Integrazione della gestione termica

Sfida: incorporare elementi di dissipazione del calore senza compromettere l'integrità strutturale

Soluzione:

• Design delle alette ottimizzato: alette di raffreddamento lavorate con spessore variabile per la massima superficie
• Interfaccia termica integrata: planarità lavorata con precisione per un contatto ottimale con i componenti interni

3. Sezione base multifunzione

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

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

Soluzione:

• Attrezzatura personalizzata: micro-utensili per la lavorazione di porte complesse
• Operazioni sequenziali: sequenza di lavorazione strategica per mantenere la stabilità strutturale durante la produzione

4. Compatibilità del trattamento superficiale

Sfida: soddisfare i requisiti di protezione ambientale e schermatura EMI

Soluzione:

• Anodizzazione dura: ha fornito resistenza alla corrosione e superficie durevole
• Mascheratura selettiva: ha protetto le superfici di montaggio critiche durante il trattamento
• Preparazione dell'interfaccia conduttiva: compatibilità del trattamento superficiale con future soluzioni di schermatura EMI

Convalida e test della qualità

Pur essendo un singolo prototipo, l'alloggiamento è stato sottoposto a rigorosa convalida:

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

Test funzionali:

• Controllo dell'adattamento con componenti ottici
• Test di ciclo termico (-20°C a +65°C)
• Convalida preliminare dei test IP67

Analisi della qualità superficiale:

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

Feedback del cliente e applicazioni future

Il prototipo ha superato le aspettative del cliente:

• Perfetto adattamento al primo colpo con tutti i componenti interni
• Prestazioni termiche superiori nei test sul campo
• Dimostrazione di successo agli investitori, assicurando il prossimo round di finanziamenti

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
• Varianti di sensori aggiuntivi utilizzando un design di piattaforma simile