Produkcja inteligentniejsza, a nie trudniejsza: przełomowe badanie przypadków w zakresie obudowy czujników LiDAR

Jak precyzyjne obróbki CNC umożliwiły szybkie prototypowanie wysokowydajnej obudowy czujnika LiDAR

Przegląd projektu

O kliencie i produkcie

Klient jest innowacyjnym startupem opracowującym zaawansowane systemy mapowania środowiska dla autonomicznych pojazdów przemysłowych.Potrzebowali partnera produkcyjnego, który wyprodukowałby jeden funkcjonalny prototyp ich nowej generacji obudowy czujnika LiDAR do badań terenowych i demonstracji inwestorów..

Mieszkania potrzebne do:

• Konstrukcja o otwartym pierścieniu 270° do szerokokątnej emisji i odbioru lasera
• Precyzyjne powierzchnie mocowania elementów optycznych (tolerancja ± 0,025 mm)
• Systemy zarządzania ciepłem do rozpraszania ciepła z wewnętrznej elektroniki
• Kompatybilność osłon EMI/RFI dla integralności sygnału
• Środowiskowe uszczelnienie do zastosowań przemysłowych (ekwiwalent IP67)

Wybór właściwej metody produkcji

W przypadku tego prototypowego obudowy o złożonych geometriach rozważono kilka metod produkcji:

Druk 3D (metal):Można było wyprodukować skomplikowany kształt, ale brakowało precyzji w zakresie optycznych elementów montażu i wymagane było znaczne przetwarzanie.

Tradycyjne obróbki:Wymagane wielokrotne ustawienia, zwiększające ryzyko błędów i czas realizacji.

5-osiowe obracanie CNC:Umożliwiła całkowite obróbkę w jednej konfiguracji, utrzymując krytyczne tolerancje przy jednoczesnym wydajnym wytwarzaniu funkcji rotacyjnych i pryzmatycznych.

Dlaczego wybrano 5-osiowe CNC:

Produkcja pojedyncza: zakończone wszystkie funkcje bez ponownego ustawienia, zapewniając dokładność

Wyższa jakość powierzchni: osiągnięte wymagane wykończenie dla uszczelnienia środowiskowego

Właściwości materiału: Aluminium 6061 zapewnia idealne właściwości termiczne i mechaniczne

Szybki rozwój: dostawa w ciągu 8 dni spełniła agresywny harmonogram rozwoju

Kluczowe wyzwania i rozwiązania w produkcji mieszkaniowej

1Precyzja półokręgowej otworu

Wyzwanie: Utrzymanie precyzyjnego promienia i wykończenia powierzchni na konstrukcji o otwartym pierścieniu 270°

Rozwiązanie: Niestandardowa konstrukcja łącznika umożliwiająca pełny dostęp do obróbki 5-osiowej w jednej operacji

2Integracja zarządzania cieplnym

Wyzwanie: Włączenie funkcji rozpraszania ciepła bez naruszania integralności konstrukcji

Rozwiązanie:

• Optymalizowana konstrukcja płetw: obrabione płetwy chłodzące o różnej grubości dla maksymalnej powierzchni
• Zintegrowany interfejs termiczny: precyzyjnie obrobiona płaskość dla optymalnego kontaktu z komponentami wewnętrznymi

3. Wielofunkcyjna sekcja bazowa

Wyzwanie: Integracja wielu typów interfejsów w minimalnej przestrzeni:

• Port złącza zasilania
• Interfejsy transmisji danych (Ethernet, USB-C)
• Punkty mocowania wewnętrznych PCB
• Powierzchnie uszczelniające dla ochrony środowiska

Rozwiązanie:

• Narzędzia na zamówienie: mikro narzędzia do skomplikowanej obróbki przybudowy
• Operacje sekwencyjne: Strategiczna sekwencja obróbki w celu utrzymania stabilności strukturalnej podczas produkcji

4Kompatybilność z obróbką powierzchni

Wyzwanie: spełnienie zarówno wymogów ochrony środowiska, jak i zabezpieczenia przed EMI

Rozwiązanie:

• Twardy anodowanie: Zapewnia odporność na korozję i trwałą powierzchnię
• Selektywne maskowanie: chronione krytyczne powierzchnie montażowe podczas obróbki
• Przygotowanie przewodzących interfejsów: Kompatybilność obróbki powierzchni z przyszłymi rozwiązaniami zabezpieczającymi EMI

Walidacja i testowanie jakości

Pomimo tego, że był to pojedynczy prototyp, obudowa przeszła rygorystyczną walidację:

• Weryfikacja wymiarów:
• Inspekcja CMM wszystkich elementów krytycznych
• Skanowanie optyczne złożonych krzywych

Badania funkcjonalne:

• Sprawdzenie zgodności z elementami optycznymi
• Badanie cyklu termicznego (od -20°C do +65°C)
• Wstępna walidacja badań IP67

Analiza jakości powierzchni:

• Pomiary grubości na powierzchniach uszczelniających
• Weryfikacja grubości powłoki

Informacje zwrotne od klientów i przyszłe zastosowania

Prototyp przekroczył oczekiwania klientów:

• Idealne pierwsze dopasowanie ze wszystkimi wewnętrznymi elementami
• Wyższa wydajność termiczna w badaniach terenowych
• Udaną demonstrację dla inwestorów, zabezpieczenie kolejnej rundy finansowania

Klient rozpoczął rozmowy w sprawie:

• Optymalizacja projektowania do produkcji (DFM) dla wersji produkcyjnej
• Produkcja małych partii (50-100 sztuk) do rozszerzonych badań w terenie
• Dodatkowe warianty czujników wykorzystujące podobną konstrukcję platformy