Fabricando de forma más inteligente, no más difícil: Un estudio de caso de torneado para la carcasa del sensor LiDAR

Cómo el mecanizado CNC de precisión ha permitido la creación de prototipos rápidos de una caja de sensores LiDAR de alto rendimiento

Resumen del proyecto

Sobre el cliente y el producto

El cliente es una startup innovadora que desarrolla sistemas avanzados de mapeo ambiental para vehículos industriales autónomos.Necesitaban un socio de fabricación para producir un prototipo funcional de su carcasa de sensor LiDAR de próxima generación para pruebas de campo y demostraciones de inversores..

Las viviendas necesarias para albergar:

• Diseño de anillo abierto de 270° para emisión y recepción de láser de gran angular
• Superficies de montaje de precisión para componentes ópticos (tolerancia ± 0,025 mm)
• Características de gestión térmica para la disipación de calor de la electrónica interna
• Compatibilidad del blindaje EMI/RFI para la integridad de la señal
• Sellado medioambiental para uso industrial (equivalente IP67)

Elegir el método de fabricación adecuado

Para este prototipo de carcasa con geometrías complejas, se consideraron varios métodos de fabricación:

Impresión 3D (metal):Podía producir la forma compleja, pero carecía de precisión para las características de montaje óptico y requería un posterior procesamiento significativo.

Mecanizado tradicional:Requiere múltiples configuraciones, aumentando el riesgo de error y el tiempo de entrega.

Las piezas de las piezas de las demás piezas de la serie A son las siguientes:Permitió un mecanizado completo en una sola configuración, manteniendo tolerancias críticas mientras producía eficientemente características tanto rotacionales como prismáticas.

Por qué se eligió el CNC de 5 ejes:

Producción de configuración única: completado todas las características sin reposicionamiento, asegurando la precisión

Calidad superior de la superficie: se ha logrado el acabado requerido para el sellado ambiental

Propiedades del material: El aluminio 6061 ofrece unas propiedades térmicas y mecánicas ideales

Rápida respuesta: Entrega de 8 días cumplió con el cronograma de desarrollo agresivo

Desafíos y soluciones clave en la fabricación de viviendas

1Precisión de apertura semicircular

Desafío: Mantener un radio y un acabado de superficie precisos en la estructura de anillo abierto de 270°

Solución: Diseño de accesorios personalizados que permitan el acceso completo para el mecanizado de 5 ejes en una sola operación

2. Integración de la gestión térmica

Desafío: Incorporar características de disipación de calor sin comprometer la integridad estructural

Solución:

• Diseño optimizado de las aletas: aletas de refrigeración mecanizadas de espesor variable para la superficie máxima
• Interfaz térmica integrada: plano con mecanizado de precisión para un contacto óptimo con los componentes internos

3Sección de base multifunción

Desafío: Integración de múltiples tipos de interfaz en un espacio mínimo:

• Puerto del conector de alimentación
• Interfaces de transmisión de datos (Ethernet, USB-C)
• Puntos de montaje para los PCB internos
• Superficies de sellado ecológicas

Solución:

• Herramientas personalizadas: Microherramientas para el mecanizado de puertos complejos
• Operaciones secuenciales: secuencia de mecanizado estratégica para mantener la estabilidad estructural durante la producción

4Compatibilidad del tratamiento de superficie

Desafío: Cumplir con los requisitos tanto de protección del medio ambiente como de blindaje EMI

Solución:

• Anodizado duro: Resistencia a la corrosión y superficie duradera
• Enmascaramiento selectivo: superficies de montaje críticas protegidas durante el tratamiento
• Preparación de interfaces conductoras: compatibilidad del tratamiento de superficie con futuras soluciones de blindaje EMI

Validación y pruebas de calidad

A pesar de ser un solo prototipo, la carcasa fue sometida a una validación rigurosa:

• Verificación de las dimensiones:
• Inspección CMM de todas las características críticas
• Escaneo óptico de curvaturas complejas

Pruebas funcionales:

• Verificación del ajuste con componentes ópticos
• Prueba del ciclo térmico (-20°C a +65°C)
• Validación preliminar del ensayo IP67

Análisis de la calidad de la superficie:

• Medidas de rugosidad en las superficies de sellado
• Verificación del grosor del revestimiento

Comentarios de los clientes y futuras aplicaciones

El prototipo superó las expectativas del cliente:

• Perfecto primer ajuste con todos los componentes internos
• Rendimiento térmico superior en ensayos de campo
• Una demostración exitosa para los inversores, asegurando la próxima ronda de financiación

El cliente ha iniciado conversaciones para:

• Optimización del diseño para la fabricación (DFM) para la versión de producción
• Producción en lotes pequeños (50-100 unidades) para ensayos de campo extendidos
• Variantes de sensores adicionales que utilizan un diseño de plataforma similar