+7 (495) 380-19-85

info@enginrussia.ru

Главная » Новости » Лента новостей » Promwad: Как разработать корпус для электронного устройства

Promwad: Как разработать корпус для электронного устройства

24.06.2014

Эксперты компании Promwad делятся своим опытом в сфере промышленного дизайна для электроники, раскрывая в рамках этой статьи основные этапы создания корпуса для нового устройства: начиная с генерации идеи и заканчивая его постановкой на производство. Особое внимание уделено отличиям промышленного дизайна от графического, описанию типового проекта, правилам сотрудничества с дизайнерами, а также обзору популярных технологий прототипирования корпусов из пластика, металлов и других материалов.

Разработка корпуса — один из основных этапов создания продукта для рынка электроники. В руках промышленных дизайнеров сосредоточена большая власть и ответственность: именно они определяют внешний вид устройства, стремятся сделать его привлекательным, стильным и удобным.

 
Каждый день мы пользуемся результатами работы промдизайнеров: смартфонами, ноутбуками, ТВ-приставками, клавиатурами, мышками и другими устройствами. Посмотрим на процесс создания всех этих вещей изнутри и ответим на самые распространенные вопросы, которые возникают в процессе реализации проектов по разработке корпуса для электроники:

1.    Промдизайн: что вообще скрывается под этим словом?
2.    Разработка дизайна и конструкции корпуса: из чего состоит проект?
3.    Работа с промдизайнерами: как организовать сотрудничество и оценить результаты?
4.    Из каких материалов делается прототип корпус для электронных устройств?
5.    Обзор современных технологий прототипирования: что выбрать? 
(сравнение 3D-принтеров с технологией фрезеровки на станках с ЧПУ).
6.    Как выбрать изготовителя прототипа, какие документы предоставить подрядчику?

1. Промдизайнеры и графические дизайнеры. Отличия

Важно понимать существенную разницу в работе графического и промышленного дизайнеров: первый — творит, предлагает смелые идеи и работает в двухмерном пространстве, второй — анализирует характеристики устройства, требования заказчика и воплощает их в реальном устройстве, создавая свои работы в трехмерном пространстве. 

Промдизайнер обладает знаниями о технологиях, материалах, конструкции, эргономике, поэтому он рисует не просто красивую картинку, а воплощает свои идеи с учетом всех дополнительных требований. Ведь без учета технологий производства и параметров себестоимости даже самый лучший эскиз корпуса так и останется на бумаге.

2. Дизайн и конструкция корпуса: этапы разработки

Разработка корпуса для электронного устройства — это не только дизайн (эскизы, 3D-модели), но также разработка конструкции и документации для серийного производства. 
 
Как правило, проект по разработке дизайна включает следующие этапы: 

1.    Генерация идей и концептуальная проработка
2.    Разработка оригинального дизайна и конструкции 
3.    Выбор материалов для корпуса
4.    Создание прототипов и опытных образцов корпуса
5.    Постановка на производство

Начиная с эскизов и предпроектных исследований важно учитывать технологические и ценовые особенности будущего устройства, поэтому дизайнеры должны работать вместе с технологами и конструкторами, которые реализуют требования производства и оценивают себестоимость. 
 
Самая сложная и длительная часть работы — это предварительный анализ и разработка эскизного предложения (концепции). На этих этапах команда разработчиков решает следующие задачи:

•  Исследование. Промдизайнер собирает информацию и погружается в тему: анализирует лучший опыт отечественных и зарубежных компаний, которые проектировали аналогичные изделия; изучает конструкционные и отделочные материалы, оценивает рациональность их применения; определяет требования к будущему изделию (эргономические, функциональные, экономические).
•  Техническое задание. Далее по результатам исследований можно готовить ТЗ, в котором будут указаны эксплуатационные, технические и эстетические требования к изделию. Для создания конкурентоспособного продукта они должны быть на уровне или выше рыночных аналогов. Как правило, ТЗ составляется совместно с заказчиком, с учетом его пожеланий.
•  Генерация идеи. На этом этапе дизайнер ведет эскизный поиск: делает зарисовки на бумаге или графическом планшете. Источником его вдохновения является не только материал исследований и ТЗ, но также архитектура, графика, произведения искусства, природный мир. Какой-то элемент из этого списка может стать отправной точкой для последующего формообразования. В результате заказчик получает несколько концепций будущего дизайна.
•  Трехмерное моделирование и визуализация. Лучшие эскизные предложения промдизайнер создает в виде трехмерной модели будущего объекта, включая визуализацию и наложение текстур. Он также готовит итоговые файлы для согласования проекта с заказчиком: 3D-модели и фотореалистичные 2D-изображения. 
•  Разработка конструкции. На основе выбранного дизайна создается конструкция корпуса. Она учитывает возможностей производства, сборки и характеристики материалов. Этот этап выполняется в современных системах автоматизации проектных работ (САПР), таких как CREO (Pro/Engineer). 

3. Работа с промдизайнерами: ведение и сдача/приемка проекта

Дизайн-проектирование может начаться с разных этапов. В некоторых проектах заказчик знает только о технической начинке будущего устройства, тогда дизайн корпуса создается с нуля. Бывает, что заказчик предлагает дизайнерам готовую концепцию, которую нужно проанализировать и доработать. 
 
В процессе работы с промдизайнерами полезно придерживаться следующих правил: 

1.    Делим проект на четкие этапы, с конкретными целями и задачами. Последовательно обсуждаем все предварительные результаты.
2.    Договариваемся о личных встречах или видеоконференциях, общение только через электронную почту или скайп менее продуктивно.
3.    Ставим цели: у всех участников проекта должно быть четкое понимание будущего устройства (целевая аудитория, функциональность, ценовая категория, себестоимость). Без этого дизайн разработать невозможно.
4.    Выбор дизайна лучше доверить мнению нескольких компетентных специалистов, для более объективной оценки. Мнение одного человека не всегда объективно. 

При оценке результатов работы дизайнера стоит обратить внимание на следующие характеристики:

•    Внешний вид корпуса. Формы, пропорции линий, цветовое решение — всё это должно соответствовать запросам потребителей.
•    Фирменный стиль. Дизайн должен соответствовать общей философии и политике компании.
•    Материалы и технологии производства. Выбранные материалы корпуса должны соответствовать требованиям к устройству, учитывать заданную себестоимость и возможности производства.
•    Практичность. Использование продукта должно быть безопасным, простым и интуитивно понятным.
•    Удобство сборки и обслуживания. Собираемость изделия должна быть проверена на прототипах, важно оценить возможности ремонта и технического обслуживания устройства.

Особого внимания заслуживает прототипирование корпусов для электроники. Мы уделим внимание самым актуальным вопросам и дадим полезные советы, исходя из нашей практики:



4. Из чего делается прототип корпус для электронных устройств?

Выбор материалов для изготовления корпусов
 электронных устройств — это учет требований дизайна, назначения прибора (условий работы), предпочтений заказчика и ценовой категории разработки. Современные технологии позволяют использовать следующие материалы для изготовления прототипов:

•  Различных видов пластика: ABS, PC, PA, PP и т.д. Для корпусов, требующих повышенной ударопрочности или устойчивости к воздействию агрессивных сред, используются полиамиды и полиформальдегиды (PA, POM)
•  Металлов: алюминий, различные марки нержавеющей стали, алюминиево-магниевые сплавы и др.
•  Стекло
•  Резина
•  Древесина (различные породы) и прочие экзотические материалы

Не все материалы поддаются прототипированию. Например, некоторые виды пластиков, которые используются при массовом производстве электронных устройств. В этом случае для изготовления прототипов используются аналоги, которые наиболее полно передают свойства основных материалов.

При совмещении в одном корпусе различных типов материалов важно получить консультацию специалистов, они помогут грамотно реализовать места стыковки, обеспечат нужные параметры герметичности, прочности, гибкости, т.е. сопоставят желания клиента и дизайнера устройства с реальными производственными возможностями.

5. Обзор современных технологий прототипирования: что выбрать?

Прототипы корпуса могут создаваться на оборудовании для серийного производства, но при этом используются другие технологии. Например, пластик не отливается, а фрезеруется или выращивается, поскольку создание литьевой пресс-формы — это длительный и дорогостоящий процесс.

Самые распространенные на сегодня технологии прототипирования — это фрезерование и выращивание (SLA, FDM, SLS).

Особой популярностью пользуется выращивание прототипов в 3D-принтерах, эта модная технология стремительно развивается и даже наслаивается на массовое производство. Сегодня выращивают самые разные изделия, вплоть до металлических изделий и пищевых продуктов, но всё это имеет свои ограничения. Рассмотрим эти технологии более подробно, а в конце попробуем выбрать оптимальный вариант для создания прототипа корпуса:

SLA (Stereo Lithography Apparatus) — технология стереолитографии, позволяет «выращивать» модель в жидком фотополимере, который затвердевает под воздействием ультрафиолетового лазера. Преимущества: высокая точность и возможность создания крупногабаритных моделей. Качественная поверхность SLA-прототипов легко поддается финальной обработке (ее можно шлифовать и красить). Важный недостаток технологии — хрупкость модели, SLA-прототипы не годятся для вкручивания саморезов или проверки корпусов на защелках.

SLS (Selective Laser Sintering) — технология селективного лазерного спекания, позволяет создавать прототип за счет послойного оплавления порошка. Преимущества: высокая точность и прочность, возможность получить образцы из пластика и металлов. SLS-прототипы позволяют проводить сборочные испытания корпусов с использованием шарниров, защелок и сложных узлов. Недостаток: более сложная обработка поверхности.

FDM (Fused Deposition Modeling) — технология послойного выращивания полимерной нитью. Преимущества: максимальная приближенность полученного образца к заводской версии устройства (до 80% прочности по сравнению с литьем пластика). FDM-прототип можно испытывать на функциональность, собираемость и климатику. Детали такого корпуса поддаются склейке и ультразвуковой сварке, можно использовать материалы ABS+PC (АБС-пластик + поликарбонат). Недостатки: среднее качество поверхности, сложности при финальной обработке.  

Как видно, ограничения различных технологий выращивания не позволяют точно воспроизвести и передать тактильные характеристики корпуса. На основании прототипа нельзя будет сделать выводы о реальном внешнем виде устройства без дополнительной обработки. Обычно при выращивании может использоваться ограниченное количество материалов, чаще всего от одного до трех типов пластика. Главное достоинство этих методов – относительная дешевизна, но тут важно учесть, что дополнительная обработка, которая требуется для качественного внешнего вида изделия, перекрывает это достоинство. Более того, на качество прототипа влияет и точность выращивания, которая недостаточна для создания корпусов небольшого размера. А после обработки и полировки поверхности становится еще ниже.

При этом фрезеровка на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет достичь точности изготовления одного порядка с точностью массового производства. При этом можно использовать абсолютное большинство материалов, которые используются при массовом изготовлении корпусов. Основной недостаток фрезеровки — высокая трудоемкость и необходимость использования дорогостоящего оборудования, что обуславливает высокую стоимость этой технологии. Хотя эти затраты вполне сопоставимы с выращиванием корпуса, если учитывать длительную и дорогостоящую финальную обработку поверхности.

6. Как выбрать изготовителя прототипа, какие документы предоставить подрядчику?

При выборе подрядчика для изготовления прототипов стоит обратить внимание на следующие особенности:

•  Готовые прототипы должны быть полнофункциональными, максимально приближенными к серийным изделиям, чтобы их можно было использовать для сертификации, демонстрации инвестору, на выставках и презентациях.
•  Производитель должен работать с широким набором различных материалов и технологий, оказывать консультации по их выбору. Так вы сможете подобрать оптимальный вариант для вашего конкретного проекта.
•  Желательно, чтобы у подрядчика была база проверенных производителей как в СНГ, так и в Юго-Восточной Азии, чтобы вы получили оценку различных вариантов по срокам и стоимости изготовления различных компонентов вашего устройства. Так будет проще выбрать оптимальный вариант.

Напомним, что для изготовления прототипа корпуса вам нужно будет передать подрядчику сборочный чертеж либо 3D-модель в виде файла в формате STEP.

Мы надеемся, что наши советы помогут вам при производстве прототипов корпусов и механизмов для электроники!

Автор: Сергей Ковалев,
руководитель подразделения
по сопровождению производства электроники
info@promwad.com



Возврат к списку