Este artigo aborda onde a impressão 3D se enquadra no desenvolvimento de produtos eletrônicos de consumo, quais peças valem a pena imprimir e como escolher o processo e o material certos para o seu projeto.
A indústria de eletrônicos de consumo avança rapidamente. Um acessório de telefone pode vender bem no início do ano. Alguns meses depois, pode ser necessário redesenhar sua caixa. As equipes de dispositivos vestíveis geralmente passam por cinco ou seis versões de invólucros antes de definir o design final. Nesta fase, cada alteração na espessura da parede ou ajuste da abertura da porta significa esperar semanas pelas alterações do molde. O progresso fica muito lento.
A impressão 3D não precisa de molde. Produz peças diretamente de arquivos CAD. Você atualiza o modelo, envia para impressão e recebe a peça revisada alguns dias depois. Sem mudanças de molde, sem tempo de espera de ferramentas.
Os gabinetes são uma das peças impressas em 3D mais comuns em protótipos de eletrônicos de consumo. Eles incluem estojos de carregamento de fones de ouvido, gabinetes de dispositivos domésticos inteligentes, gabinetes de controle remoto, gabinetes de sensores e capas protetoras para dispositivos portáteis.
Os gabinetes impressos em 3D são usados principalmente para verificar o seguinte:
Se o gabinete for posteriormente moldado por injeção, mantenha os recursos de montagem final, como encaixes de encaixe, saliências e ranhuras para passagem de fios no design do protótipo impresso em 3D. Se você pular essas etapas e fizer apenas uma casca simplificada, os problemas de interferência geralmente não serão descobertos até que o molde de aço seja investido.
Essas peças são usadas para proteger PCBs, baterias, módulos de câmera, antenas, conjuntos de sensores ou conectores. A maioria deles está localizada dentro do produto, portanto, a aparência basicamente não precisa ser levada em consideração.
Os pontos-chave a serem confirmados no design são:
Tudo isso pode ser verificado por meio de impressão 3D antes da fabricação do molde. Se o layout do quadro mudar durante o projeto, o colchete poderá ser reimpresso em dois dias. Se a mesma alteração for feita em um molde, pode levar três semanas e custar mais de dez mil yuans em taxas de reparo do molde.
Eletrônicos de consumo de alto desempenho geram muito calor. Portáteis para jogos, headsets VR, PCs pequenos e carregadores de alta potência precisam de um fluxo de ar interno cuidadosamente projetado. Dutos de ar, carcaças de ventiladores, interfaces de dissipadores de calor e canais de resfriamento personalizados geralmente apresentam superfícies curvas irregulares, curvas internas e estruturas de paredes finas. Usiná-los é caro e algumas estruturas nem sequer podem ser feitas dessa maneira. A impressão 3D pode formá-los diretamente, sem núcleos de molde complexos e ações laterais.
Para eletrônicos de baixo volume ou altamente personalizados, a impressão 3D pode produzir peças com fluxo de ar interno sem abrir moldes separados. Se um produto tiver três SKUs com layouts térmicos diferentes, você poderá imprimir três versões diferentes de dutos de ar separadamente. O orçamento do molde não precisa triplicar junto com eles.
Botões, botões, tampas protetoras, tampas de portas, interruptores deslizantes. Essas pequenas peças mudam com frequência e afetam diretamente a forma como os usuários interagem com o produto.
A impressão 3D pode avaliar:
Imprimir cinco variantes de botões com diferentes alturas, filetes ou texturas economiza muito mais tempo e custos do que usinar cinco conjuntos de inserções de molde em miniatura.
Smartwatches, pulseiras de fitness, óculos AR, monitores de saúde com encaixe. Esses eletrônicos vestíveis compartilham uma característica comum: os usuários têm formatos corporais diferentes. Um conector de pulseira que cabe em um pulso grande pode não caber em um pulso pequeno. Os invólucros dos sensores precisam entrar em contato com a pele em ângulos específicos.
A impressão 3D pode produzir peças de teste com flexibilidade em diferentes tamanhos e diferentes versões ergonômicas, sem adicionar investimento extra em moldes. A produção experimental, validação clínica ou variantes regionais de produtos podem precisar de 50 a 200 peças personalizadas. Imprimi-los é mais prático do que abrir moldes de injeção para cada tamanho.
Nem todas as peças são adequadas para impressão 3D. Os pontos a seguir ajudam você a julgar.
Se a peça ainda estiver em fase de revisão do projeto, a impressão 3D é a forma mais econômica de continuar os testes. Cada alteração apenas atualiza o arquivo. Você não precisa retrabalhar o molde.
Quando a quantidade do pedido está entre 20 e 500 peças, o custo do molde nunca pode ser recuperado. A impressão 3D cobra por peça. Não há investimento inicial em moldes.
Características como canais internos, estruturas ocas, rebaixos e estruturas treliçadas aumentam muito o custo e a dificuldade da usinagem tradicional ou moldagem por injeção. A manufatura aditiva pode construir essas estruturas no processo de impressão padrão.
Tipo de peça | Volume típico | Por que a impressão 3D ajuda | Processo recomendado |
Protótipo de Habitação | 1–20 unidades | Valide a forma, o ajuste e a montagem antes da ferramenta | SLA ou MJF |
Suporte Interno | 10–200 unidades | Reposicionamento rápido de montagens conforme o layout da PCB evolui | MJF ou SLS |
Duto de ar | 5–100 peças | Geometria interna complexa sem núcleos de molde | SLS ou MJF |
Botões / Capas | 5–50 unidades | Iteração rápida de tamanho, forma e sensação tátil | SLA ou resina |
Montagens personalizadas | 10–300 unidades | Dimensões diferentes por SKU ou especificação do cliente | MJF ou SLS |
As peças feitas com estereolitografia (SLA) possuem superfícies lisas, bordas nítidas e alta resolução de detalhes. Quando os protótipos de produtos eletrônicos de consumo precisam se aproximar dos produtos acabados, para análises de design, apresentações para investidores ou testes de usuários, o SLA é a primeira escolha.
Multi Jet Fusion (MJF) produz peças de náilon densas, fortes e mecanicamente consistentes. É adequado para gabinetes funcionais, suportes internos, recursos de encaixe rápido e peças de produção de baixo volume que precisam suportar cargas.
A Sinterização Seletiva a Laser (SLS) usa pó de náilon PA12 e PA11 para fabricar peças. Essas peças podem suportar impactos, vibrações e montagens repetidas. Se as peças eletrônicas de consumo precisarem passar em testes de queda ou ciclos mecânicos, o SLS pode fornecer durabilidade suficiente para verificar o desempenho.
Durante o estágio de desenvolvimento, produção de baixo volume e mudanças frequentes de design, a vantagem de custo da impressão 3D é muito óbvia. Você paga por peça, sem investimento em molde. Usar a impressão 3D para concluir as iterações do projeto custa muito menos no total do que modificar repetidamente os moldes.
Após a finalização do projeto, quando a produção anual atingir vários milhares ou até dezenas de milhares de peças, o custo unitário da moldagem por injeção será significativamente menor do que a impressão 3D. Se o produto for produzido de forma estável por mais de dois anos, o custo do molde também poderá ser recuperado gradualmente.
Muitos compradores comparam apenas o preço unitário da impressão 3D e da moldagem por injeção. Este tipo de comparação não leva em consideração outros custos.
Fator | Impressão 3D | Moldagem por injeção |
Custo de ferramentas | Nenhum | US$ 3.000 a US$ 50.000+ por molde |
Velocidade do protótipo | 2–5 dias | 3–6 semanas (com mofo) |
Mudanças de projeto | Atualizar CAD e reimprimir | Modificar ou refazer o molde |
Baixo volume (menos de 500 unidades) | Econômico | Custo de ferramentas difícil de justificar |
Grande volume (mais de 10.000 unidades) | Custo por unidade mais alto | Menor custo por unidade |
Personalização | Fácil, por arquivo | Requer variantes de molde |
Para avaliar o custo da impressão 3D e moldagem por injeção, não se pode olhar apenas o preço unitário. Você também deve considerar o custo do molde, o custo de modificação e o prazo de entrega juntos. Calcule o custo total do projeto ao longo de todo o ciclo de desenvolvimento. Nas etapas anteriores à produção em massa, a impressão 3D geralmente apresenta mais vantagens.
As resinas do tipo ABS são rígidas e ricas em detalhes. Eles são adequados para protótipos visuais, inspeção de formas e modelos de exibição. Eles são fáceis de usinar e pintar e são uma boa escolha quando você precisa de um protótipo refinado.
O náilon PA12 é amplamente aplicável em peças eletrônicas de consumo. Possui as seguintes propriedades:
Caixas, suportes, dutos de ar, conectores e clipes de montagem costumam usar esse material.
Alguns produtos eletrônicos de consumo operam em ambientes relativamente hostis. Os sensores externos precisam resistir aos raios UV e à umidade, os dispositivos nos veículos passam por ciclos térmicos e os scanners portáteis industriais devem resistir aos produtos químicos.
Para a seleção do material de tais produtos, você deve começar pelas condições reais de uso e levar em consideração a faixa de temperatura, a exposição a produtos químicos, o estresse mecânico e os requisitos regulamentares.
A superfície original das peças impressas em 3D possui linhas de camada. Para peças voltadas para o consumidor, o pós-processamento como lixamento, alisamento a vapor ou jato de areia pode tornar a superfície próxima da qualidade de produção. Protótipos usados para testes de usuários ou análises de clientes precisam ainda mais dessa etapa.
A pintura personalizada pode dar às peças impressas em 3D uma aparência que combina com o visual da marca. As opções incluem:
Numerosos processos de branding, como gravação a laser, tampografia e serigrafia, podem ajudar a marcar as peças de impressão 3D aplicando logotipos, textos regulatórios, certificações, etc.
Quando protótipos ou produtos de baixo volume precisam aparecer em feiras comerciais, eventos de crowdfunding ou pilotos de varejo com uma imagem de marca completa, esses tratamentos podem fazer com que as peças acabadas pareçam próximas às peças de produção.
Xunjie apoia equipes de eletrônicos de consumo desde a prototipagem do conceito inicial até a produção de transição antes do lançamento do molde. Fornecemos impressão SLA, MJF, SLS e resina, com recursos completos de pós-processamento e acabamento de superfície.
Se você estiver desenvolvendo um novo produto e precisar de peças confiáveis rapidamente, poderá enviar arquivos CAD para obter um orçamento. Recomendaremos processos e materiais adequados com base em suas necessidades específicas.
1. A impressão 3D pode criar estruturas como roscas e encaixes instantâneos? Eles serão quebradiços?
Sim, pode, e é bastante comum agora. Por exemplo, as saliências dos parafusos, os encaixes de encaixe e os clipes da tampa da bateria em caixas de produtos eletrônicos de consumo podem ser impressos diretamente. Se você usar náilon ou resina endurecida, a resistência é suficiente para repetidas montagens e desmontagens. Mas para roscas, geralmente é recomendado o uso de inserções de metal ou parafusos auto-roscantes, porque as roscas finas impressas diretamente se desgastam facilmente.
2. Os guias de luz transparentes ou tampas de lâmpadas em produtos eletrônicos de consumo podem ser feitos com impressão 3D?
Sim. Existem resina transparente e materiais de PC transparentes. Após a impressão, você pode lixar e polir ou borrifar uma camada transparente. A transmissão de luz é muito boa. É totalmente suficiente para verificação de protótipo. Mas se você deseja fazer peças de produção final, a transparência e a uniformidade óptica ainda apresentam uma pequena diferença em relação às peças moldadas por injeção. A personalização de pequenos lotes é aceitável. Para lotes grandes, é necessário pesar.
3. Existem peças eletrônicas de consumo que não são muito adequadas para impressão 3D?
Sim. Por exemplo, peças que necessitam de alta resistência ao desgaste ou alta condutividade, carcaças grandes de alta resistência e conectores flexíveis ultrafinos. Usar a impressão 3D para protótipos destes não é problema. Mas usá-lo diretamente para a produção de pequenos lotes pode não ser rentável ou o desempenho pode não atender aos requisitos. Existem também algumas interfaces padrão e peças rotativas de alta velocidade. Os processos tradicionais são mais maduros para eles. Normalmente durante a avaliação informaremos diretamente ao cliente quais peças não são recomendadas para impressão, para evitar problemas de montagem posteriormente.
4、 Uma caixa impressa em 3D pode caber diretamente em uma placa de circuito? Os orifícios dos parafusos e os postes de localização são precisos o suficiente?
Isso pode ser feito. Para coisas como postes de localização de PCB, saliências de parafusos e slots, se você reservar uma folga de montagem de cerca de 0,2 milímetros durante o projeto, a peça impressa pode basicamente ser montada diretamente. Se alguns furos estiverem ligeiramente apertados, você pode simplesmente usar uma lima para retocá-los um pouco. Geralmente verificamos as dimensões da montagem para você antes de imprimir, para evitar o problema de peças que não cabem após a impressão.
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