エンクロージャーの種類の比較：ダイキャスト対シートメタル対CNC機械加工

エンクロージャー・プロセスを選択するためのシンプルなフレームワーク

データシートを検討したり、見積もりを依頼したりする前に、一旦立ち止まって、プロジェクトについて4つの簡単な質問をすることが役に立ちます。これらの質問は、意思決定の大部分を導き、適切なエンクロージャー・プロセスを素早く指し示してくれます。

プロジェクトの環境と負荷

まず、製品がどこに置かれ、そのライフサイクル中にどのような経験をするかを考えることから始めましょう。ベンチトップのデータ・ロガー、屋外の通信ユニット、振動する機械のモーター・コントローラーは、すべて全く異なる条件に直面します。

いくつかポイントを挙げてみよう：

• 製品が屋内に置かれているか、工場の床に置かれているか、乗り物に乗っているか、あるいは完全に屋外に置かれているかどうか
• 雨、水洗い、ほこり、泥、塩、化学薬品に直面する可能性
• 輸送中も含めた振動や衝撃の強さ
• 全温度範囲とサイクル頻度

強い衝撃や乱暴な取り扱い、長時間の屋外露出が予想される場合は、ダイキャスト製エンクロージャーや厚いCNCハウジングのような堅牢なボディがよいでしょう。使用目的が中程度で、環境が制御されたままであれば、通常、シートメタルが十分な保護を提供する一方、コストや形状の面でより柔軟性があります。

また、シーリングと規格についても明確にしておく必要がある。より高いIP等級を目指す場合、優れたシールドを必要とする場合、あるいは業界のテストに合格する必要がある場合、この選択は、エンクロージャーをどの程度連続させなければならないか、継ぎ目をいくつ含めることができるかに影響します。

ジオメトリーと公差の必要性

次に、エンクロージャーの形状を調べ、どの程度の精度が必要かを検討する。選択する工程は、一定の問題を発生させることなく、形状にマッチしたものでなければなりません。

これらの点をよく考えてほしい：

• エンクロージャーが主に平らなパネルや曲げ物であるか、深いポケットや複雑な3D形状を含むかどうか。
• 穴や切り抜きとエッジや曲げ線の位置関係
• 最小肉厚とコーナーRは？
• どの面や穴が本当に重要で、どのような公差が必要か

エンクロージャーのほとんどを、適度な曲げ回数のある平らなパターンから作ることができるのであれば、シートメタルは適切な素材である。パネル、フランジ、実用的な切り抜きなどを、高速かつ低コストで処理できる。

コネクター用の深いキャビティ、正確なシール溝、アライメントや流体の流れをガイドする3Dサーフェスなどが必要な場合は、CNC機械加工が適していることがよくあります。CNC加工は、高い繰返し精度で厳しい公差と複雑な形状を実現します。

リブ、ボス、カバーランドを一体成型したソリッドシェルが欲しい場合、ダイカストは通常、スケールで唯一の現実的な選択肢です。その代償として、抜き勾配、肉厚、部品レイアウトなどの鋳造ルールに従わなければなりません。

生産量と設計ライフサイクル

ここで、生産予定数と設計の安定性を考えてみよう。ここで、工程間のコストの違いが一目瞭然となる。

ほとんどの製品は、いくつかの段階に分けることができる：

• プロトタイプとエンジニアリングビルド：1～50ユニット
• パイロット生産と初期顧客生産：数十台から数百台
• 成熟期の生産：年間数百から数千本

CNCマシニングは、最初の2つの段階に適している。工具をほとんど必要とせず、複雑な形状にも対応し、交換が困難な工具に資金を拘束されることなく、迅速な設計変更を可能にする。

シートメタルは幅広い用途に対応します。初期の製造では少量ロットをサポートし、中量生産ではスケールアップが可能です。ネストが改善され、セットアップが一定に保たれるにつれて、ユニットあたりのコストは低下します。

ダイカストはその反対側に位置する。金型の製作には費用がかかりますが、いったん金型が出来上がれば、サイクルタイムが速く、繰り返し精度が高くなります。設計が安定しており、総量が数千から数万に達する場合に良い選択となります。

予算、サプライチェーン、リードタイム

最後のステップは、エンクロージャーの選択をコストとタイミングに結びつけることだ。各プロセスはあなたのニーズを満たすことができますが、それぞれが異なる方法であなたのプロジェクトに圧力をかけます。

いくつかの点について明確にしておく必要がある：

• 金型、治具、NREにどれだけの費用をかけられるか。
• 予想される数量レベルで必要な単価は？
• 現地生産を好むか、遠隔地のサプライヤーと仕事をすることに抵抗がないか
• 最初の記事はどれくらいのペースで必要で、いつまでに安定した生産を開始しなければなりませんか？

CNCマシニングとシートメタルは、どちらも短納期が要求される場合に有効です。プログラミングと標準的な工具を使用するため、純正部品を迅速に入手でき、遅れを最小限に抑えて設計を調整することができます。

ダイカストは異なるペースで進む。金型の製作にはより多くの時間とコストがかかりますが、金型の準備が整えば、部品あたりのコストは大幅に下がります。このバランスにより、ダイカストは大量生産で低単価が必要な場合に有力な選択肢となります。

ダイキャスト・エンクロージャー

ダイカスト は、溶けた金属を圧力がかかった鋼鉄製の金型に押し込んで筐体を形成する。金属はキャビティを満たし、冷えて固まる。その後、金型が開き、部品が単一の固い部品として現れます。エンクロージャーのプロジェクトでは、鋳造には通常、壁、リブ、取り付けボス、場合によってはヒートフィンが含まれ、すべてが1つのボディに統合されます。

ほとんどの部品は、重要な表面でまだ軽い機械加工が必要である。このステップでは、ガスケット部分、コネクター開口部、取り付けポイントをきれいにします。鋳造と機械加工を組み合わせることで、精度が重要な面を正確に制御した、剛性の高い一体型のシェルが得られます。

最も一般的な合金はアルミニウムと亜鉛である。小型および中型ハウジングの肉厚は、通常1.5mmから4.0mmです。設計者は、重量や嵩をあまり増やすことなく剛性を高めるためにリブを使用します。

長所

• 頑丈さ： 壁、リブ、ボスが1つのソリッドボディとして形成されているため、高い剛性と耐衝撃性がある。
• シーリング性能： 長い継ぎ目や継ぎ目が少なくなり、より高いIP定格のための広大で平坦なガスケットランドを設計できる。
• 苛酷な環境での能力： 振動、衝撃、温度サイクルのある屋外、車両、産業用途に最適。
• 熱管理： アルミダイキャスト製ハウジングは、フィンとリブをデザインに組み込むことで、ヒートスプレッダーとヒートシンクの両方の役割を果たすことができます。
• 再現性： 一旦金型が調整されれば、非常に安定した寸法が達成され、安定した組み立てと大量生産での交換可能な部品をサポートします。

短所

• 金型費用： ダイに多額の先行投資が必要となるため、少量生産や頻繁に変更される設計では、それを正当化することが難しくなります。
• スタートアップのリードタイム 金型の設計、製造、デバッグにかかる初期スケジュールが長くなる。
• 設計上の制約： 形状は、抜き勾配、均一な肉厚、制御された流路など、鋳造規則を遵守しなければならない。
• ペナルティを変更する： 金型製作後の大幅な設計変更は、特にコアキャビティの形状に影響する場合、時間とコストがかかる。

ダイキャストが意味を持つのはどんなときか？

ダイキャスト製エンクロージャーがうまく機能するのは、次の3つが揃ったときだ。環境が厳しい。構造に高い剛性と強度が必要大容量でも安定した設計であること。屋外用電源ユニット、車載用電子機器、重機用コントローラー、産業用ネットワークのフィールドボックスは、しばしばこれらの条件を満たします。

毎年何千台も製造する計画で、筐体形状が変わらないと予想される場合は、ダイカストを真剣に検討する価値があります。レイアウトがまだ変化している場合や、異なるバージョンをテストしている場合は、ダイカストを将来のステップとして扱い、設計が確定している間は別のプロセスを使用する方がよいでしょう。