假设您正处于原型设计的最后阶段，或者已经开发了新的电子产品，并且您正在考虑扩大产品规模并在主流市场上销售产品。尽管您可以轻松地采购PCB，传感器和其他电子/电气组件，但是您常常会偶然发现外壳，特别是在产品需要定制外壳或产品与用户定期互动时。
从本文中您将了解到为您的产品提供外壳的常见方法有哪些，如何选择正确的外壳类型以及在何处寻找服务提供商。由于你们中的大多数人都在寻找经济高效，耐用且易于制造的机壳，因此我们将重点放在塑料上，因为它将为上述功能做出出色的贡献。
获得产品外壳的最常见方法是-
- 标准外壳和面板
- 3D打印
- 射出成型
除了本文中的信息外，我们还将使用下面的数字红外温度计外壳（复杂的形状，复杂的细节）评估每种方法，以帮助您了解实际情况。
我们将评估每种方法的主要标准是成本，时间，定制，复杂性，质量和可伸缩性。我们将比较标准外壳与3D打印与注塑成型。
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标准 |
现成的机壳 |
3D打印 |
射出成型 |
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成本 |
成本与数量成正比。但是，当数量很大时，您可以协商更好的交易 ⭐ |
成本与打印时间成正比。 每小时从300-600 INR不等，具体取决于材料（附加后处理） |
工具设计的初始成本很高，而产品的制造成本却非常便宜。 如果数量很大，则工具设计成本应在单位成本中分配。 |
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时间 |
时间没有限制。订购并交付⭐ |
后期设计中，打印每个零件所需的时间与数量成正比。 |
后期设计，工具（模具）设计和工具制造需要花费大量时间（从一周到一个月）。工具准备就绪后，您一天就可以制造成百上千种产品。 |
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客制化 |
极低至否 |
完全可定制且可以进行多次迭代⭐ |
完成模具设计后，便无法进行自定义。 |
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产品的复杂性 |
标准产品的外壳。 |
复杂而复杂的结构，无需额外付费⭐ |
复杂而复杂的结构是可能的，但要额外收费 |
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成品质量 |
大多不错。 但是，无法自定义。 |
粗和分层 例外： 丙酮处理过的ABS零件 |
光泽和哑光效果 ⭐ |
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规模 |
规模无限制⭐ |
数量少于1000可行 |
适用于1000多个数量 |
标准-现成的套管
如果您的项目涉及Arduino，RaspberryPi等标准组件，以及一些标准组件或传感器，则很可能会在线找到标准外壳。以下是现成机箱的一些示例。
您可以在本地在线网站以及许多国际网站（例如，阿里巴巴或Aliexpress）中找到它们。如果您有一定的最低数量，一些卖家可以帮助您进行一些自定义。如果您的产品与市场上已经存在的产品相似，则可以使用这种偷偷摸摸的方法追溯到产品外壳的制造商并尝试协商交易。
在另一种可能的情况下，如果您要组装多个组件并且不考虑美观，那么最好的选择是使用粉末喷涂机金属面板，在该面板上可以将诸如控制器，继电器等的组件固定在DIN-上。铁轨。您可以在网上轻松找到din-rail Mount Arduino / raspberry控制器外壳，din-rail继电器，din rail电源单元等。您甚至可以对面板进行一些微调，以在面板门上包括显示和开关。面板尺寸可以从几厘米到几米不等。这种方法是工业自动化行业中的常见做法。
回到温度计示例套管，我们在任何网站上都找不到这种套管。但是，如果您能找到一家已经在制造满足您需求的类似机壳的注塑公司，则很幸运。这里最大的缺点是您的产品将不会看起来独特，因为您的机壳供应商也会向世界各地的人出售产品。
现成的套管的优点
如果现成的机壳适合您的需要，则-
- 交货更快
- 无需花费时间和金钱
- 更好的表面质量
现成的套管的缺点
- 没有或非常少的定制
- 没有材料选择
3D打印
如果标准外壳不适合您，那么3D打印是启动产品的好方法。3D打印非常适合原型制作。最初，您将只寻找少量产品（可能是数百个），并且希望在投入大量投资之前测试产品的市场。CAD设计准备就绪后，无需花费太多时间和成本即可打印产品。
如果您有兴趣学习3D打印，请查阅有关3D打印入门以及我们早前为启发而构建的其他3D打印项目的文章。
零件的CAD设计→切片（在切片软件中）→3D打印→后处理
- 首先，准备外壳的3D模型
- 将3D模型导入切片软件，例如Cura，Simple3D和Slic3R
切片是将3D模型转换为3D打印机可以理解的图层和代码的地方。
您可以可视化支架，还可以通过调整各种打印参数来估计打印所需的时间。
- 然后进行3D打印和后处理。对于ABS材料，后处理包括去除支撑物，飞边和化学处理，以进行表面处理。
许多3D打印服务提供商会通过其网站或电子邮件获取您的设计，进行打印，然后将打印的产品发送给您-所有这些工作都在一周内完成。轻松无忧！是不是 3D打印服务提供商将根据打印产品所需的时间向您收费，并且每小时费率会根据您选择的材料类型而有所不同。
在决定进行3D打印时，一定要了解一些重要因素，这一点很重要。这些因素是产品的材料，是影响加工时间并因此影响成本的因素。
目前，最常见的3D打印方法是-
熔融沉积建模（FDM）
也被称为熔融长丝制造（FFF），是一种增材制造过程，其中，通过在预定路径中逐层选择性地沉积熔融材料来构建物体。所使用的材料是热塑性聚合物，并且为长丝形式。
立体光刻（SLA）
SLA通过使用高功率激光来硬化印刷床中的液态树脂，以产生所需的3D形状-这一过程称为聚合。存在多种类型的基于光的3D打印，其大致可归类为数字光处理（DLP）。
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熔融沉积建模（FDM） |
立体光刻（SLA） |
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应用 |
标准件 |
表面复杂的零件（珠宝和小零件） 小型电子外壳 |
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成本 |
便宜一点 |
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时间 |
快点 |
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精加工 |
一般较粗糙且分层 丙酮处理过的ABS时光滑 |
光滑 |
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用料 |
最常见：PLA，ABS， 尼龙，HIPS，PET，PC |
标准树脂，透明树脂，坚韧或耐久树脂和高温树脂。 |
现在，让我们继续使用FDM，因为FDM可以更广泛地使用并且适合我们的讨论。
3D打印的设计注意事项
在设计产品时，重要的是要了解市场上可用的3D打印机的局限性。重要的是要了解FDM 3D打印机的工作原理。
如果您不擅长CAD设计，我建议您接受专业的3D设计服务，并且在某些情况下，3D打印服务提供商自己提供3D设计服务。这些服务是收费的-主要是每小时收费。最重要的设计注意事项是
组装：如果您有多个零件组装成一个最终的对象，则必须考虑将零件装配在一起的相关规定-零件匹配，螺钉等。
悬垂：实际情况是FDM 3D打印机在悬垂或倾斜表面的打印方面并不出色。您会得到粗糙的表面，需要支持，您必须对其进行后期处理。
复杂度：复杂度表示复杂的部分，例如薄的零件，微小的特征和非常复杂的形状。虽然3D打印机本来可以轻松完成所有这些工作，但有时效果并不理想。
从设计到3D打印过程，这是您必须牢记的因素。
3D打印的工艺注意事项
所有工艺考虑因素都会影响打印时间和成品质量。
所有这些参数都可以通过切片软件（Cura，Simple3D和Slic3R）进行可视化和分析
方向很重要：下图显示了原因。尝试以较少支撑和较少悬挂的方式定向零件。最佳方向将导致更好的光洁度和更短的打印时间。
层厚度/层高度：层厚度是在堆叠层的3D打印过程中，每次连续添加材料的层高度的度量。降低层厚度，延长打印时间，并提高涂饰质量。下图为您提供了层厚度和打印时间之间关系的透视图。
填充密度：填充密度是在对象内部打印的长丝量，这直接与打印的强度，重量和打印持续时间有关。在我们的案例-外壳中，我们不会遇到填充密度，因为我们的零件是壳而不是固体。如果您的零件比较牢固，则填充密度，强度和打印时间会更多。
支持：3D打印支持结构不是模型的一部分。它们用于在打印过程中支撑模型的各个部分。这意味着一旦打印结束，您还有另外的任务，即在准备使用模型之前删除结构。
您无需担心其他因素，例如打印速度，外壳厚度，喷嘴直径，挤出温度和木筏，因为这些因素将由服务提供商设置为最佳水平
后处理：在3D打印过程之后，可以用丙酮处理ABS零件，以获得光泽外观。
以下是丙酮处理过的ABS对象与未处理过的ABS对象的比较。我要传达的信息是追求在功能和美观方面均达到最佳的打印质量。
用于设计的软件
免费：Sketchup，Blender 3D，Open SCAD。
付费：Solidworks，CATIA，NX-CAD，3DS Max
切片软件-免费： Cura，Simple3D，Slic3R
3D打印成本分析
3D打印的成本取决于您选择的材料和打印产品所需的时间。
费用通常在300-600 INR之间。此外，将额外收取诸如ABS丙酮处理之类的费用（50-100INR）。
为了正确理解这一点，让我们看一下数字红外测温仪的打印成本。通过此过程打印基本版本的数字红外温度计需要4个小时11分钟。您还可以检出我们之前使用3D打印外壳制造的非接触式红外测温仪。
工艺参数：层高：0.25mm，打印速度60mm / s。由于我们将无需任何后处理就可以获取ABS材料，因此打印所需的费用约为1200 INR。
3D打印的优势
- 设计自由
- 快速原型制作-迭代自由
- 按需打印，仅支付您打印的费用
3D打印的缺点
- 有限的材料选择
- 有限的建造量
- 成品质量
3D打印的市场趋势
随着3D打印服务更容易获得，3D打印的价格可能会下降。Azul 3D“高区域快速打印技术”是一种革命性的SLA方法，但一次可以打印整个床层。但是，要进入市场需要一些时间。
射出成型
注射成型是业内最常见的批量生产方法，最适合您要制造数千种产品的情况。如果您正在寻找任何由塑料制成的产品，则可能是通过注模制造的。生产第一个产品需要花费大量时间和金钱，但是一旦完成，您就可以以非常便宜的价格一天生产成百上千种产品。
注塑过程如何进行？
产品设计→工具设计（模具设计）→试车→批量生产→后处理
1.首先，您可以自己进行设计，也可以像通过3D打印一样进行产品设计，既可以自己进行，也可以通过专业的CAD设计人员进行。
2.然后，将产品设计以及其他细节（例如材料，数量和完成类型的选择）交给工具设计人员（主要是注塑服务提供商）。服务提供商根据您的产品设计和所需的规格设计工具（即模具）并分析零件，模具流和所有其他参数的匹配情况。
准备就绪后，服务提供商将进行试运行，并在需要时进行更正。最后，他进入大规模生产。后处理涉及诸如去除毛边和浇口以及抛光的动作。
模具/工具是一种金属块，具有要制造的对象的负/相反轮廓。它由型芯块和型腔块以及其他支撑部件（例如冷却系统，顶针等）组成。在注塑成型过程中，加热的塑料在型腔内部流动并冷却。然后零件自动弹出，然后进行后处理，例如清除毛边和浇口以及抛光。
注塑成型中使用的材料
大多数商业塑料可以用于注塑成型。
因此，成品的属性将具有您选择的材料的属性。
例如：用于透明产品的聚碳酸酯和聚苯乙烯，用于食品级塑料的聚丙烯（PP&PET），用于高耐热性的聚醚酰亚胺（PEI）是良好的选择。
当涉及诸如聚氨酯或硅橡胶之类的柔性材料时，注塑成型的概念有所不同。每种材料的制造成本都不同。模具是为特定的塑料材料设计的。为特定材料设计的工具/模具可能不适用于其他材料，因为每种材料以不同的方式收缩。 因此，在设计阶段决定材料。
工具或模具具有使用寿命。该工具的材料和成本根据您要生产的估计产品数量而异。工具的最小寿命约为5000件。 因此，请在初始阶段合理估算数量。
基于产品的表面处理和复杂性，许多因素会起作用-例如，
如果您需要非常好的质量，则工具设计涉及某些功能，这些功能会增加成本。
如果存在非常复杂的结构，这使常规工具的制造变得困难，那么工具制造商将使用非常规方法，这会增加成本。
您所需要做的就是清楚您想要的内容-设计，数量，表面处理和材料。
注塑成本考虑
与提供端到端解决方案的服务提供商合作，即从工具设计到产品制造，以避免协调问题。服务提供商将根据您的设计，数量，材料和完成要求照顾所有因素。
您可以通过两种方式来确定成本结构。我们将以红外数字温度计为例来分析成本结构的差异。
工具设计和工具制造的单独成本以及产品制造的每单位成本是单独的，这涉及材料成本，机械成本，人工成本等。其中，服务提供商向您收取工具设计和制造的费用。并且他分别为产品收费。在这种情况下，您会产生大量的初始固定成本（例如：1-2 lac INR）和每单位产品的成本（例如：10-50 INR）。
每单位成品，包括产品制造成本和工具成本。在这种情况下，工具设计和制造的固定初始成本会分配到产品的全部数量中。例如：除了产品制造成本（例如20 INR），此成本（例如2 lac INR）也分配到订购的总数量（5000件）中。
因此200000 INR / 5000单位= 40 INR（工具成本）+ 20 INR（产品成本）= 60 INR（总成本）
这种成本结构减轻了初始工具成本的负担，并使套管的成本可变。
成型优势
- 最适合大批量产品
- 良好的表面处理-光亮表面处理或亚光表面处理
- 广泛的材料选择
成型的缺点
- 高初始时间和成本
奖励主题
将您的产品投放到主流市场时，您可能必须设计和制造具有一定防护等级和冲击防护能力的产品。这是为了有效地将产品的可靠性传达给客户。
IP等级： IP（或“防护等级”）等级是国际标准，用于定义电气外壳的密封效果，以防止异物（工具，灰尘等）和湿气侵入。
IK评级
IK等级表示电气外壳对外部机械冲击的防护等级。IK等级量表确定外壳抵御以焦耳（J）为单位的冲击能级的能力。