Корпус приемника системы подземной локации бурения «ВЗОР-3000»
Тот самый случай, когда промдизайн вроде бы есть, но оказывается, что нужно больше промдизайна. Разработка конструкции и прототипирование корпуса локатора ГНБ
Делаем корпус приемника системы подземной локации бурения — прибора, который эксплуатируется «в полях», а значит, в сложных условиях. Это устройство — один из основных элементов локационного оборудования для ГНБ (горизонтально направленного бурения). Оно работает автономно — на аккумуляторах.
С дизайном прибора вышла интересная история: он вроде бы уже был. «Вроде бы» — потому, что был создан в расчете на 3D-печать. А заказчик планировал изготавливать корпус (на первых порах) по технологии литья в силиконовые формы. Для литья такой дизайн не подходит. Поэтому в рамках «отехнологичивания» конструкции пришлось разработать и дизайн, и конструкцию, и полный пакет КД — конструкторской документации.
Состав прибора — корпус и внутреннее наполнение: дисплей, пленочная клавиатура, платы управления и две антенны — 3D и определения вектора магнитного поля.
В самом корпусе четыре элемента: деталь с экраном, ручка, отсек для электроники и съемный блок с аккумуляторами по центру.
Задачи и решения
| Проблема, которую решили | Корпуса первых приборов заказчик проектировал сам — под доступную всем технологию 3D-печати. Приборы в таких корпусах даже удавалось продавать. Но когда встал вопрос о выходе на большие тиражи, стало ясно, что для массового производства корпус нужно сильно облагородить — как в плане визуала, так и технических характеристик. Эту проблему своими силами, без промдизайнеров и конструкторов, уже не решить. |
Цели клиента | Вывод на рынок новой модели локатора ГНБ |
| Что нужно сделать? Задачи | 1. Разрабатываем конструкцию как «основного» корпуса, так и съемного блока с аккумуляторами. 2. Компоновку плат внутри корпуса изменять нельзя. 3. У локатора должны быть защитные передний и задний бамперы. Спойлер: мы обошлись без них, но сделали для подошвы «калоши» из резиноподобного полиуретана. 4. Особые требования к ручке прибора: внутри нее проходит шлейф от платы обработки на дисплей, поэтому она будет полой. Это раз; два — чтобы ручка не выскальзывала у специалиста по ГНБ из руки, ее внешняя часть должна быть резиноподобной. 5. Изолированный от остальной электроники аккумуляторный отсек с защитой от брызг и дренажным отверстием. Аккумулятор держится в батарейном отсеке за счет магнита. 6. Клавиатура — только пленочная. 7. Нужно предусмотреть в отсеке для установки 3D-антенны и дисплея клапан для выравнивания давления, — чтобы не было конденсата. 8. Защита экрана поликарбонатом. 9. Съемная верхняя панель, в которой расположены дисплей и клавиатура (чтобы можно было поставить дисплей с другими габаритами). 10. Защита от электромагнитных помех с помощью экранов. 11. Каркас блока электроники как отдельная деталь. 12. Влагозащита корпуса по стандарту IP65 (кроме аккумуляторного отсека), материалы, которые обеспечивают работоспособность прибора при температурах от -30 до +50 °C. 13. Ударопрочность корпуса — он должен выдерживать падение с метровой высоты на войлочное покрытие. 14. Допустимые цвета приемника — синий, белый, серый, коралловый, зеленый и их вариации. В конструкции корпуса предусмотреть место под металлическую табличку с номером прибора 15. Кажется, все. А на первый взгляд, — это просто корпус, что тут сложного? |
| Решения и объем работ | 1. В относительно короткие сроки заказчик получил прототип корпуса и смог собрать прибор. 2. В рамках разработки конструкции провели полный цикл работ по промдизайну — эскизы, 3D-модель, макетирование и сканирование ручки корпуса для проверки эргономики. 3. Разработали конструкцию корпуса вместе с КД, организовали производство прототипа, оценили стоимость установочной партии и взяли на себя авторский надзор за серийным производством |
На основе концепта заказчика рисуем эскизы:
Отобрали годные варианты, показываем клиенту. Цвета прибора мы можем изменить в любое время до запуска прототипа. А пока смотрим на геометрию деталей — и только на нее. Тем более что модель дизайнерская, то есть не финальная — в ней могут быть не показаны какие-то нюансы. Например, в этой пока не обозначен крепеж.
«Промежуточные» рендеры:
Дорабатываем крышку аккумуляторного отсека для защиты от брызг — она должна быть загнута по бокам со всех сторон:
А теперь нужно сделать окно заднего люка побольше, чтобы был беспрепятственный доступ к задним платам. Итоговая модель:
Внесли и другие правки, но эргономику все равно придется проверять. Сделать это можно, напечатав детали, по поводу которых есть сомнения. Параллельно обсуждаем экран, методы сборки электроники, крепеж и т.д., — неважного здесь нет.
Идет печать на 3D-принтере:
А вот и сама деталь:
Макет отшлифовали и отправили заказчику. Поправили ручку, чтобы она стала удобнее и эргономичнее. И да — сделали это с помощью пластилина:
Сканируем ручку и строим вокруг скана новую дизайнерскую модель:
Чем дизайнерская модель отличается от конструкторской? Написали здесь.
Переходим к конструкторской модели и одновременно обновляем дизайн клавиатуры:
Еще до изготовления прототипа стало ясно, что в оговоренный техзаданием вес прибора — до 2 кг — мы не вписываемся. Высока вероятность того, что масса только корпуса прибора, без электронных компонентов, будет около 2 кг. Если снижать вес, то только в ущерб жесткости и технологичности, а это недопустимо. Согласовываем с заказчиком увеличение массы прибора.
Обновленные рендеры:
И модель:
Этапы работ
1. Разработка технического задания
2. Промдизайн корпуса
3. 3D-моделирование
4. Макетирование
5. Разработка конструкции
6. Прототипирование
7. Пакет КД
8. Оценка производства и поиск подрядчика
9. Авторский надзор за производством
Предлагаем цветовые решения, заказчик выбирает:
И в итоге приходим к таким цветам:
Сроки, цены, технологии
| Технологии и материалы | Литье пластика в силиконовые формы, фрезеровка пластика (прототип). Серийное производство — тоже литье в силикон |
| Над проектом работали | Технический писатель, промдизайнер, 3D-моделлер, конструктор, технический специалист со стороны заказчика, руководитель проекта |
| Производство | Ruicheng (прототип), Фолипласт (установочная партия) |
| Ценовой диапазон разработки | $30 000 с учетом стоимости прототипа (на февраль 2025 г.) |
| Сроки | 9 месяцев (включая изготовление макета и прототипа) |
| Тираж | 50 шт. / год |
Рендеры (кстати, уже с обновленной клавиатурой):
Из Китая приезжает прототип. Почему из Китая? Потому что там все можно сделать на одном производстве — и корпус, и клавиатуру, и печать шелкографией.
Выглядит локатор очень достойно:
Зачем вообще делать прототип? Чтобы на стадии серийного производства не нарваться на неприятные сюрпризы. Провели беглую проверку на герметичность — с заклеенным аккумуляторным отсеком прибор прекрасно выдержал пару минут «купания», IP65 есть:
Заказчик собирает прибор. Корпус с электроникой:
Прототип делали не зря: практически сразу выясняется, что нужно доработать крышку АКБ. Подобные штуки можно обнаружить только «вживую», никакие расчеты и моделирования не помогут. Поэтому если вам нужен действительно хороший корпус, без прототипа (а то и без нескольких) не обойтись. Никак.
При детальном анализе и после сборки всего прибора к крышке добавляется целый список правок, как дизайнерских, так и конструкционных. Вносим правки, отправляем на завод, получаем замечания от технолога, еще раз вносим и так — до бесконечности…
Но все правки рано или поздно заканчиваются, пакет документов готов к производству.
А для тех, кто хочет сделать по-настоящему хороший прибор, у нас есть статья «Как выбрать правильную технологию для прототипирования корпуса».
CAD-модель и конструкторская документация:
Цветовая схема всего прибора и его клавиатуры:
Делаем оценку производства установочной партии, сдаем контакты подрядчиков заказчику, осуществляем авторский надзор за серийным производством и его техническое сопровождение. Ждем серийных экземпляров.
Кому нужна эта разработка корпуса?
| Отрасль | Электроника, приборостроение |
| Пользователи | Специалисты в отрасли ГНБ — горизонтально направленного бурения |
| Покупатели устройства | Компании-провайдеры ГНБ |
Финальные рендеры:
Хотите узнать больше о разработке промдизайна, технологиях производства и изготовления корпусов — читайте наши статьи на Хабре и в блоге Формлаба.
Нужна похожая разработка?
Расскажите о вашем устройстве — бесплатно проконсультируем и оценим стоимость.