Le moulage par insertion rapide conduit à une réduction des coûts de production.

Le test des cartes de circuit est un processus critique chez Harris Corporation, un contractant de premier plan pour le gouvernement, la défense et le secteur commercial, spécialisé dans les systèmes de communication, spatiaux et de renseignement, et électroniques. Ce test est désormais plus rapide et moins coûteux, obtenant une reconnaissance du propre Programme d'Excellence d'Entreprise de la société, le tout avec l'aide du processus de moulage par insertion de Protolabs.

Basée à Melbourne, en Floride, Harris décrit ses vastes offres comme s'étendant "de l'océan à l'orbite et partout entre les deux." La gamme de produits et services de Harris comprend les communications tactiques, la gestion du trafic aérien, et les solutions pour charges utiles satellitaires. Fondée en 1895, Harris a actuellement un chiffre d'affaires annuel de 6 milliards de dollars, plus de 10 000 employés et des clients dans plus de 100 pays.

Lors des tests de qualification, les cartes de circuit passent par des étapes incluant plusieurs heures de fonctionnement sur un lit de test de vibration, quelque chose comme "un agitateur de peinture sous stéroïdes," selon Michael Murray, ingénieur mécanique principal dans les Applications Spéciales chez Harris. "Nous voulons les soumettre à une batterie de tests pour garantir que nous avons une fabrication de haute qualité de nos cartes," a dit Murray.

Problème de Développement : Une Préoccupation Pressante

Trouver la meilleure manière de fixer les cartes de circuit à une grande plaque métallique sur le testeur de vibration est devenu un problème récurrent, a dit Murray.

Usiner la plaque et attacher directement les cartes de circuit aux plaques était coûteux et les points d'attachement usinés ne s'alignaient pas nécessairement avec ceux sur différentes cartes utilisées dans les tests subséquents.

Murray a alors développé des fixations de test en plastique qui pouvaient tenir un certain nombre de cartes et boulonner les fixations sur le testeur de vibration. Il a sollicité le service de moulage par injection rapide de Protolabs pour fabriquer les fixations, qui sont personnalisables à la géométrie variable de différentes cartes. (Les fixations sont faites de Cycoloy, une résine PC/ABS que Murray a dit que Harris utilise dans certains boîtiers de produits et qu'il a dit apprécier pour son esthétique et ses performances mécaniques et thermiques.)

Attacher les cartes de circuit aux fixations en plastique—avec des vis de 1 à environ 2 millimètres de diamètre, avec des écrous correspondants—s'est avéré fastidieux et chronophage, a dit Murray. Ajouter des inserts filetés en laiton dans les bossages sur les fixations de test a aidé quelque peu, permettant aux techniciens d'utiliser seulement des vis pour sécuriser chaque carte.

Mais cela nécessitait une étape secondaire lente d'installation de chaque insert manuellement avec une presse thermique chez Harris, dans un processus connu sous le nom de sertissage à chaud. Pour une série de test de 100 cartes de circuit, Murray a dit, cela signifiait d'abord installer 500 petits inserts—un à la fois, tous à la main. Et c'était avant de sortir les tournevis pour fixer les cartes de circuit aux fixations de test.

« Le processus est intensif en main-d'œuvre, » a dit Murray. « Il utilise de petites vis, de petits inserts, et vous devez en quelque sorte utiliser des pinces pour les mettre en place. Cela peut devenir fastidieux après l'avoir fait pendant de nombreuses heures. » Le travail minutieux pourrait prendre aux techniciens plusieurs jours à compléter, a-t-il dit. Au fur et à mesure que la fatigue s'accumulait, des « pauses de santé mentale » étaient parfois nécessaires.

Solution de Fabrication : Le Moulage par Insertion à la Rescousse

Avec Harris comme partenaire d'adoption précoce de Protolabs, Murray était impatient de faire partie des premiers à essayer le nouveau service de moulage par insertion rapide de Protolabs, que l'entreprise a ajouté l'année dernière en réponse aux demandes des clients.

Le moulage par insertion consiste à placer un composant préformé—typiquement une pièce métallique—dans un moule, puis à injecter du thermoplastique dans le moule pour former la pièce finie. Le métal renforce les propriétés mécaniques du plastique. Le moulage par insertion élimine également le besoin d'un processus secondaire tel que le sertissage par chaleur ou le soudage ultrasonique pour installer l'insert dans une pièce moulée.

Dans le cas de Harris, le moulage par insertion de Protolabs a permis à Murray d'avoir tous les inserts en laiton moulés dans les dispositifs de test—20 inserts dans chacun des dizaines de dispositifs de 6 par 6 pouces—en une seule étape avant de les recevoir. Cela a libéré les techniciens de l'utilisation de la presse thermique manuelle pour placer chaque insert individuellement.

« De toute évidence, avoir les inserts moulés dans la pièce dès le départ était un énorme avantage pour nous parce que les pièces sont prêtes à l'emploi dès la sortie de la boîte », a déclaré Murray.

Un autre avantage, selon Murray, est de recevoir les pièces moulées par insertion dans les 15 jours, positionnant Protolabs comme un fabricant à la demande capable de répondre à son calendrier agressif. Un mouleur traditionnel, en contraste, aurait typiquement besoin de deux à trois mois pour livrer des pièces moulées par insertion.

Adapter la conception des dispositifs de test en plastique pour le moulage par insertion n'a nécessité que des ajustements mineurs, a déclaré Murray. Il a basé les changements sur les retours de l'analyse de conception pour la fabricabilité (DFM) de Protolabs et une conversation avec un ingénieur de Protolabs.