В конкурентната среда на производството на електронни компоненти, отговарянето на персонализирани изисквания за висока-производителност се превърна в ключово отличие за производителите на метални куполи и Shanyo наскоро постигна важен крайъгълен камък, като успешно разработи метален купол с високо-натоварване, който не само отговаря на строгите спецификации за обем на потребителя, но също така може да се похвали с експлоатационен живот от над 2 милиона цикъла. Това постижение не само адресира дългогодишните-болни точки на ключов клиент в сектора на промишления контрол, но също така поставя нов стандарт за високо-разработване на метални куполи в индустрията, демонстрирайки силните възможности за научноизследователска и развойна дейност на Shanyo и-ориентираната към клиентите иновационна философия.
Проектът произтича от спешно търсене от страна на водещ световен производител на промишлено контролно оборудване. Индустриалните контролни устройства, особено тези, използвани в тежки среди, като фабрики, работилници и работни обекти на открито, имат изключително високи изисквания за надеждност и издръжливост на техните вътрешни компоненти. Новото поколение индустриални контролни панели на клиента изисква метален купол, който може да издържи високо натоварване от 500gf (грам-сила), далеч надвишаващо стандартния обхват на натоварване от 100-300gf за конвенционален метален купол. В същото време експлоатационният живот трябва да достигне повече от 2 милиона преси, което е два пъти по-дълго от продължителността на живота на обикновения промишлен-клас метален купол. По-критично е, че обемът на металния купол е строго ограничен - диаметърът му не трябва да надвишава 8 мм, а дебелината му трябва да се контролира в рамките на 0,12 мм, за да се побере в компактната вътрешна структура на новия контролен панел. Изправен пред това „тройно предизвикателство“ на високо натоварване, дълъг живот и малък обем, клиентът се обърна към множество производители на метални куполи, но не успя да получи задоволително решение, преди да си сътрудничи с Shanyo.
би намалял значително и не би могъл да изпълни изискването за експлоатационен живот от 2 милиона цикъла. За да реши този проблем, екипът за изследване и развитие започна да проверява и тества различни-сплави от неръждаема стомана с висока якост и накрая избра персонализираната подобрена неръждаема стомана SUS301. Този материал може да поддържа добра пластичност. Чрез тестове за опън и симулационен анализ на умора екипът потвърди, че този материал няма да претърпи постоянна деформация, когато бъде подложен на високо-компресиране при натоварване, и може да поддържа стабилна еластичност след дългосрочна-използване.
Второто голямо предизвикателство беше оптимизирането на структурния дизайн. При ограниченията на малкия обем (диаметър по-малък или равен на 8 mm, дебелина по-малък или равен на 0,12 mm), постигането на високо натоварване и дълъг живот изисква прецизен контрол на структурните параметри на металния купол. Конвенционалната полусферична структура би довела до прекомерна концентрация на напрежение в ръба по време на пресоване с високо-натоварване, което води до преждевременна повреда поради умора. Екипът за научноизследователска и развойна дейност предложи структурен дизайн на „двойно-извита повърхност“: средната част на металния купол приема лека дъга, за да осигури достатъчен ход и тактилна обратна връзка, докато ръбът е проектиран с вторичен извит преход за разпръскване на напрежението, генерирано по време на натискане. За да провери ефективността на този дизайн, екипът използва софтуер за анализ на крайни елементи (FEA), за да симулира разпределението на напрежението на металния купол при натоварване от 500 gf. Резултатите от симулацията показаха, че напрежението на ръба на новата структура е намалено с 35% в сравнение с конвенционалната структура, което ефективно подобрява живота на умора.
В допълнение към материалната и структурната оптимизация, производственият процес също представляваше голямо предизвикателство. Малкият обем и структурните изисквания за висока-прецизност на металния купол поставят строги стандарти за процеса на щамповане. Конвенционалната матрица за щамповане имаше проблеми, като неравномерно прилагане на сила и лесни разкъсвания по ръба, което би повлияло на стабилността на натоварване и продължителността на живота на продукта. Екипът за научноизследователска и развойна дейност на Shanyo си сътрудничи с производствения отдел, за да разработи матрица за прецизно щамповане с много-етапна структура на формоване. Матрицата използва серво преса с точност на позициониране от ±0,001 mm, за да реализира стъпка{7}}по-стъпка на формоване на металния купол, като избягва концентрацията на напрежение, причинена от еднократно-щамповане. В същото време беше въведен процес на лазерно подрязване за премахване на неравности по ръба на продукта, като се гарантира, че грапавостта на ръба е по-малка от Ra0.1μm. Тези подобрения на процеса не само гарантираха точността на размерите на металния купол, но също така подобриха последователността на производителността на продукта.
След завършване на разработката на прототипа, екипът за научноизследователска и развойна дейност проведе серия от строги тестове, за да провери ефективността на новия метален купол. При теста за натоварване прототипът поддържаше стабилно натоварване от 500±20gf по време на 2 милиона цикъла на непрекъснато пресоване, без никакъв феномен на затихване на натоварването. При теста за продължителността на живота прототипът беше инсталиран на симулиран промишлен контролен панел и подложен на непрекъснати тестове за пресоване при висока-температура (60 градуса) и висока-влажност (90% относителна влажност). След 2,5 милиона цикъла еластичността на металния купол остава непроменена и проводимостта е стабилна. При теста за измерване на обема действителният диаметър на прототипа беше 7,8 мм, а дебелината беше 0,11 мм, което беше напълно в рамките на изисквания диапазон на клиента. Тези резултати от теста напълно демонстрираха, че новият метален купол отговаря на всички изисквания на клиента за производителност и обем.
Друго ключово съображение в процеса на научноизследователска и развойна дейност беше съвместимостта на новия метален купол със съществуващата производствена линия на клиента. Линията за сглобяване на контролния панел на клиента използва автоматизирана система за монтаж на куполен лист, така че новият метален купол трябва да може да се интегрира гладко в куполния лист. Екипът за научноизследователска и развойна дейност на Shanyo коригира областта на залепване и отворите за позициониране на металния купол, за да гарантира, че той може да бъде точно прикрепен към PET субстрата на куполния лист, без да се засяга ефективността на автоматизирания монтаж. Екипът също така предостави персонализирано куполно решение, интегрирайки високо{3}}натоварвания метален купол с друг стандартен метален купол в контролния панел в един куполен лист, което опрости процеса на сглобяване на клиента и намали производствените разходи.
Успешното разработване на този високо{0}}натоварващ метален купол с дълъг-живот не само спечели високо признание от клиента, но също така донесе важна стратегическа стойност на Shanyo. Клиентът подписа дългосрочен-договор за доставка с Shanyo с годишен обем на поръчките от над 5 милиона броя. По-важното е, че това научноизследователско и развойно постижение разшири продуктовото портфолио на Shanyo в областта на металните куполи с висока-производителност, позволявайки му да навлезе в по-високи{7}}приложни сценарии като космическото, медицинското оборудване и контрола на тежката индустрия. Като един от водещите производители на метални куполи, Shanyo винаги се е придържал към концепцията за „R&D, ръководена от нуждите на клиентите“ и този проект е типичен пример за тази концепция. Техническият опит, натрупан в проекта, като прилагането на материали с висока -якост, оптимизирането на двойно-извитата структура на повърхността и подобряването на процесите на прецизно щамповане, също ще бъде приложен към други проекти за научноизследователска и развойна дейност на продукти, което допълнително повишава основната конкурентоспособност на Shanyo в индустрията.
С поглед напред, с непрекъснатото надграждане на електронно оборудване в различни индустрии, търсенето на метален купол с висока-производителност с персонализирани спецификации ще продължи да расте. Shanyo планира да инвестира повече ресурси в научноизследователска и развойна дейност на нови материали и нови структури, като се фокусира върху решаването на техническите затруднения на високото натоварване, ултра-дълъг живот и ултра-малък обем. В същото време компанията ще засили сътрудничеството с клиентите в ранния етап на научноизследователска и развойна дейност, ще предостави персонализирани решения, базирани на специфичните нужди на различните индустрии и ще се стреми да запази водещата си позиция на световния пазар на производители на метални куполи. Успешното пускане на този високо{6}}натоварващ метален купол е не само крайъгълен камък в историята на научноизследователската и развойна дейност на Shanyo, но и нова отправна точка за неговото развитие в-областта на електронните компоненти от висок клас.
В заключение, разработването на високо{0}}натоварващия метален купол на Shanyo с над 2 милиона цикъла на живот и персонализиран обем е цялостна проява на възможностите на компанията за научноизследователска и развойна дейност, производствената сила и информираността за обслужването на клиентите. От избора на материал до структурния дизайн, от подобряването на процеса до тестването на производителността, всяка връзка отразява стремежа на Shanyo към съвършенство. Това постижение не само решава практическите проблеми на клиента, но и допринася за технологичния прогрес на цялата индустрия за метални куполи. Тъй като индустрията продължава да се развива, Shanyo ще продължи да приема иновациите като движеща сила, предоставяйки повече високо-качествени и високо-производителни решения за метални куполи и куполни листове за глобални клиенти