カスタムプラスチック筐体：種類、用途、設計ガイドライン

カスタムプラスチックエンクロージャ

電子部品は、多くの場合、次のような理由で故障します。 不十分な保護、ほこり、湿気、熱これは時間の経過とともに内部部品に影響を与え、損傷を与えます。重量、絶縁性、耐腐食性が懸念される場合、金属製の筐体は必ずしも最良の選択肢ではありません。多くの場合、重量が増加し、コストがかさみ、接地に関する懸念も生じます。したがって、電子製品には、より軽量で安全な筐体ソリューションが必要です。

カスタムプラスチックエンクロージャ これらの問題を効果的に解決します。繊細な電子機器をほこり、熱、機械的ストレスから保護します。通常、以下の素材で作られています。 ABSとポリカーボネートこれらの素材は優れた断熱性と耐衝撃性を備えています。さらに、屋内・屋外を問わず、あらゆる環境で優れた性能を発揮します。

At プロリアンテック、私たちの 射出成形品 筐体は高い耐久性と長期にわたる保守性を維持するように設計されています。当社では、エンジニアリンググレードの難燃性ABS樹脂、耐衝撃性ポリカーボネート、およびPOMを使用しています。お客様は、複数のサイズ、形状、および独自のカラーオプションからお選びいただけます。 

この記事では、さまざまな種類のプラスチック製電気筐体、その仕様、および用途について解説します。さらに、特注品と改造品の違い、設計上の考慮事項、および適切なプラスチック筐体の選定方法についても説明します。それでは早速見ていきましょう。

 

完全カスタムのプラスチック筐体と既存製品の改造との違い

どちらの方法にもそれぞれ長所と短所があります。最終的な決定は、プロジェクトの要件によって決まります。以下では、それぞれの方法の明確な利点と限界を概説し、プロジェクトに最適な方法を判断するのに役立てていただきます。

完全カスタム仕様の筐体

完全カスタムのエンクロージャーは、完全にゼロから製造されます。エンクロージャーに関するすべてをコントロールできます。 サイズ、形状、材質、内部レイアウト、取り付け箇所、色、質感、表面仕上げ。 これにより、独自の用途や複雑な部品向けに筐体を設計する際に、究極の柔軟性が得られます。

完全カスタムの筐体設計を選ぶ理由

完全にカスタムのエンクロージャーは、コンポーネントに最適なフィット感を提供します。 空気の流れ、冷却、室内空間さらに、完全オーダーメイドのプラスチック製筐体であれば、希望するブランド要素や特殊な仕上げを施すことができます。そのため、大量生産や特別な要件を持つ製品には、これらの筐体が最適な選択肢となります。

既存の筐体の改造

筐体を一から設計する代わりに、既存の筐体を特定のニーズに合わせて変更することもできます。これには、追加などが含まれます。 部品を取り付けるための取り付け穴、通気口、または切り欠き。 この方法は、一般的に完全オーダーメイド設計よりも迅速かつ低コストです。筐体のサイズや形状が標準サイズで構わず、時間やコストに制約がない場合に特に有効です。

変更が重要な理由

既存の筐体を改造することで、筐体の製造時間を短縮し、金型開発にかかるコストを削減できます。既存の筐体への軽微な変更であれば、製品全体の再設計は不要です。そのため、この方法は試作品製作や少量生産に最適です。

最良の方法を選択する

独自のサイズ、複雑な内部構造、または特定のブランド要素が必要な場合は、完全オーダーメイドのプラスチック製筐体をお選びください。一方、標準的な形状やサイズが必要で、納期やコストが重要な場合は、既存の筐体を改造することをお選びください。 既存の筐体を改造することから始めて、その後完全にカスタム設計に移行する方が有益な場合もあります。

 

金型や治具を使わずにカスタムプラスチック筐体設計を選択するメリット

配電ボックス

すべての筐体設計プロジェクトで金型製作費用が賄えるわけではありません。多くの場合、最初の設計変更は初期テスト完了後に発生します。設計を性急に確定してしまうと、後から金型を変更するのに時間がかかるため、コストがかさむ可能性があります。

工具不要の方法を用いた筐体製造は、そのリスクを排除します。これにより、金型を必要とせずにカスタムプラスチック筐体の作成と改良が可能になります。この技術は、迅速な設計反復と小ロット生産もサポートします。多くのエンジニアリングチームは、次の段階に進むまで工具不要の方法を使用します。 大量射出成形。

工具不要の筐体の製造方法

工具不要の筐体はプラスチックを切断することによって作られる プラスチックのシートまたは固形ブロック。 CNCマシンは 正確な開口部、スロット、および取り付けポイント。 パネルを切断した後、それらを曲げたり、接着したり、固定したりして、筐体を作成することができます。

ツールフリー方式の大きな利点の1つは、そのシンプルさと柔軟性です。プログラム作成段階では、あらゆる変更を即座に反映させることができます。そのため、設計変更に伴う遅延を一切排除できます。

工具不要の方法が理想的な場合

工具不要のこの方法は、試作品やパイロットビルドに最適です。これらのアプリケーションを使用することで、量産に入る前に電子機器、フィット感、エアフローなどをテストできます。 さらに、少量生産には金型不要方式が最適です。この方式では、少量生産の場合に金型製作に伴う高額なコストを削減できます。一点物や特注品も、金型不要方式の理想的な対象です。

金型を使用せずに使用されるプラスチック材料

ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）は、工具不要の筐体によく使用されます。加工が容易で、強度も優れています。ポリカーボネートは、より高い耐衝撃性と耐熱性にも使用されます。強度要件、環境、外観に応じて、他の材料、例えば、 アクリルまたはPVC 代替案として適切なものもあるかもしれません。

設計自由度

工具不要方式のもう一つの利点は、設計変更を迅速かつ容易に行えることです。開口部、通気口、取り付け箇所などを変更できるため、エンジニアは実地経験とテストに基づいて設計を改良することができます。

設計変更を頻繁に容易に行えるこの能力は、開発プロセスに伴うリスクを軽減するのに役立ちます。設計者はプロセスを最初からやり直すことなく設計を改善できるため、プロジェクトを効率的に進めることができます。

コストと時間の節約

金型を不要にすることで、初期費用を大幅に削減できます。高額な初期費用が不要になることで、開発者は多額の投資を行う前に設計をテストできます。初期費用の削減に加え、工具不要の製造方法は筐体の製造に必要な時間を大幅に短縮します。場合によっては、筐体を数日で製造できるため、製品の市場投入を早めることができます。

表1： 工具不要の筐体 vs. 射出成形筐体

因子	工具不要の筐体	射出成形筐体
費用	ロー	ハイ
到着予定日	対応時間	遅く
数量	低 / 中	高いメディア
柔軟性	ハイ	ロー
適用ステージ	試作機／パイロット版	量産

 

一般的なカスタムプラスチック筐体の種類にはどのようなものがありますか？

プラスチック製筐体の種類

カスタムプラスチック筐体は、製品の電子、機械、環境面に関する特殊な要件を満たすように設計されています。ただし、適切なタイプを選択することが不可欠です。

• コンポーネントサイズ
• 取付形式
• 保護等級
• 運用状況／環境

以下に、一般的な筐体の種類と、それぞれの特徴および仕様を示します。

標準ボックスエンクロージャー

正方形のプラスチック製筐体

標準的なボックス型筐体は、長方形または正方形の筐体です。これらは電子制御システムの筐体として使用されます。加工、積み重ね、改造が容易です。用途としては、屋内および軽度の屋外用途に最適で、粉塵や偶発的な接触に対する基本的な保護を提供します。

壁掛け用エンクロージャ

壁に取り付けられたエンクロージャ

壁掛けエンクロージャーは垂直面に取り付けるように設計されています。多くの場合、 一体型フランジとブラケット。 これらは一般的に工業用途に使用されます 制御ユニット、ジャンクションボックス、センサーハウジング。さらに、 壁掛け式筐体設計は床面積を節約し、配線へのアクセスを容易にします。

携帯型／ポータブル筐体

持ち運び可能な黒いツールボックス

ハンドヘルド型筐体は持ち運び可能で人間工学に基づいた設計です。これらは、筐体として使用されます。 測定機器、リモートコントローラー、テスター一般的に、これらの製品の製造には、耐衝撃性と軽量性に優れた素材（ABS樹脂やポリカーボネートなど）が使用されます。

IP規格準拠／防水筐体

防水プラスチック製エンクロージャーボックス

これらのプラスチック製筐体は、精密電子機器を埃、湿気、水の侵入から保護します。密閉方法としては、シリコンガスケット、Oリング、そして高い密閉性を備えた蓋などが用いられています。屋外、産業用途、船舶用途に最適です。

モジュール式／積み重ね可能な筐体

モジュラー式プラスチック筐体

モジュラーエンクロージャーは、他のユニットと相互接続/積み重ねられるように設計されています。これらは、 マルチコンポーネント電子機器、産業用パネル、拡張可能なシステムさらに、標準化されたコネクタとインターロック機能を備えているため、拡張やメンテナンスが容易になります。

表1： 一般的なカスタムプラスチック筐体の仕様概要

エンクロージャタイプ	典型的な形状	材料	評価（IP）	サイズ範囲（長さ×幅×高さ）	壁の厚さ	取り付けスタイル	オペレーション温度
標準ボックスエンクロージャー	長方形／正方形	ABS、ポリカーボネート	IP20～IP54	50 × 50 × 30 mm ～ 300 × 200 × 150 mm	1.5〜3 mm	ネジ止めまたはベースフランジ	-20 ℃～ 80 ℃
壁掛け用エンクロージャ	フランジ付き長方形	ABS樹脂、ポリカーボネート、ABS/PC混合樹脂	IP54～IP66	100 × 100 × 60 mm ～ 400 × 300 × 200 mm	2〜4 mm	壁フランジ、DINレール対応	-30 ℃～ 85 ℃
携帯型／ポータブル筐体	人間工学に基づいたコンパクトなデザイン	ABS樹脂、ポリカーボネート、TPEオーバーモールド	IP54～IP65	80 × 40 × 20 mm ～ 250 × 120 × 60 mm	2〜3 mm	スナップフィット式またはネジ止め式	-20 ℃～ 70 ℃
IP規格準拠 / 防水エンクロージャ	密封された長方形の箱	ポリカーボネート、ABS-PCブレンド	IP65～IP67	100 × 100 × 50 mm ～ 500 × 400 × 200 mm	2.5〜5 mm	壁面またはパネル取り付け用、ガスケット付きネジ	-40 ℃～ 85 ℃
モジュール式／積み重ね可能な筐体	連結可能なモジュール式ユニット	ABS樹脂、ポリカーボネート、PC/ABS樹脂ブレンド	IP20～IP54	100 × 50 × 30 mm ～ 400 × 200 × 150 mm	1.5〜3 mm	スナップフィット式、連結式モジュール	-20 ℃～ 80 ℃

プラスチック製電気筐体のIP規格とNEMA規格の比較

IPとNEMAの定格はどちらも筐体の保護レベルを定義するために使用されます。ただし、これらは異なる基準に従います。そして、さまざまな市場に対応する。 

• IP 等級 (侵入保護) これらは国際的に認められた規格です。主に粉塵や水の侵入に対する保護性能に重点を置いています。例えば、IP65は防塵性能と噴流水に対する耐性を示します。
• NEMA 定格北米で一般的に使用されている規格です。これらの規格は、粉塵や水だけでなく、耐腐食性、ガスケットの経年劣化、環境条件などの要素も考慮しています。例えば、NEMA 4Xは一般的にIP66に相当し、さらに耐腐食性が追加されています。

 

カスタムプラスチックエンクロージャの用途

前述のとおり、特注のプラスチック製筐体は、電子機器のすべての部品を保護するように設計されています。埃、湿気、極端な温度、偶発的な損傷といった潜在的な危険から部品を守ります。適切に選定すれば、製品の寿命を大幅に延ばし、信頼性の高い動作を保証します。

多くの場合、プラスチック製筐体の選択は、電子部品の設計と用途（サイズ、形状、環境など）によって決まります。携帯型、壁掛け型、防水型などは、その適用例です。

産業機器

産業環境では、電子機器を収納するために特注のプラスチック製筐体が使用される。 センサー、コントローラー、モーターユニット。 これらの筐体は、過酷な環境（粉塵、油、振動）から部品を保護します。壁掛け式またはモジュール式の構成が用意されており、スペースを最大限に活用できます。さらに、内部温度を調整するために、通気口やヒートシンクを組み込むことも可能です。

消費者製品

ほとんどの消費者向け製品は、ABS樹脂やポリカーボネートなどの素材で作られたプラスチック製の筐体で保護されています。これらの素材は強度対重量比が高いため、携帯型の消費者向け製品に最適です。 

両方の材料は、本来の機械的特性に加えて、精密に切断して次のような形状を作り出すことができます。 ボタン、ディスプレイ、コネクタ用の切り欠きさらに、表面の質感やグリップ感を向上させるためにも使用され、製品の人間工学的な利便性を向上させます。

医療機器および実験機器

プラスチック製の筐体は、医療機器や実験器具を保護するために使用されます。これらの筐体は表面が滑らかなため、清掃が容易です。筐体内部には、電子部品、センサー、バッテリーパックなどを収納するための仕切りを設けることができます。携帯機器向けには、耐久性と耐衝撃性に優れた筐体を用意することも可能です。

ネットワーキングとテレコミュニケーション

ネットワークデバイス、例えば ルーター、スイッチ、ジャンクションボックス、 専用のプラスチック製筐体を使用してください。これらは壁面やラックへの取り付けを想定して設計されており、ケーブルを整理整頓できます。 プラスチック製の筐体は、電子部品を埃や過度の熱から保護すると同時に、通気孔や取り外し可能なパネルを備え、空気の流れを改善します。モジュール式の筐体は、メンテナンスやアップグレードを容易にします。

 

カスタムプラスチック筐体によく使用される材料

電子機器用カスタムプラスチック筐体によく使用される材料は以下のとおりです。

• ABS
• ポリカーボネート（PC）
• アクリル（PMMA）
• ポリプロピレン（PP）
• ナイロン（PA）
• TPE / TPU
• PVC

カスタムプラスチック筐体の設計ガイドライン

最適な プラスチック製筐体設計 強度を維持し、本来の機能を果たし、製造が容易であること。壁の厚さ、取り付け位置、換気、材料の選択、通風角度は、不良品の削減、製品寿命の延長、製造コストの削減を確実にするために考慮すべき重要な要素です。

壁の厚さ

• ABS製筐体の場合、壁の厚さは2～4mmにする必要があります。 厚い。
• PCケースの場合、厚さは1.5～3mmである必要があります。 厚い。 

壁の厚さを均一に保つことで、 反り、へこみ、ひび割れ。 必要以上に厚い壁は重量を増加させ、不必要な囲いコストを発生させる。

取り付け場所

強化されたボス 直径3～5mmの（ねじ／ボルト） 取り付け目的には推奨されます。取り付けボスは、少なくとも ボスの直径の2～3倍 縁のひび割れを防ぐため。

換気／冷房

電子機器が熱を発する場合は、熱を逃がすための通気口が必要です。2～5mm幅の小さなスリットも、空気の循環を促し、電子機器の過熱を防ぐのに役立ちます。

素材の選定

筐体の材料を選ぶ際には、まずその用途を考慮してください。例えば： 

• 屋内用途向けABS樹脂
• 高衝撃用途および/または屋外用途向けのPC
• 耐薬品性PP

さらに、耐熱性、強度、および使用環境も考慮してください。

抜き勾配角度

垂直成形部品では、抜き勾配は 1-3度 成形品を金型から容易に取り出すため、また成形品の表面損傷を最小限に抑えるために、筐体の壁面に補強材を追加する必要があります。

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