Das schnelle Prototyping neuer Steckverbinderdesigns spart Zeit und Geld

Oct 17, 2023

In Zusammenarbeit mit Omnetics Connector Corporation

Hochmoderne elektronische Geräte müssen so schnell wie möglich auf den Markt gebracht werden und dafür müssen ihre Bestandteile schnell entwickelt werden.

Dies ist eine Zeit des rasanten technologischen Fortschritts, da Design- und Anwendungsingenieure Komponenten für elektronische Geräte mit ultraschnellen Schaltkreisen herstellen, die schneller funktionieren, länger halten und innovative Aufgaben am Arbeitsplatz und zu Hause erfüllen.

Dadurch steigt der Bedarf an neuen Stecker- und Kabeltypen sowie an aktualisierten Versionen bestehender Verbindungssysteme exponentiell. Aufgrund der Ausweitung ihres Einsatzes in neuartigen, anspruchsvollen Anwendungen (häufig in rauen Umgebungen) werden tragbare elektronische Geräte mit neuen Designs und Leistungsstandards konfrontiert.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, werden Steckverbinder- und Kabeldesigns erheblich weiterentwickelt. Kommerzielle Standardverbindungen sind immer noch eine fantastische Quelle für Rapid Prototyping und Referenzdesigns. Viele der heutigen Anwendungsanforderungen werden damit erfüllt. Mit fortschreitender Technologie erfüllen die älteren Standardsteckverbinder jedoch möglicherweise nicht immer die Designspezifikationen.

Informationen auf den Websites von Steckverbinderlieferanten und Gespräche mit ihren Vertriebsmitarbeitern können dem Systementwickler eine Fülle von Alternativen bieten; Websites nach verfügbaren kommerziellen Standarddesigns (COTS), während der Ingenieur auf dem Markt nach dem richtigen Spezialisten für Steckverbinderprototypen sucht, der bei der Erstellung der physischen 3D-Modelle hilft.

Durch die frühzeitige Kommunikation mit einer Designeinrichtung erhalten Sie Informationen zu den verschiedenen Funktionen und Alternativen für Steckverbindermaterialien, Kabelformate und Designformen, die sofort verfügbar sind. Im gleichen Zeitraum können weitere Gespräche mit Verbindungs-Prototyping- und Designingenieuren ein positives Ergebnis sicherstellen, indem bei Bedarf eine sorgfältige Vorplanung für ein kundenspezifisches Design durchgeführt wird.

Die Anwendung ist der Hauptfaktor, der das Design eines Kabels und Steckers beeinflusst. Abhängig vom Kontext können unterschiedliche Steckverbinderdesigns Koaxialkabel, digitale Signalverkabelung und gemischte Signale mit Strom umfassen.

Neue Größen und Formen sind leicht zugänglich. Großes Augenmerk wird auf das neue System gelegt und darauf, wie es mit nur einer oder wenigen Verbindungen und Kabelsätzen vollständig unterstützt werden kann.

Bei der Entwicklung neuer elektrischer Produkte und Anwendungen, die auf den Markt kommen, hat sich gezeigt, dass die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Designer von Verbindungsprototypen von Anfang an viele Probleme frühzeitig lösen kann.

Folglich erfordert eine hochwertige Prototypenabteilung kreative Ingenieurteams, die bereit sind, eine Liste potenzieller Lösungen vorzulegen, die eine Vielzahl von Prozessen sowie aktuelles Materialwissen umfassen. Es wird empfohlen, dass Systemdesigner Fertigungsteams finden und mit ihnen zusammenarbeiten, die über ein breites Spektrum an Fähigkeiten verfügen.

Erstens: Wenn ein Standardkabel-/Steckerdesign den Anforderungen einer Anwendung entspricht und die erforderlichen militärischen oder zivilen Standards erfüllt, sollte es verwendet werden. Es kann auch Fälle geben, in denen ein Standardelement geringfügig an die Anforderungen der Anwendung angepasst werden kann, um Zeit und Geld zu sparen.

Bisher war die kundenspezifische Entwicklung von Mikro- und Nano-Miniatur-Steckverbindern teuer und zeitaufwändig. Jetzt verfügt Omnetics über 3D-Volumenmodellierungs-, Druck- und Fertigungsgeräte mit direkt verbundenen CNC-Maschinen, die die Arbeit erheblich beschleunigen.

Sobald die für die Anwendung benötigten Pin-zu-Buchse-Elemente ausgewählt wurden, kann ein Online-Dialog zwischen dem Systemdesigner und dem Steckverbinder-Fertigungsteam sehr schnell über ein solides Modell der Größe, Form und des Pin-Formats für Mixed-Signal entscheiden Strom-, Koax- und digitale Signalverkabelung nach Bedarf. Erforderliche Anpassungen können schnell vorgenommen werden, bevor Metallgehäuse geschnitten oder Isolatorformen entwickelt werden.

Mit dieser Technik können neue Designs und Montagen viel schneller und kostengünstiger durchgeführt werden. Um diese neuen Möglichkeiten zu nutzen und diese neuen Verbindungsschwierigkeiten zu bewältigen, beschäftigen Steckverbinderhersteller Forschungs- und Entwicklungslabore für schnelle Prototypen mit technischen Experten.

Für Konstrukteure kann es eine Herausforderung sein, Kabel und Steckverbinder auszuwählen. Ein tiefes Verständnis der Lieferanforderungen des Geräts, das Faktoren wie Markteinführungszeit, Kosten und Funktionalität des Produkts berücksichtigt, ist ebenfalls unerlässlich.

Mit diesen Informationen können Ingenieure eine grundlegende Liste der Leistungsanforderungen und der Umgebungen erstellen, in denen das Gerät betrieben werden könnte. Zweitens können bestimmte Komponenten mithilfe einer Liste jedes Segments der elektronischen Signale sowie ihrer Spannungs- und Strompegel voreingestellt werden.

Beispielsweise verfügen Entwürfe für ferngesteuerte Robotik, kleine Satellitenelektronik und von Soldaten getragene Elektronikschnittstellen zu IoMT-Systemen (Internet of Military Things) jeweils über eine elektronische Tabelle für jede Leitung. Signalgeschwindigkeit und Übertragungsentfernung bestimmen das Draht- und Kabeldesign.

Von Menschen getragene elektrische Systeme sind ein relativ neues und anspruchsvolles Anwendungsgebiet, das Designer vor die Herausforderung stellt, einzigartige Steckverbinderdesigns zu entwickeln, sei es für militärische oder medizinische Zwecke. Für diese kleinen Geräte sind Anschlüsse erforderlich, die weniger Platz und Gewicht beanspruchen und gleichzeitig die Funktionalität, Mobilität und Robustheit des Instruments verbessern.

Für die Entwicklung zukünftiger Produkte ist Rapid Prototyping notwendig. Omnetics nutzt eine Reihe von Methoden, um schnell ein maßstabsgetreues Modell eines realen Teils zu erstellen. Wie bereits erwähnt, verwenden die Designingenieure von Omnetics computergestützte Designprozesse für 3D-Modellierung, 3D-Druck und Fertigung, die auf jedes Gerätedesign angewendet werden können, ohne dass kostspielige Werkzeuge erforderlich sind.

Die resultierenden Prototypen sind sehr detailliert und ahmen die Leistung des endgültigen Entwurfs originalgetreu nach. Um nahezu alle visuellen Designelemente des fertigen Teils zu ergänzen, können sie sogar lackiert, poliert oder galvanisiert werden.

Der Hauptvorteil des Rapid Prototyping besteht darin, dass es Hypothesen zu mechanischen Eigenschaften bereits in einem frühen Stadium des Designprozesses verifizieren kann, bevor Ressourcen für die Fertigung in großem Maßstab aufgewendet werden.

Die Produktentwicklung von der Idee bis zur Marktreife kann ohne die für herkömmliche Verfahren typische Reibung durch Tests, die Identifizierung von Fehlern und die Iteration von Designelementen, einschließlich Größe, Form und Montagemerkmalen, durchgeführt werden. Es gibt auch mehr Freiheit, Konzepte zu erkunden, Ideen zu entwickeln und verschiedene Designs für die Fertigung zu entwickeln.