V konkurenčním prostředí výroby elektronických součástek se splnění přizpůsobených požadavků na vysoký-výkon stalo klíčovým rozdílem pro výrobce kovových kupolí a společnost Shanyo nedávno dosáhla významného milníku úspěšným vývojem-kovové kupole pro vysoké zatížení, která nejen splňuje přísné požadavky na objem uživatele, ale také se může pochlubit životností více než 2 miliony cyklů. Tento úspěch nejen řeší dlouhodobé-obtížné problémy klíčového klienta v sektoru průmyslového řízení, ale také nastavuje nové měřítko pro-vývoj vysoce výkonných kovových kopulí v tomto odvětví a ukazuje silné schopnosti společnosti Shanyo v oblasti výzkumu a vývoje a filozofii inovací zaměřenou na zákazníka-.
Projekt vznikl na základě naléhavé poptávky předního světového výrobce průmyslových řídicích zařízení. Průmyslová řídicí zařízení, zejména ta, která se používají v náročných prostředích, jako jsou továrny, dílny a venkovní provozy, mají extrémně vysoké požadavky na spolehlivost a životnost svých vnitřních součástí. Klientova nová generace průmyslových ovládacích panelů vyžaduje kovovou kopuli, která odolá vysokému zatížení 500 gf (gram-síla), což daleko přesahuje standardní rozsah zatížení 100-300 gf pro konvenční kovovou kopuli. Životnost přitom musí dosáhnout více než 2 milionů lisů, což je dvojnásobek životnosti běžné průmyslové-kovové kopule. Ještě důležitější je, že objem kovové kopule je přísně omezen – její průměr nesmí přesáhnout 8 mm a její tloušťka musí být regulována v rozmezí 0,12 mm, aby zapadla do kompaktní vnitřní struktury nového ovládacího panelu. Tváří v tvář této „trojité výzvě“ vysoké zátěže, dlouhé životnosti a malého objemu oslovil klient několik výrobců kovových kopulí, ale před spoluprací se společností Shanyo se mu nepodařilo získat uspokojivé řešení.
by se výrazně snížil a nemohl by splnit požadavek na životnost 2 miliony cyklů. K vyřešení tohoto problému začal výzkumný a vývojový tým prověřovat a testovat různé slitiny vysoce-nerezové oceli a nakonec zvolil přizpůsobenou vylepšenou nerezovou ocel SUS301. Tento materiál si může zachovat dobrou tažnost. Prostřednictvím tahových testů a analýzy simulace únavy tým potvrdil, že tento materiál nepodléhá trvalé deformaci, když je vystaven vysokému -zatížení a stlačení a může si zachovat stabilní elasticitu po dlouhodobém- používání.
Druhou velkou výzvou byla optimalizace konstrukčního návrhu. Při omezení malého objemu (průměr menší nebo roven 8 mm, tloušťka menší nebo rovna 0,12 mm) vyžadovalo dosažení vysokého zatížení a dlouhé životnosti přesnou kontrolu konstrukčních parametrů kovové kopule. Konvenční hemisférická struktura by vedla k nadměrné koncentraci napětí na okraji během lisování s vysokým-zátěžem, což by mělo za následek předčasné únavové selhání. Tým R&D navrhl konstrukční návrh „dvojitého-zakřiveného povrchu“: střední část kovové kopule využívá jemný oblouk, který zajišťuje dostatečný zdvih a hmatovou zpětnou vazbu, zatímco okraj je navržen se sekundárním zakřiveným přechodem pro rozptýlení napětí generovaného během lisování. K ověření účinnosti tohoto návrhu použil tým software pro analýzu konečných prvků (FEA) k simulaci rozložení napětí kovové kopule při zatížení 500 gf. Výsledky simulace ukázaly, že okrajové napětí nové konstrukce bylo sníženo o 35 % ve srovnání s konvenční konstrukcí, což účinně zlepšilo únavovou životnost.
Kromě optimalizace materiálu a konstrukce představoval velkou výzvu také výrobní proces. Malý objem a vysoká{1}}přesnost konstrukčních požadavků na kovovou kopuli kladou přísné normy pro proces lisování. Konvenční raznice měla problémy jako nerovnoměrné působení síly a snadné otřepy na hraně, které by ovlivnily stabilitu zatížení a životnost produktu. Výzkumný a vývojový tým společnosti Shanyo spolupracoval s výrobním oddělením na vývoji přesné lisovací formy s více-stupňovou tvarovací strukturou. Forma používá servolis s přesností polohování ±0,001 mm k realizaci krokového-po{8}}tvarování kovové kopule, čímž se zabrání koncentraci napětí způsobené jednorázovým-ražbou. Současně byl zaveden proces ořezávání laserem pro odstranění otřepů na hraně výrobku, čímž se zajistilo, že drsnost hrany byla menší než Ra0,1μm. Tato procesní vylepšení nejen zaručila rozměrovou přesnost kovové kopule, ale také zlepšila konzistenci výkonu produktu.
Po dokončení vývoje prototypu provedl tým R&D řadu přísných testů, aby ověřil výkon nové kovové kopule. V zátěžovém testu prototyp udržoval stabilní zatížení 500±20gf během 2 milionů cyklů nepřetržitého lisování, bez jakéhokoli jevu útlumu zatížení. V testu životnosti byl prototyp nainstalován na simulovaný průmyslový ovládací panel a podroben nepřetržitým lisovacím testům v prostředí s vysokou-teplotou (60 stupňů) a vysokou-vlhkostí (90 % RH). Po 2,5 milionu cyklů zůstala elasticita kovové kopule nezměněna a vodivost byla stabilní. Při zkoušce měření objemu byl skutečný průměr prototypu 7,8 mm a tloušťka 0,11 mm, což bylo plně v rozsahu požadovaném klientem. Tyto výsledky testů plně prokázaly, že nová kovová kupole splnila všechny požadavky klienta na výkon a objem.
Dalším klíčovým faktorem v procesu výzkumu a vývoje byla kompatibilita nové kovové kopule se stávající výrobní linkou klienta. Klientova montážní linka ovládacích panelů používá automatizovaný montážní systém pro kupolový plech, takže nová kovová kupole musí být možné hladce integrovat do kupolového plechu. Výzkumný a vývojový tým společnosti Shanyo upravil oblast lepidla a polohovací otvory kovové kopule, aby bylo zajištěno, že ji lze přesně připevnit k substrátu PET desky kopule bez ovlivnění účinnosti automatické montáže. Tým také poskytl přizpůsobené řešení kopulovitého plechu, integrující vysoko{3}}kovovou kopuli s jinou standardní kovovou kopulí v ovládacím panelu do jediné kopulovité desky, což klientovi zjednodušilo montážní proces a snížilo výrobní náklady.
Úspěšný vývoj této vysoce{0}}zatížené kovové kopule s dlouhou{1}}životností získal nejen vysoké uznání od klienta, ale také přinesl společnosti Shanyo důležitou strategickou hodnotu. Klient podepsal dlouhodobou-dodavatelskou smlouvu se společností Shanyo s ročním objemem objednávek více než 5 milionů kusů. Ještě důležitější je, že tento úspěch v oblasti výzkumu a vývoje rozšířil produktové portfolio společnosti Shanyo v oblasti vysoce-kovových kopulí, což jí umožnilo vstoupit do více špičkových{7}}aplikačních scénářů, jako je letectví, zdravotnická zařízení a řízení těžkého průmyslu. Jako jeden z předních výrobců kovových kopulí se Shanyo vždy držel konceptu „R&D řízený potřebami zákazníků“ a tento projekt je typickým příkladem tohoto konceptu. Technické zkušenosti nashromážděné v rámci projektu, jako je aplikace vysoce{10}}materiálů, optimalizace dvojitě zakřivené povrchové struktury a zlepšení procesů přesného lisování, budou také aplikovány na další projekty výzkumu a vývoje produktů, což dále posílí hlavní konkurenceschopnost společnosti Shanyo v tomto odvětví.
S neustálým vylepšováním elektronických zařízení v různých průmyslových odvětvích bude poptávka po vysoce{0}}kovové kopuli s přizpůsobenými specifikacemi nadále růst. Společnost Shanyo plánuje investovat více zdrojů do výzkumu a vývoje nových materiálů a nových struktur se zaměřením na řešení technických překážek vysokého zatížení, ultra-dlouhé životnosti a velmi-malého objemu. Společnost zároveň posílí spolupráci s klienty v rané fázi výzkumu a vývoje, bude poskytovat personalizovaná řešení na základě specifických potřeb různých průmyslových odvětví a bude se snažit udržet si vedoucí pozici na světovém trhu výrobců kovových kopulí. Úspěšné uvedení této-kovové kopule pro vysoké zatížení není jen milníkem v historii výzkumu a vývoje společnosti Shanyo, ale také novým výchozím bodem pro její vývoj v oblasti špičkových- elektronických součástek.
Závěrem lze říci, že vývoj vysoko{0}}zatížené kovové kopule společnosti Shanyo s životností více než 2 miliony cyklů a přizpůsobeným objemem je komplexním projevem schopností společnosti v oblasti výzkumu a vývoje, výrobní síly a povědomí o zákaznických službách. Od výběru materiálu po konstrukční návrh, od zlepšování procesu po testování výkonu, každý odkaz odráží snahu společnosti Shanyo o dokonalost. Tento úspěch nejen řeší praktické problémy klienta, ale také přispívá k technologickému pokroku celého průmyslu kovových kopulí. Vzhledem k tomu, že se odvětví neustále vyvíjí, bude společnost Shanyo i nadále brát inovace jako hnací sílu a poskytovat více vysoce{5}}kvalitních a vysoce{6}}výkonných kovových kupolových a kupolových plechů pro globální klienty