La carte électronique fixe les cotes
Le point de départ est le fichier STEP de la carte issu du logiciel de CAO électronique, par exemple KiCad ou Altium. Il donne le contour, les trous de fixation et la hauteur des composants, et c'est lui qui fixe les cotes intérieures du boîtier. Nous prévoyons un jeu autour du bord de carte, souvent 0,5–1 mm, pour que le montage reste possible même si les tolérances vont en sens opposé.
Les connecteurs comme l'USB-C, le RJ45 ou les borniers à vis sont placés contre les parois, avec des découpes qui suivent leur collerette. Les composants hauts, comme les condensateurs électrolytiques et les bobines, doivent garder de l'air sous le couvercle. Sans fichier 3D, nous créons un modèle simplifié de la carte à partir de cotes et de photos. Nous prévoyons aussi l'accès aux connecteurs de programmation et aux points de test utiles pendant le développement.
Nous contrôlons aussi les interférences dans tout l'assemblage : carte, boîtier, couvercle, vis et câbles. Cela révèle des erreurs qui n'apparaîtraient qu'au montage, par exemple un condensateur qui touche une nervure du couvercle. Un câble à connecteur droit peut demander beaucoup plus de place que le connecteur lui-même sur la carte.
Bossages, guidages et montage
La carte est fixée sur des bossages reliés à la paroi ou au fond par des nervures, pour qu'ils ne cassent pas au montage. Pour une vis autotaraudeuse dans le plastique, le trou suit la recommandation du fabricant de vis, et le diamètre extérieur du bossage vaut environ deux fois celui de la vis. Si le boîtier doit être ouvert souvent, nous choisissons des inserts filetés en laiton posés à chaud ou pressés.
Le couvercle est guidé par une lèvre ou une rainure pour se positionner avant le vissage. Les clips conviennent aux couvercles rarement ouverts, mais le matériau doit supporter la déformation. Nous pensons aussi à l'ordre de montage : la carte doit se poser sans pincer de câbles, et les vis doivent rester accessibles avec des outils courants.
Les boutons à actionner à travers le boîtier peuvent être des languettes flexibles dans la même matière ou des boutons séparés avec leur propre guidage. Pour les LED, nous dessinons des guides de lumière ou une fenêtre transparente, sans trou ouvert dans un boîtier étanche. Marquages et symboles peuvent être gravés ou en relief directement dans la surface.
Indice IP et étanchéité
L'indice IP selon la CEI 60529 indique la protection contre les corps solides et l'eau. IP54 signifie une protection contre la poussière et les projections, IP65 résiste aux jets d'eau de toutes directions et IP67 à une immersion temporaire. Un indice élevé exige une étanchéité réfléchie et moins d'ouvertures ; nous demandons donc toujours où le produit sera installé.
Un joint torique dans une gorge autour du bord du couvercle est la solution la plus courante. La gorge est dimensionnée pour comprimer le joint d'environ 20–30 % et le remplir à 85 % au maximum. Les passages de câble sont prévus pour des presse-étoupes à filetage métrique, par exemple M12, M16 et M20. Un boîtier imprimé atteint rarement l'étanchéité d'un boîtier injecté, et nous le disons clairement dès le devis.
L'étanchéité doit aussi supporter montages et démontages. Un couvercle avec joint torique demande assez de vis pour une pression uniforme, et leur écartement dépend de la rigidité du couvercle. Un couvercle souple avec peu de vis se bombe entre elles et laisse entrer l'eau là où la pression est la plus faible.
Chaleur et ventilation
L'électronique supporte moins bien la chaleur que le plastique qui l'entoure. Nous partons de la puissance dissipée pour décider si la convection naturelle suffit ou s'il faut des ouïes, un ventilateur ou un dissipateur traversant la paroi. Les entrées d'air sont placées en bas et les sorties en haut, pour que l'air chaud s'échappe.
Dans un boîtier étanche, la chaleur ne s'évacue que par les parois. Un dissipateur en aluminium ou un boîtier plus grand peut alors être la solution, et nous dessinons la liaison entre composant et surface froide avec un pad thermique. Les ouïes prennent la forme de lamelles ou de fentes étroites, pour que doigts et outils n'atteignent pas les parties sous tension.
Les boîtiers extérieurs peuvent subir de la condensation lors des variations de température. Une membrane d'équilibrage de pression laisse sortir l'humidité mais bloque l'eau ; nous l'intégrons comme composant standard fileté. Un boîtier sombre en plein soleil chauffe aussi bien plus que l'air ambiant, ce qui influence l'électronique et le choix du matériau.
Conception de boîtier électronique : du prototype à la série
La première version est imprimée en PETG ou en ASA avec une paroi de 2–3 mm. Vous pouvez monter la carte, essayer les connecteurs et tester l'appareil dans son environnement réel. Nous ajustons ensuite le même modèle paramétrique : une modification de la carte se répercute sur le boîtier sans tout redessiner. Si besoin, nous imprimons plusieurs variantes de couvercle pour comparer joints ou boutons côte à côte.
Pour la série, le modèle est adapté à l'injection avec parois régulières, dépouilles et nervures – voir conception pour l'injection plastique. Pour de petites séries, un boîtier imprimé en ASA ou en PC peut suffire jusqu'au bout. Les tolérances raisonnables face à la carte figurent sur nos plans techniques, et toute la chaîne de développement est décrite sous développement de produit.
Valeurs indicatives pour la conception de boîtiers
| Détail | Valeur indicative |
|---|---|
| Jeu entre bord de carte et paroi intérieure | 0,5–1 mm sur le pourtour |
| Air entre le composant le plus haut et le couvercle | au moins 1–2 mm |
| Bossage, diamètre extérieur | env. 2–2,5 × le diamètre nominal de la vis |
| Épaisseur de paroi, ABS ou PC injecté | env. 1,5–2,5 mm |
| Épaisseur de paroi, impression 3D (FDM) | env. 2–3 mm |
| Joint torique, étanchéité axiale statique | compression 20–30 %, remplissage de gorge 85 % max. env. |
| IP54 / IP65 / IP67 (CEI 60529) | protégé poussière + projections / étanche poussière + jets d'eau / étanche poussière + immersion temporaire |
| Dépouille des parois (injection) | au moins 0,5–1°, davantage sur surface texturée |
| Presse-étoupe | filetage métrique, p. ex. M12, M16, M20 |
Valeurs indicatives pour des boîtiers plastiques courants. Les cotes finales dépendent du matériau, du procédé et des tolérances des composants.
Ce dont nous avons besoin
- Le fichier STEP de la carte issu du logiciel de CAO électronique (KiCad, Altium, etc.)
- Cotes de la carte, trous de fixation et composants les plus hauts si le STEP manque
- Liste des connecteurs, boutons, LED et écran accessibles de l'extérieur
- Environnement : intérieur ou extérieur, poussière, eau, température et indice IP souhaité
- Puissance dissipée ou consommation pour évaluer la chaleur
- Mode de fixation : murale, rail DIN, sur table ou à la main
- Volume prévu : prototypes, petite série ou injection
Exemples de projets
- Boîtier de capteur connecté à pile
- Boîtier extérieur pour station météo
- Appareil de mesure portable avec écran et boutons
- Boîte de jonction pour rail DIN
- Boîtier pour projet Raspberry Pi ou Arduino
- Boîtier de variateur moteur avec dissipateur
- Face avant avec découpes pour connecteurs et LED
- Support de chargeur et compartiment à piles
- Boîtier étanche pour électronique de bateau
- Capot pour alarme ou contrôle d'accès
Ce qui influence le prix et le délai
- Le nombre de connecteurs, ouvertures et boutons à étancher
- L'indice IP exigé et la solution d'étanchéité
- Si la carte existe en STEP ou doit être modélisée
- La gestion thermique par ventilation ou dissipateur
- L'adaptation à l'injection avec dépouilles et plan de joint
- Le nombre de boucles de prototype avant gel de la conception
Ce que vous recevez
- Boîtier et couvercle en assemblage avec la carte
- Contrôle d'interférences entre boîtier, carte et câbles
- STEP pour le moulier et STL ou 3MF pour les prototypes
- Plan avec cotes critiques, gorges de joint et tolérances
- Nomenclature des vis, inserts, joints toriques et presse-étoupes
- Prototypes imprimés (option)
Questions fréquentes
Pouvez-vous concevoir un boîtier pour une carte existante ?
Oui. Envoyez le fichier STEP de la carte ou ses cotes et des photos. Nous dessinons le boîtier autour de la carte et vérifions que connecteurs, boutons et vis restent dégagés.
Un boîtier imprimé en 3D peut-il être étanche ?
Il peut résister aux projections et, bien conçu, supporter une bonne quantité d'eau. Les parois imprimées peuvent toutefois laisser passer l'humidité ; pour l'IP67 et un usage extérieur prolongé, nous conseillons souvent l'injection ou une surface traitée. Nous évaluons chaque cas.
Quel matériau pour un boîtier extérieur ?
L'ASA résiste aux UV et à des températures d'environ 90 °C : c'est un bon choix pour les boîtiers imprimés. Les boîtiers extérieurs injectés sont souvent en PC ou en PC/ABS. Le PLA est à éviter en extérieur.
Que signifie IP65 ?
Selon la CEI 60529, IP65 signifie que le boîtier est étanche à la poussière et résiste aux jets d'eau de toutes directions. Il n'est pas conçu pour être immergé – cela demande IP67 ou IP68.
Pouvez-vous aider pour le blindage CEM ?
Nous pouvons prévoir la place d'un blindage en tôle, d'un joint conducteur ou d'une peinture conductrice à l'intérieur. Les essais CEM eux-mêmes sont réalisés par un laboratoire accrédité.
Combien de prototypes avant l'injection ?
Le plus souvent deux ou trois boucles : un premier essai d'ajustement, une version avec joint et montage, puis une version finale validée avant de commander le moule.