Vom Prototyp zur Produktion: Elite Mold Tech unterstützt die kundenspezifische Kleinserienfertigung von VR-Headsets für medizinische Anwendungen
Im Gesundheitswesen entwickeln sich VR-Headsets von "Zukunftstechnologie" zu realen Diagnose- und Behandlungsszenarien und zeigen ein erhebliches Potenzial, insbesondere im Rehabilitationstraining. Sie können nicht nur bei der Behandlung psychischer Probleme wie Angstzuständen und posttraumatischen Belastungsstörungen helfen, sondern spielen auch eine Schlüsselrolle in der Neurorehabilitation, dem Schmerzmanagement und der Erholung der motorischen Funktionen. Zum Beispiel:
- Simulation von realen Szenarien für Schlaganfallpatienten, Führung von Feinmotorik und Gangtraining zur Förderung der Neuroplastizität.
- Erstellung immersiver Umgebungen zur Ablenkung von Patienten und zur Reduzierung der Schmerzwahrnehmung.
- Einsatz zur präoperativen psychologischen Vorbereitung, zur Linderung von Angstzuständen und zur Verbesserung der Patientencompliance.
Mit den technologischen Fortschritten wird die Nachfrage nach personalisierten und hochstabilen medizinischen VR-Geräten immer größer. Der Übergang von der Designumsetzung zur Kleinserienproduktion ist jedoch oft eine große Herausforderung für Start-ups und F&E-Teams. Heute werden wir am Beispiel des kürzlich fertiggestellten Projekts "Kundenspezifisches medizinisches Rehabilitations-VR-Headset" von Elite Mold Tech aufzeigen, wie professionelle CNC-Rapid-Prototyping-Dienstleistungen den gesamten Prozess vom Prototyping bis zur Kleinserienproduktion rationalisieren können.
1. Projektübersicht: Konzentration auf die medizinische Rehabilitation, Behandlung der Schwachstellen der "Kleinserienproduktion"
1.1 Kerninformationen zum Projekt
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Kategorie
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Details
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Dienstleistungsbranche
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Gesundheitswesen (psychologische Rehabilitation)
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Produktpositionierung
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Professionelles VR-Headset für psychologische und neurologische Rehabilitation
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Kernanforderungen
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50 Prototypen zur Verifizierung + 500 Einheiten für die Kleinserienproduktion
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Schlüsseltechnologien
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CNC-Metallbearbeitung, Kunststoffverarbeitung, Vakuumguss, Rapid-Aluminium-Spritzguss
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Hauptmaterialien
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AL6061-Aluminiumlegierung, ABS+PC-Verbundwerkstoff
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Oberflächenbehandlung
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Professionelle Lackierung und Eloxierung
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Vorlaufzeit
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15 Tage für Prototyping + 30 Tage für Kleinserienproduktion
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1.2 Herausforderung für den Kunden
Dieser Kunde ist ein Start-up, das sich auf den Bereich der psychischen Gesundheit spezialisiert hat. Ihr VR-Headset muss die strengen Standards medizinischer Einrichtungen erfüllen - Gewährleistung von struktureller Stabilität und Komfort bei gleichzeitiger Kostenkontrolle für die Kleinserienproduktion. Vor Projektbeginn stand der Kunde vor zwei großen Herausforderungen:
- Ausgleich von Prototypenqualität und Kosten: 50 Prototypen waren erforderlich, um die Machbarkeit des Designs zu überprüfen. Das Design umfasste jedoch eine große Anzahl von Komponenten (6 Metallteile + 44 Kunststoffteile), und eine ungeeignete Prozessauswahl konnte leicht zu Kostenüberschreitungen oder einer mangelhaften Präzision führen.
- Umstellung auf die Kleinserienproduktion: Nachdem die Prototypen die Tests bestanden hatten, musste die Produktion von 500 Einheiten schnell hochgefahren werden. Wie man innerhalb eines begrenzten Budgets hohe Werkzeugkosten und eine geringe Produktionseffizienz vermeidet, wurde entscheidend.
Elite Mold Tech, mit über 10 Jahren Erfahrung in CNC-Rapid-Prototyping und kundenspezifischer Bearbeitung, bot dem Kunden eine End-to-End-Lösung (von der Designbewertung → Prototyping → Montageverifizierung → Kleinserienproduktion) und ermöglichte so eine effiziente Projektumsetzung.
2. Prototypenverifizierungsphase: Die richtige Auswahl ebnet den Weg für die Massenproduktion
Das Hauptziel der Prototypenverifizierung ist es, Designprobleme zu identifizieren und die Prozessmachbarkeit zu überprüfen. Die Vernachlässigung von Details in dieser Phase kann zu Nacharbeiten in der anschließenden Massenproduktion führen. Wir haben dem Kunden eine kostengünstige Prototypen-Lösung in drei wichtigen Schritten angeboten:
2.1 Schritt 1: Designbewertung zur Vermeidung von Fertigungsrisiken
Nachdem der Kunde vollständige Konstruktionszeichnungen vorgelegt hatte, führte unser Engineering-Team eine umfassende Analyse durch:
- Strukturanalyse: Von den 50 Komponenten bieten Metallteile (z. B. Stirnbandhalterung) Halt und Fixierung; Kunststoffteile (z. B. gesichtsangepasste Komponenten) müssen Leichtbau und Komfort in Einklang bringen; einige Teile erfordern auch eine Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Qualität.
- Risikobewertung: Wir haben kritische Probleme entdeckt:
- Einige Kunststoffteile wiesen eine ungleichmäßige Wandstärke auf (dünnste Stelle nur 0,8 mm), und die direkte CNC-Bearbeitung konnte leicht zu Verformungen führen.
- Die Montagetoleranz für Metall- und Kunststoffteile beträgt ±0,05 mm, was eine Vorplanung für die Bearbeitungsgenauigkeit erfordert.
Basierend auf dieser Analyse haben wir dem Kunden drei Design for Manufacturability (DFM)-Empfehlungen (z. B. Optimierung der Kunststoffwandstärke auf 1,2 mm, Anpassung des Winkels der Metallmontageschnittstelle) gegeben, um nachfolgende Fertigungsprobleme von vornherein zu reduzieren.
2.2 Schritt 2: Material- und Prozessauswahl – Ausgleich von Kosten, Präzision und Effizienz
In der Prototypenphase sind keine Produktionswerkzeuge erforderlich, daher benötigt die Prozessauswahl mehr Flexibilität. Wir haben separate Pläne für Metall- und Kunststoffteile entwickelt:
Metallteile (insgesamt 6)
- Materialempfehlung: AL6061-Aluminiumlegierung (kostengünstig, leicht zu verarbeiten, erfüllt die Anforderungen an Festigkeit und Leichtbau von medizinischen Geräten).
- Prozessauswahl: CNC-Präzisionsbearbeitung + Eloxierung. Diese Kombination erhöht nicht nur die Oberflächenhärte und Kratzfestigkeit, sondern ermöglicht auch eine anpassbare matte Oberfläche – geeignet für medizinische Szenarien, da sie Blendeffekte verhindert, die das VR-Seherlebnis beeinträchtigen können.
Kunststoffteile (insgesamt 44)
CNC-Bearbeitung von 50 Sätzen (insgesamt 2.200 Kunststoffteile) würde über 20 Tage dauern und kostspielig sein. Wir empfahlen Vakuumguss (unter Verwendung von Harzmaterial mit Eigenschaften ähnlich wie ABS) für die folgenden Vorteile:
- Geringe Werkzeugkosten: Eine Silikonform kostet nur 1/5 einer Metallform und kann 15-20 Teile pro Form produzieren.
- Hohe Effizienz: 50 Sätze von Kunststoffteilen können in nur 7 Tagen fertiggestellt werden.
- Präzise Abmessungen: Die Maßgenauigkeit erreicht ±0,1 mm und erfüllt somit die Montageanforderungen vollständig.
2.3 Schritt 3: Montageverifizierung zur präventiven Behandlung von "Passformproblemen"
Nach Abschluss der Teilebearbeitung sind wir nicht direkt zur Oberflächenbehandlung übergegangen – stattdessen haben wir Vormontagetests durchgeführt (ein entscheidendes Detail in der Prototypenphase):
- Unsere Ingenieure montierten die unbehandelten Metall- und Kunststoffteile gemäß den Montageanforderungen des Kunden und überprüften enge Toleranzen (z. B. reibungslose Drehung der Stirnbandhalterung und des Einstellknopfs, Passform der Gesichtsbauteilbaugruppe am Kopf).
- Zwei Montageprobleme wurden entdeckt:
- Ein übermäßiger Spalt von 0,15 mm zwischen der Metallhalterung und dem Kunststoffverbinder.
- Ein Kunststoffclip, der schwach war und zum Bruch neigte.
- Wir haben die Bearbeitungsparameter schnell angepasst:
- Erhöhung der CNC-Bearbeitungsgenauigkeit der Metallteile auf ±0,03 mm.
- Hinzufügen von Verstärkungsrippen zu den Kunststoffclips.
Nach der Neuproduktion und weiterer Verifizierung passten alle Teile korrekt. Schließlich wurden nach der Oberflächenbehandlung (Eloxierung für Metallteile, professionelle Lackierung für Kunststoffteile) 50 Prototypen innerhalb von 15 Tagen an den Kunden geliefert. Tests zeigten 100 % Funktionskonformität und eine 9,5/10 Ästhetik-Zufriedenheitsbewertung.
3. Kleinserienproduktionsphase: Flexible Verarbeitung, Kostenreduzierung und Effizienzsteigerung
Der Kunde lobte die Prototypenqualität sehr. Nach der Optimierung des Designs wurde eine Kleinserienproduktion von 500 Sätzen eingeleitet. Der Schwerpunkt dieser Phase lag auf der Verbesserung des Prototypenprozesses, um den Anforderungen der Kleinserienproduktion gerecht zu werden – Gewährleistung der Kostenkontrolle und der Produktionseffizienz, um Markteinführungsverzögerungen zu vermeiden.
3.1 Metallteile: Festhalten an der CNC-Bearbeitung, Ablehnung ineffektiver Kosten
Typischerweise ist das Druckgussverfahren das bevorzugte Verfahren für die Massenproduktion von mehr als 500 Aluminiumlegierungsteilen. Dieses Projekt erforderte jedoch nur 200 Metallteile. Der Einsatz von Druckgussformen würde 30.000-50.000 Yuan kosten, was – auf 200 Teile verteilt – die Kosten pro Teil erheblich erhöhen würde.
Daher empfahlen wir, mit der CNC-Bearbeitung fortzufahren und die Effizienz durch zwei Optimierungen zu verbessern:
- Optimierung des Bearbeitungspfads: Konsolidierung der Bearbeitungsprozesse für mehrere Metallteile, Reduzierung der Werkzeugwechsel und Erhöhung der Tagesleistung pro Maschine um 30 %.
- Massenbeschaffung von Rohmaterialien: Abschluss einer Kleinserienbeschaffungsvereinbarung mit dem Aluminiumlegierungslieferanten, wodurch die Rohmaterialkosten um 15 % gesenkt wurden.
Letztendlich waren die Kosten pro Teil 20 % niedriger als bei einer Druckgusslösung.
3.2 Kunststoffteile: Rapid-Aluminium-Form-Spritzguss zur Vorbereitung auf die zukünftige Massenproduktion
Die Produktion von 500 Sätzen von Kunststoffteilen (44 Einheiten/Satz) ergibt insgesamt 22.000 Einheiten. Während der Vakuumguss kostengünstig ist, hat er eine begrenzte Lebensdauer der Form (jede Silikonform kann maximal 20 Teile produzieren) – was 1.100 Formen erfordert. Dies ist nicht nur ineffizient, sondern birgt auch das Risiko inkonsistenter Teileabmessungen aufgrund von Formvariationen.
Angesichts des begrenzten Budgets des Kunden und des potenziellen zukünftigen Produktionsausbaubedarfs empfahlen wir das Rapid-Aluminium-Form-Spritzgussverfahren für drei Kernvorteile:
- Kostenvorteil: Die Produktionskosten einer Rapid-Aluminiumform betragen nur 1/3 der Kosten einer herkömmlichen Stahlform (ca. 15.000 Yuan pro Satz), und ihre Lebensdauer kann 10.000-20.000 Teile erreichen – was den Produktionsbedarf von 22.000 Teilen vollständig erfüllt.
- Effizienzsteigerung: Integration von vier strukturell ähnlichen Kunststoffteilen (z. B. kleines Zubehör für die Gesichtsbaugruppe) in eine einzige Aluminiumform, wodurch vier verschiedene Teile in einem einzigen Spritzgussprozess hergestellt werden können – was die Produktionseffizienz vervierfacht.
- Stabile Qualität: Das Spritzgussverfahren bietet eine größere Maßhaltigkeit der Teile (Toleranz von ±0,08 mm). Die Festigkeit des ABS+PC-Materials ist 25 % höher als die des vakuumgegossenen Harzes, wodurch es besser für die langfristigen Nutzungsanforderungen von medizinischen Geräten geeignet ist.
3.3 Endergebnis
Alle Teile für 500 VR-Headsets wurden innerhalb von 30 Tagen produziert, montiert und qualitätsgeprüft. Nach der Auslieferung an den Kunden bestanden die Produkte erfolgreich medizinische Testversuche – wodurch der Grundstein für die anschließende Markteinführung gelegt wurde.
Projektzusammenfassung: Elite Mold Tech, Ihr Partner vom Prototyp zur Produktion
Von 50 Prototypen bis zur Kleinserienproduktion von 500 Sätzen priorisiert Elite Mold Tech stets die Kundenbedürfnisse. Durch professionelle Prozessauswahl und Kostenkontrolle helfen wir Kunden, drei wichtige Herausforderungen zu meistern:
- Designumsetzung: Frühes Eingreifen in die Designbewertung und Bereitstellung von Design for Manufacturability (DFM)-Empfehlungen vermeiden das Problem des "gut aussehenden, aber nicht herstellbaren" Designs.
- Kostenkontrolle:
- Ersetzte die CNC-Bearbeitung in der Prototypenphase durch Vakuumguss, wodurch die Kosten für Kunststoffteile um 30 % gesenkt wurden.
- Ersetzte herkömmliche Stahlformen in der Massenproduktion durch Rapid-Aluminiumformen, wodurch die Werkzeugkosten um 60 % gesenkt wurden.
- Effizienzgarantie: Streng kontrollierte Lieferzyklen (15 Tage für Prototypen, 30 Tage für die Massenproduktion) – eine Reduzierung von 20 % gegenüber dem Branchendurchschnitt.
Egal, ob Sie ein medizinisches Start-up oder ein F&E-Team sind, das eine kundenspezifische Verarbeitung benötigt, Elite Mold Tech nutzt Kerntechnologien (CNC-Metallbearbeitung, Kunststoffverarbeitung, Vakuumguss, Rapid-Aluminiumformen), um Ihnen End-to-End-Lösungen vom Design bis zur Nachbearbeitung zu bieten. Für weitere kundenspezifische Verarbeitungslösungen kontaktieren Sie uns bitte:
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