Come la scocca dei fari automobilistici riduce lo stress di montaggio sulle unità faro

Il faro è composto da sistemi interconnessi che coinvolgono ottica, elettronica e concetti termici, integrati nella sofisticata configurazione di un veicolo moderno. L'affidabilità del faro non dipende soltanto dalla natura dei componenti che costituiscono l'intero sistema, ma anche dal modo in cui i diversi componenti sono interconnessi. Il sistema fondamentale, ovvero l'unità di alloggiamento del faro, svolge un ruolo chiave in questo processo grazie alla riduzione attiva dello stress associato al montaggio dell'intero faro.

Caratteristiche di fissaggio correttamente stampate a iniezione, perni di allineamento.

Il primo ruolo del corpo riguardo all'agevolazione della dissipazione delle sollecitazioni consiste nel posizionare definitivamente e con precisione qualsiasi componente interno.

Perni e alloggiamenti di posizionamento integrati: L’accuratezza garantita dal processo di stampaggio a iniezione consente la realizzazione del corpo con le caratteristiche di posizionamento incorporate. Il posizionamento degli elementi sensibili, quali schede LED, moduli proiettore e riflettori, avviene in base ai perni di posizionamento, ai rilievi (boss) e alle scanalature. Ciò elimina tuttavia le forze di posizionamento eccessive nell’assemblaggio della scheda, la deformazione della staffa e le forze di posizionamento anomale applicate ai giunti saldati sensibili.

Progettazione controllata del rilievo di fissaggio: per quanto riguarda il posizionamento, l’angolazione e il supporto, la progettazione strutturale della scatola prevede posizioni specifiche per viti e clip di fissaggio. Ciò tiene conto del fatto che la forza risultante, considerando l’applicazione dei carichi sui dispositivi di fissaggio e il raggiungimento del valore di coppia richiesto, viene distribuita in modo uniforme. Questo consente di evitare sollecitazioni concentrate su un punto specifico, prevenendo così rotture o contaminazione della scatola dovute a deformazioni.

Progettazione tipo BLOCK e integrazione dei sottogruppi.

Nelle moderne progettazioni per strutture residenziali, l’assemblaggio può essere suddiviso in sottogruppi per una gestione ottimale delle sollecitazioni.

Separazione del modulo anteriore e posteriore: potrebbe essere realizzata mediante un compartimento separato nella parte posteriore — in esso verrebbero alloggiati i principali componenti elettronici e i dissipatori di calore, mentre un compartimento separato nella parte anteriore ospiterebbe e consentirebbe di testare i dispositivi elettrici più sensibili in un ambiente sia pulito che controllato, senza la necessità di spostare il grande dispositivo elettrico particolarmente sensibile. A questo segue l’integrazione dei moduli, che potrebbe avvenire mediante un sistema di aggancio privo di sollecitazioni meccaniche o addirittura tramite viti.

Connettori a scatto e ammortizzanti le vibrazioni: le viti sono posizionate ma non fissate; tuttavia, l’uso di clip a scatto e di guarnizioni ammortizzanti le vibrazioni risulta utile fino al punto da prevedere, in tali casi, una parte flottante nel corpo dell’involucro. Ciò è dovuto al diverso coefficiente di dilatazione termica dei diversi materiali (dissipatore di calore in alluminio e involucro in plastica) oppure fornisce un’attenuazione delle vibrazioni provenienti dalla strada, che altrimenti genererebbero sollecitazioni causando microfessurazioni nei componenti ceramici (schede ceramiche e lenti in vetro).

Sigillatura e integrazione delle lenti con riduzione delle sollecitazioni

L’area intorno all’interfaccia tra lente e involucro rappresenta una zona particolarmente sensibile dal punto di vista delle sollecitazioni. Nei progetti più recenti, l’involucro è stato progettato tenendo conto dell’interfaccia tra involucro e lente.

Superfici di sigillatura continue – Sigillatura graduata

La flangia del dispositivo di aggancio della lente dell'involucro è stata quindi realizzata piana o lungo una superficie curva proporzionale alla forma della lente, creando così un'ampia superficie di tenuta. Questo processo consente di inserire il sigillante in posizione in modo uniforme oppure di utilizzare una guarnizione. Il processo prevede l'applicazione di una pressione eccessiva sulla flangia, il che potrebbe risultare inefficace, poiché tale pressione potrebbe essere non uniforme e generare forze che provocano la deformazione delle lenti e dell'involucro.

Fissaggio con forza uniforme: si tratta di una delle soluzioni adottate dal sistema di ritenzione delle lenti, in cui viene applicata la stessa intensità di forza sia mediante morsetti perimetrali sia su diverse parti. Per contrastare la deformazione dell'involucro, si incrementa il livello di forza applicata nei punti di serraggio, in modo da mantenere la tenuta in posizione senza sottoporre la lente a sollecitazioni di distorsione ottica.

Gestione dell'accumulo termico.

La fonte più dominante dello sforzo di assemblaggio deriva dai processi ciclici di diversi materiali coinvolti.

Progettazione e costi dei materiali utilizzati nel pagamento: Progettazione del sistema e costi dei materiali

La scatola di alloggiamento è progettata utilizzando materiali con coefficienti di espansione termica noti. La progettazione di tale scatola consentirà la creazione di punti fissi e scanalature che agevolano l’espansione e la contrazione sistematiche dell’intero insieme assemblato. Ciò ridurrà lo sforzo termico e, di conseguenza, qualsiasi deformazione strutturale risultante, ad esempio il distacco per taglio di parti.

Installazione di componenti ad alta temperatura (isolati): I driver LED ad alta potenza o i circuiti di reattanza generano una grande quantità di calore. Questi componenti vengono installati in modo isolato oppure montati a distanza su un corpo metallico, costituito essenzialmente da supporti sui quali vengono fissati gli involucri. Tali supporti consentono la dissipazione del calore dalla parte in plastica su cui è montata l’unità generatrice di calore, permettendo l’espansione della parte stessa senza sottoporre l’involucro in plastica a sollecitazioni termiche.

Naturalmente, la scatola del faro è la parte di integrità dell’insieme che non è stata sufficientemente apprezzata. Questa protegge l’intero gruppo ottico ottimizzando il processo di assemblaggio, passato da una procedura di montaggio forzato a un processo ad alta precisione. La progettazione intelligente del telaio svolge un ruolo fondamentale nell’assorbimento sia delle sollecitazioni meccaniche sia di quelle termiche, le quali, se generate, producono effetti dannosi. Gestire costantemente il produttore in grado di prestare eccezionali performance, sia nel caso dei costruttori automobilistici sia di quelli di componenti, rappresenta un compito arduo. Ciò rafforza il concetto che il faretto assemblato apparteneva alla categoria dei fornitori di componenti ed era robusto e resistente.