3D -trükitud ABS -trükkplaat: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Kui jõudsin oma Teensyga ühendada neljakohalise ja 7-segmendilise ekraani, otsustasin, et pean hakkama uurima, kuidas kodus PCB-sid teha lihtsal viisil. Traditsiooniline söövitus on üsna tüütu ja ohtlik, nii et loobusin sellest kiiresti. Hea mõte, mida olen näinud, on 3D -trükitud plaadid, mis lisavad teie kanalitele juhtivat värvi, kuid see tundub juhtivuse osas üsna ebakorrapärane. Samuti on olemas spetsiaalsed juhtivad hõõgniidid, mida saaksite kasutada kahekordse väljapressimisega printeris, kuid ma otsin midagi põhilist ja tõhusat minu olemasoleva standardvarustuse jaoks.

Seega olen mõelnud komponentide ja pistikute jootmisele ja paigaldamisele otse 3D -väljatrükkidele.

Enne alustamist olge hoiatatud: me trükime ABS -iga, kuna see saab enne deformeerumist hakkama +200 ° C -ga (nii et saame selle peale hoolikalt jootmist rakendada). ABS -iga printimine pole nii lihtne kui PLA -ga, vajate kaasasolevat printerit ja palju seadistuste kalibreerimist, kuid kui olete selle õigesti teinud, muudab tulemus midagi.

Konteksti lisamiseks loon näidetes trükkplaadi ESP8266 12E WiFi -plaadile, et saaksin selle hiljem hõlpsalt millegi muuga ühendada (lõplik eesmärk on 4d7seg ekraan).

PCB võimaldab mul kasutada kõiki saadaolevaid kontakte, samas kui enamikul moodulitel on väga vähe varuotsasid või on neil liiga palju lisafunktsioone, mida ma tegelikult ei taha (nagu NodeMCU).

Tarvikud

• PCB projekteerimistarkvara (KiCad siin, tasuta). Starteri tase.
• 3D modelleerimise tarkvara (Blender siin, tasuta). Kasutaja tase.
• 3D -printer (Creality 3D Ender 3 Pro siin, umbes 200 €). Kasutaja tase.
• ABS -i kasutamisel on tungivalt soovitatav printeri ümbris - enne selle juhendi jätkamist veenduge, et saate ABS -i edukalt printida.
• ABS hõõgniit (Smartfil ABS, umbes 20 €/Kg). 3-15 grammi PCB kohta.
• Õmblusnõelad (hankige lihtsalt emalt). Suurus sõltub teie komponentide tihvtide läbimõõdust. Tavaliselt 0,5 mm või 1 mm läbimõõduga.
• Plekk -joodis ja keevitaja (umbes 15 € kohalikust poest). Lisaks kõik keevitamiseks sobivad tarvikud: keevitaja tugi, lamp, tahvel, pintsetid, kaitseprillid, mask… tarvikud on kasutaja otsustada, veenduge, et tunnete end käsitööna mugavalt ja turvaliselt!
• Palju kannatlikkust, loomingulist väljamõeldud meelt ja head alust (proovige enne käe alla panemist googeldada ja palju õppida).

Samm: prototüüp ja skeem

Kui te ei järgi kellegi teise skeemi, peaksite oma elektriskeemi ehitama vastavalt tootja spetsifikatsioonidele. Testige prototüübi ahelat ja kui see töötab, visandage kõik ühendused ja komponendid.

Kui teil on eskiis ja teil on selge arusaam oma vooluringist, saate selle üksikasjalikult oma eelistatud EDA tarkvaras. See aitab teie disaini optimeerida ja kontrollida.

Joonistage oma skeem ja kasutage seda oma PCB kujunduse juhendina. EDA tarkvara, nagu Eagle või KiCad, võimaldab teil lisada oma spetsiifilisi komponente koos realistlike pistikute ja mõõtmetega, et saaksite oma elektriahela täpselt nende ümber kujundada.

Kasutan KiCadi, mis on algajale piisavalt tasuta ja kergesti arusaadav. Kõik, mida ma tean, on tänu Brian Benchoffile @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… ja mõnele sellega seotud postitusele, seega järgige tema juhiseid, et saada kena PCB kujundus.

Selle jaotise pildid on seotud:

• Katsetage ESP8266 prototüüpi ja neljakohalist 7 -segmendilist ekraani (lisatud Teensy 4 -le).
• ESP8266 12E WiFi -plaadi ühendusskeem.
• KiCadi skemaatika ESP8266 kaudu töötava neljakohalise 7 -segmendilise ekraani ja pingejaguri jaoks (see on minu viimane eesmärk).
• KiCad PCB disaini väljund.

Samm: 3D -mudel

Kui teil on paberil trükkplaadi kujundus, peaksite sellele 3D -modelleerimistarkvaras rohkem realismi andma. See valmistab teie faili ette ka teie 3D -printeri jaoks. Ma teen seda Blenderis järgmiselt.

1. Looge tasapinnaline võrk ja lisage selle kohale oma PCB disainipilt. Veenduge, et see on mastaabis ja mõõtmed on realistlikud, kuna see toimib "jälgimispaberina".

2. Looge lihtsustatud komponente, pöörates erilist tähelepanu teie PCB -ga ühendatavate PINS -ide täpsele asukohale ja suurusele. Hankige tootja andmed võrgus või mõõtke neid ise, et need oleksid piisavalt täpsed. Pange tähele mõningaid standardseid hämardusi, mida saate viitena kasutada:

   1. Laudade jaoks kasutage lennukeid. Ühepoolsel trükkplaadil kasutan 1,5 mm paksust, sellest õhemana ei saanud ma printimisel häid detaile (see sõltub ka teie printeri seadetest ja võimalustest, kuid sellest räägime hiljem). Kahepoolse trükkplaadi jaoks kasutasin paksust 2,5 mm.
   2. Tihvtide puhul kasutage vähemalt 1 mm läbimõõduga silindreid, et printer neid jäädvustaks.

   3. Kanalite jaoks kasutage vähemalt 1,2 mm laiuseid kuubikuid. Kanalite hankimiseks pressite lihtsalt nägusid välja.

3. Leidke oma komponendid vastavalt oma trükkplaadi kujundusele. Kui teie komponendid on piisavalt realistlikud, saate seda kasutada kokkupõrgete kontrollimiseks, kuid jätke iga elemendi ümber alati lisaruumi.
4. Jälgige oma elektriskeemi. Asetage kuubi võrk esimese tihvti asukohta. Seejärel pressige redigeerimisrežiimis näod sirgjooneliselt välja, järgides kujundust. Jällegi olge lihtne, kasutades 90º jooni ja kasutage nii palju kanaleid kui arvate. Samuti jätke seinte vahele vähemalt 0,8 mm vahe, vastasel juhul jäävad need printimisel vahele. Alloleval pildil 1 on kujutatud mõningaid muudetud marsruute pärast reaalsete mõõtmetega modelleerimist, kuna ideaalne marsruut oli liiga õhuke, et seda oleks võimalik teha.
5. Looge oma PCB, lisades lameda kuubi (tuhmub nagu ülalpool).
6. Graveerige oma kanalid ja augud tahvlile, lisades oma PCB -objektile boolean -modifikaatorid. See lõikab tahvli selle osa, mis lõikab loogikamuutja sihtobjekti.

Piltidel 3 ja 4 on näidatud ESP8266 plaadi lõpptulemus (3D -mudel pildil 2).

Pärast seda peaksite nägema oma trükkplaadi 3D -printimist.

Viimane samm on mudeli nõuetekohane eksportimine.

1. Veenduge, et kõik näod oleksid väljapoole suunatud ("Redigeerimisrežiim - valige kõik" Seejärel "Võrgusilma - normaalne - arvutage uuesti välja").
2. Veenduge, et need oleksid kõik üksikud näod ("Redigeerimisrežiim-valige kõik" Seejärel "Edge-Edge Split").-Kui jätate need kaks sammu vahele, võite oma viilutajatarkvaras puuduvaid detaile leida.-
3. Ekspordi. STL -vormingus ("Ainult valik", et eksportida ainult lõplik trükkplaat ja "stseeniühikud", et hoida asjade skaalat).

Samm: viilutajatarkvara

3D -printerid pakuvad tavaliselt 3D -mudelite (.stl või muudes vormingutes) töötlemiseks ja nende printimiseks vajaliku marsruudi arvutamiseks (tavaliselt.gcode -vormingus) tarkvara "Slicer". Mul on Creality Ender 3 ja ma ei ole Creality Slicerist eemaldatud, kuid saate neid seadeid rakendada mis tahes muule tarkvarale.

Ma pühendan terve osa lõikurite seadistustele, kuna need on ABS -i printimisel väga olulised, mis on väändumise, kokkutõmbumise ja pragunemise tõttu üsna keeruline. PCB trükkimine on ka nõutava täpsuse tõttu tavaliste 3D -printerite piires.

Allpool jagan seadeid, mida kasutan Creality Sliceril PCB -de üksikasjalikuks printimiseks ABS -is. Need erinevad standardseadetest järgmiste omaduste poolest:

• Õhukesed seinad ja kihid (piisava detailsuse tagamiseks - see võib nõuda soovitud tulemuse saavutamiseks paar kordust, kui te pole minu seadetega rahul).
• Kasutage parve. Võti on alusel, mille eest peaksite erilist hoolt kandma. (Ma luban mudelist 10 mm nihke, et vältida minimaalset väändumist printimisele.) Samuti ei ole parvejoonte vahel eraldusi hea tugeva aluse saavutamiseks. Kui saate oma baasi õigesti, on kõik tehtud. Kui näete oma baasis nurki voltimas, olete kindlasti hukule määratud.
• Aeglane kiirus. Ma kasutan umbes 1/4 standardkiirusest (see võimaldab hõõgniiti hästi panna ja seega kleepuda ja üldist kvaliteeti).
• ABS temperatuur (voodi: 110ºC, otsik: 230ºC)
• Ventilaator on keelatud (soovitatav hoida ABS -i temperatuur konstantsena).

Samm: printige

Lõpuks saatke oma.gcode oma printerisse ja laske oma PCB valmistada. Mõned näpunäited, mida peaksite järgima:

1. Kaasake oma 3D -printer. Korpus hoiab teie temperatuuri palju stabiilsemana, mis on ABS -printimise jaoks suur nõue. Veenduge, et hoiate protsessorit ja toiteplokki väljaspool korpust, samuti hõõgniiti. Kui teil õnnestub ABS -i ilma ümbriseta printida, jagage palun oma nippi, kuna see on mind hulluks ajanud.
2. Kuumutage printerit mõnda aega. PLA-l saate printida kohe, kuid ABS-i puhul soovitan eelsoojendada ABS-seadistustega (voodi: 110ºC, otsik: 230ºC) 10-15 minutit, nii et saate luua õige õhkkonna, enne kui saate printida.
3. Printige aeglaselt, kuid kindlalt. Nagu varem mainitud, vähendasin konfiguratsioonifaili standardset printimiskiirust 1/4 -ni. See näitab hea tulemuse saavutamiseks piisavalt aeglast, kuid saate printimise ajal printimiskiirust reguleerida, reguleerides etteandekiirust, kui soovite seda veidi optimeerida. Pange tähele, et suured kiirused põhjustavad väga järske liigutusi, mis ei pane hõõgniiti tõhusalt kokku või võivad põrkuda võrguga ja eemaldada selle.
4. Ehitage hea alus. ABS -i võti on hästi fikseeritud aluse saavutamine. Kui alus ebaõnnestub ja kleepub lahti, on mudel kadunud (vt allpool katastroofilisi katseid). Ülaltoodud näpunäidete abil (ümbris, eelsoojendus ja aeglane kiirus) peaksite saama hea aluse ja hea viimistluse. Kuid erinevalt PLA -st, mille jätan tundideks järelvalveta, vajab ABS rohkem tähelepanu.
5. Olge tähelepanelik, eriti alguses. Ülaltoodut korrates on võti alus. Veenduge, et esimene väliskontuur oleks hästi asetatud. See juhib ülejäänud esimese kihi haardumist. Mõnikord ei jää hõõgniit kohe kinni ega lohise oma asukohast välja. Peate seda õige pea märkama, et parandada alusplaadi tasandamist või puhastamist. Jälgige alati väändumist. Kui näete nurki tõusmas, eemaldavad need tõenäoliselt kogu aluse ja eemaldavad kogu trükise. Isegi kui alus jääb oma kohale, muudab väändumine selle nurga deformeerituks.

Samm: traat ja jootmine

Nüüd on aeg see kõik paika panna:

1. Kontrollige kanalite ja aukude viimistlust. Spetsiaalselt augud jäävad printeri vahele või katavad. Kasutage õmblusnõela, kui peate mõne neist uuesti avama. Muidugi, kui te ei saanud väändumise tõttu tasast printimist või ei saanud oodatud üksikasju, kontrollige oma printeri seadeid või isegi oma 3D -mudelit mõõtmete osas.
2. Asetage oma komponendid. Moodulid, takistid, kondensaatorid või LED -id, millel on oma tihvtid, saab hõlpsasti paika panna. Saate oma traati kanalitesse sattumiseks veidi painutada, nii et neid on hiljem lihtsam siduda.
3. Lisage traat ja jootet. Kasutage kanalisse sobivaid tihvte või džemprid ja lõigake need pikkadeks, nii et peate lihtsalt jootma teatud ristmikupunktides. Me ei peaks kogu asja jootma, kuigi ma kipun seda tegema, kui asjad ei sütti. Minu puhul pidin juhtme kõik ESP8266 tihvtid juhtme külge ühendama ja siin oli võtmetähtsusega hea jootmisoskus (mida ma ei tee). Ülejäänud plaati oli üsna lihtne teha.

6. samm: testige oma lauda

Kui olete kindel, et olete kõik õigesti teinud, ühendage see.

Prototüüpimiseks kasutan ESP8266 Teensy 4 jadaühenduses.

Tühjal plaadil teste tehes laadisin programmi, mis laadis kohaliku aja WiFi kaudu. Nagu näete, töötas kõik hästi. Loodetavasti oli teil selle tehnikaga ka hea tulemus.