PCB ABS e printuar 3D: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Kur arrita të lidhja një ekran 4-shifror me 7 segmente në Teensy tim, vendosa që duhej të filloja kërkimet për të bërë PCB në shtëpi në një mënyrë të lehtë. Gdhendja tradicionale është mjaft e lodhshme dhe e rrezikshme, kështu që unë shpejt e hodha poshtë atë. Një ide e mirë që kam parë përreth janë dërrasat e printuara 3D që punojnë duke shtuar bojë përçuese në kanalet tuaja, por kjo duket mjaft e çrregullt për përçueshmërinë. Ekzistojnë gjithashtu fije speciale përçuese të cilat mund t'i përdorni në një printer nxjerrjeje të dyfishtë, por unë jam duke kërkuar diçka themelore dhe efektive për pajisjet standarde që kam.

Kështu që unë kam menduar për bashkimin dhe vendosjen e drejtpërdrejtë të komponentëve dhe lidhësve në printimet 3D.

Para se të fillojmë, paralajmërohuni: ne do të shtypim me ABS pasi mund të përballojë +200ºC para se të deformohet (kështu që ne mund të aplikojmë me kujdes disa saldime mbi të). Shtypja me ABS nuk është aq e thjeshtë sa është me PLA, keni nevojë për një printer të mbyllur dhe shumë kalibrim të cilësimeve, por pasi ta keni këtë të drejtë, rezultati bën një ndryshim.

Për të shtuar një kontekst, në shembujt unë jam duke krijuar një PCB për bordin wifi ESP8266 12E në mënyrë që ta lidh lehtë me çdo gjë tjetër më vonë (qëllimi përfundimtar është një ekran 4d7seg).

PCB do të më lejojë të përdor të gjitha kunjat e saj në dispozicion, ndërsa shumica e moduleve atje kanë shumë pak kunja rezervë, ose kanë shumë veçori shtesë që nuk i dua vërtet (si NodeMCU).

Furnizimet

• Softuer i projektimit të PCB (KiCad këtu, falas). Niveli fillestar.
• Softuer i modelimit 3D (Blender këtu, falas). Niveli i përdoruesit.
• Një printer 3D (Creality 3D Ender 3 Pro këtu, rreth 200 €). Niveli i përdoruesit.
• Rekomandohet fuqimisht një rrethim për printerin tuaj kur përdorni ABS - Sigurohuni që të printoni me sukses ABS para se të vazhdoni këtë udhëzues.
• Filament ABS (Smartfil ABS, rreth 20 €/Kg). 3-15 gram për PCB.
• Gjilpëra qepëse (thjesht merrni disa nga nëna). Madhësia do të varet nga diametri i kunjave të përbërësve tuaj. Zakonisht 0.5 mm ose 1 mm diametër.
• Saldim kallaji dhe saldator (rreth 15 € nga një dyqan lokal). Plus të gjithë aksesorët e përshtatshëm për saldim: mbështetës për saldatorin, një llambë, një dërrasë, piskatore, syze mbrojtëse, një maskë… aksesorët i takojnë përdoruesit, vetëm sigurohuni që të ndiheni rehat dhe të sigurt gjatë punimit!
• Shumë durim, mendje krijuese jashtë kutisë dhe një bazë e mirë (përpiquni të kërkoni në google dhe të studioni shumë para se të kapni duart).

Hapi 1: Prototipi & Skematika

Nëse nuk ndiqni skemën e dikujt tjetër, duhet të ndërtoni qarkun tuaj elektrik sipas specifikimeve të prodhuesit. Provoni një qark prototip, dhe pasi ta keni funksionuar, skiconi të gjitha lidhjet dhe përbërësit.

Pasi të keni një skicë dhe jeni të kënaqur me një kuptim të qartë të qarkut tuaj, merrni atë të detajuar në programin tuaj të preferuar EDA. Kjo do të ndihmojë në optimizimin dhe verifikimin e modelit tuaj.

Vizatoni skemën tuaj dhe përdorni këtë si një udhëzues për modelin tuaj të PCB. Softueri EDA si Eagle ose KiCad do t'ju lejojë të shtoni përbërësit tuaj specifikë, me pinout dhe dimensione realiste, kështu që ju mund të krijoni qarkun tuaj elektrik pikërisht rreth tyre.

Unë jam duke përdorur KiCad, i cili është falas dhe mjaft i lehtë për tu kuptuar për një fillestar. E tëra që di është falë Brian Benchoff @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… dhe disa postimeve të lidhura, kështu që ndiqni udhëzimet e tij për të përfunduar me një dizajn të bukur PCB.

Fotografitë në këtë pjesë lidhen me:

• Provoni prototipin për ESP8266 dhe një ekran 4 -shifror 7 segmentesh (i bashkangjitur Teensy 4).
• Një diagramë e instalimeve elektrike referuese për një bord wifi ESP8266 12E.
• Një skemë KiCad për një ekran 4 -shifror 7 segmentesh që punon përmes ESP8266 dhe një ndarës të tensionit (ky është qëllimi im përfundimtar).
• Një dalje e dizajnit të PCB KiCad.

Hapi 2: Modeli 3D

Pasi të keni një dizajn PCB në letër, duhet t'i jepni një realizëm më shumë në një program modelimi 3D. Kjo gjithashtu do të përgatisë skedarin tuaj për printerin tuaj 3D. Kështu e bëj në Blender:

1. Krijoni një rrjetë aeroplan dhe shtoni imazhin tuaj të dizajnit PCB mbi të. Sigurohuni që është në shkallë dhe dimensionet janë realiste, pasi kjo do të shërbejë si një "letër gjurmuese".

2. Krijoni përbërës të thjeshtuar duke i kushtuar vëmendje të veçantë vendndodhjes dhe madhësisë së saktë të PIN -eve që lidhen me PCB -në tuaj. Merrni specifikimet e prodhuesit në internet ose matni ato vetë për t'i bërë ato mjaft të sakta. Vini re disa njolla standarde që mund të përdorni si referencë:

   1. Për dërrasat përdorni aeroplanë. Për një PCB të njëanshme, unë përdor trashësi 1.5 mm, pasi më e hollë se kjo nuk mora detaje të mira kur shtypja (varet edhe nga cilësimet dhe aftësitë e printerit tuaj, por ne do të merremi me këtë më vonë). Për një PCB të dyanshme kam përdorur trashësi 2.5 mm.
   2. Për kunjat përdorni cilindra, diametër minimal 1 mm në mënyrë që të kapet nga printeri.

   3. Për kanalet përdorni kube, me gjerësi minimale 1.2 mm. Thjesht do të nxirrni fytyra në mënyrë që të merrni kanalet tuaja.

3. Gjeni përbërësit tuaj sipas modelit tuaj të PCB. Nëse përbërësit tuaj janë mjaft realistë, ju mund ta përdorni këtë për të kontrolluar për përplasjet, por gjithmonë lejoni hapësirë shtesë rreth çdo elementi.
4. Gjurmoni qarkun tuaj elektrik. Vendosni një rrjetë kubike në vendndodhjen e kunjit të parë. Pastaj, në modalitetin e redaktimit, nxirrni fytyrat në një vijë të drejtë pas modelit. Përsëri, mbajeni të thjeshtë, duke përdorur linja 90º dhe përdorni sa më shumë kanale që konsideroni. Gjithashtu, lejoni të paktën ndarjen 0.8 mm midis mureve ose përndryshe ato do të humbasin kur printoni. Figura 1 më poshtë tregon disa rrugë të modifikuara pas modelimit me dimensione reale, pasi rruga ideale ishte shumë e hollë për t'u bërë e mundur.
5. Krijoni PCB -në tuaj duke shtuar një kub të sheshtë (zbehet si më sipër).
6. Gdhendni kanalet dhe vrimat tuaja në tabelë duke shtuar modifikues boolean në objektin tuaj PCB. Kjo do të kapë pjesën e bordit që kryqëzon objektin e synuar të modifikuesit boolean.

Fotografitë 3 dhe 4 tregojnë rezultatin përfundimtar për tabelën ESP8266 (modeli 3D në figurën 2).

Pas kësaj, duhet të shihni një printim 3D të PCB -së tuaj.

Hapi i fundit është të eksportoni modelin siç duhet.

1. Sigurohuni që të gjitha fytyrat të jenë jashtë ("Modaliteti i modifikimit - Zgjidhni të gjitha" Pastaj "Rrjeti - Normalët - Rillogaritni jashtë").
2. Sigurohuni që ato janë të gjitha fytyra individuale ("Modaliteti i modifikimit-Zgjidhni të gjitha" Pastaj "Edge-Edge Split").-- Nëse i lini pas dore këto dy hapa, mund të gjeni detaje që mungojnë në programin tuaj Slicer.--
3. Eksportoni si. STL ("Vetëm Përzgjedhja" për të eksportuar vetëm PCB -në përfundimtare dhe "Njësitë e Skenës" për të mbajtur shkallën e gjërave).

Hapi 3: Softuer për prerje

Printerat 3D zakonisht ofrojnë një softuer "Slicer" për të përpunuar modelet 3D (në.stl ose formate të tjera) dhe për të llogaritur rrugën e nevojshme për ta printuar (zakonisht në formatin.gode). Unë kam një Creality Ender 3 dhe nuk kam lëvizur nga Creality Slicer i ofruar, por mund t'i zbatoni këto cilësime në çdo softuer tjetër.

Unë po i kushtoj një seksion të plotë cilësimeve të prerjes, pasi ato janë shumë të rëndësishme kur shtypni ABS, i cili është mjaft i ndërlikuar për shkak të shtrembërimit, tkurrjes dhe plasaritjes. Shtypja e një PCB është gjithashtu në kufirin e printerëve standardë 3D për shkak të saktësisë së kërkuar.

Më poshtë po ndaj cilësimet që përdor në Creality Slicer për printim të hollësishëm të ABS të PCB -ve. Ato ndryshojnë nga cilësimet standarde në:

• Mure dhe shtresa të holla (për të siguruar detaje të mjaftueshme - kjo mund të kërkojë disa përsëritje për rezultatin tuaj të dëshiruar, përveç nëse jeni të kënaqur me cilësimet e mia).
• Përdorni një trap. Çelësi është në bazë, për të cilën duhet të keni kujdes të veçantë. (Unë lejoj një kompensim 10 mm nga modeli për të shmangur çdo prishje minimale që të ndikojë në printim). Gjithashtu, nuk ka ndarje midis linjave të trapit për të arritur një bazë të mirë të fortë. Nëse e merrni bazën tuaj si duhet, gjithçka është bërë. Nëse shihni ndonjë qoshe të palosshme në bazën tuaj, me siguri jeni të dënuar.
• Shpejtësi e ngadaltë. Unë jam duke përdorur rreth 1/4 e shpejtësisë standarde (kjo lejon shtrimin e fijeve të mira dhe për këtë arsye ngjitjen dhe cilësinë e përgjithshme).
• Temperaturat ABS (shtrati: 110ºC, hunda: 230ºC)
• Ventilatori është i çaktivizuar (rekomandohet të mbani temperaturën konstante për ABS).

Hapi 4: Shtypni !

Së fundi, dërgoni kodin tuaj.g printerit tuaj dhe prodhoni PCB -në tuaj. Disa këshilla që duhet të ndiqni:

1. Vendosni printerin tuaj 3D. Një rrethim do ta mbajë temperaturën tuaj shumë më të qëndrueshme, e cila është një kërkesë e fortë për printimin ABS. Sigurohuni që të mbani CPU -në dhe furnizimin me energji jashtë rrethimit, si dhe filamentin tuaj. Nëse arrini të printoni ABS pa një rrethim, ju lutemi ndani mashtrimin tuaj pasi më ka çmendur.
2. Ngrohni printerin tuaj për një kohë. Në PLA mund të printoni menjëherë, por me ABS këshilla ime është që të ngrohni paraprakisht me cilësimet e ABS (shtrati: 110ºC, hundë: 230ºC) për 10-15 minuta në mënyrë që të krijoni atmosferën e duhur para se të filloni të filloni printimin tuaj.
3. Shtypni ngadalë por me siguri. Siç u përmend më herët, unë kam zvogëluar shpejtësinë standarde të printimit në 1/4 në skedarin e konfigurimit. Kjo tregon se është mjaft e ngadaltë për të pasur një rezultat të mirë, por ju mund të menaxhoni shpejtësinë e printimit gjatë printimit duke rregulluar shkallën e furnizimit nëse doni ta optimizoni atë pak më shumë. Vetëm vini re se shpejtësitë e larta do të çojnë në lëvizje shumë të papritura të cilat nuk do ta vendosin fijen në mënyrë efektive ose mund të përplasen me rrjetën dhe ta ngjisin atë.
4. Ndërtoni një themel të mirë. Çelësi në ABS është të arrini një bazë të fiksuar mirë. Nëse baza dështon dhe shkëputet, modeli është zhdukur (shiko disa përpjekje katastrofike më poshtë). Me këshillat e mësipërme (mbyllje, nxehje dhe shpejtësi e ngadaltë) ju duhet të merrni një bazë të mirë dhe një përfundim të mirë. Por ndryshe nga PLA, të cilën e lë pa mbikëqyrje për orë të tëra, ABS ka nevojë për më shumë vëmendje.
5. Jini vigjilentë, veçanërisht në fillim. Duke përsëritur sa më sipër, çelësi është baza. Sigurohuni që kontura e parë e jashtme është e shtruar mirë. Kjo do të nxisë pjesën tjetër të ngjitjes së shtresës së parë. Ndonjëherë filamenti nuk ngjitet menjëherë ose tërhiqet nga vendndodhja e tij. Ju duhet ta vini re këtë mjaft shpejt për të korrigjuar çdo nivelim ose pastrim të pllakës bazë. Gjithmonë shikoni për shtrembërim, nëse shihni se cepat ngrihen, ata me siguri do të përfundojnë duke hequr të gjithë bazën dhe duke prishur të gjithë printimin. Edhe nëse baza mbahet në vend, prishja do ta bëjë këtë qoshe të deformuar.

Hapi 5: Tela dhe bashkues

Tani është koha për t'i vendosur të gjitha në vend:

1. Kontrolloni përfundimin e kanaleve dhe vrimave. Vrimat e veçanta përdoren për t'u humbur ose mbuluar nga printeri. Përdorni një gjilpërë qepëse nëse keni nevojë të rihapni disa prej tyre. Sigurisht, nëse nuk keni marrë një print të sheshtë për shkak të shtrembërimit, ose nuk keni marrë detajet që prisnit, kontrolloni dy herë cilësimet e printerit tuaj, apo edhe modelin tuaj 3D për dimensionet.
2. Vendosni përbërësit tuaj. Modulet, rezistencat, kondensatorët ose llambat që kanë kunjat e tyre mund të vendosen me lehtësi. Ju mund ta përkulni pak tela e tyre për ta futur atë në kanale, kështu që është më e lehtë t'i lidhni ato më vonë.
3. Shtoni tela dhe lidhni. Përdorni çdo kunja ose kërcyes që përshtaten në kanal dhe prerë ato në gjatësi, kështu që thjesht duhet të bashkoheni në pika të veçanta të kryqëzimit. Ne nuk duhet të lidhim gjithçka, megjithëse kam tendencë ta bëj atë kur gjërat nuk ndriçojnë.. Në rastin tim, më duhej të lidhja të gjitha kunjat e ESP8266, dhe këtu ishte çelësi që të kisha aftësi të mira bashkimi (të cilat unë nuk i bëj). Pjesa tjetër e bordit ishte mjaft e thjeshtë për tu bërë.

Hapi 6: Provoni bordin tuaj

Nëse jeni të sigurt se keni bërë gjithçka në rregull, atëherë futeni në prizë.

Për prototipimin jam duke përdorur ESP8266 në lidhjen serike Teensy 4.

Ndërsa bëja testet në tabelën e zhveshur, ngarkova një program i cili ngarkoi kohën lokale përmes wifi. Siç mund ta shihni, gjithçka funksionoi mirë. Shpresoj se keni pasur një rezultat të mirë gjithashtu me këtë teknikë.