FoldTronics: Krijimi i objekteve 3D me elektronikë të integruar duke përdorur mjaltë të palosshme Strukturat e kombinuara: 11 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Në këtë tutorial, ne paraqesim FoldTronics, një teknikë prodhimi e bazuar në prerjen 2D për të integruar elektronikën në objektet e palosura 3D. Ideja kryesore është prerja dhe shpimi i një çarçafi 2D duke përdorur një komplot prerës për ta bërë të palosshme në një strukturë 3D të huallit; para palosjes, përdoruesit vendosin përbërësit elektronikë dhe qarkun në fletë.

Procesi i fabrikimit zgjat vetëm disa minuta duke u mundësuar përdoruesve të prototipojnë me shpejtësi pajisjet interaktive funksionale. Objektet që rezultojnë janë të lehta dhe të ngurta, duke lejuar kështu aplikime të ndjeshme ndaj peshës dhe të ndjeshme ndaj forcës. Për shkak të natyrës së huallit, objektet e krijuara mund të palosen në një aks dhe kështu mund të transportohen në mënyrë efikase në këtë faktor kompakt të formës.

Përveç një makine për prerjen e letrës, do t'ju nevojiten materialet e mëposhtme:

• Fletë plastike e pastër PET/film transparence
• Fletë/petë ngjitëse bakri
• Fletë ngjitëse e dyanshme
• Shirit përçues ngjitës i dyanshëm
• Shirit i rregullt i madh ose vinyl ngjitës

Hapi 1: Shkarkoni Softuerin FoldTronics

Mjeti i projektimit për FoldTronics zbatohet në redaktorin 3D Rhino3D si një shtrirje Grasshopper. Karkaleca eksporton drejtpërdrejt shtresat për fletën e huallit, shiritin izolues dhe montimin e malit/luginës. Për më tepër, për të gjeneruar instalime elektrike, ne zbatuam një shtojcë ULP në softuerin e dizajnit elektronik EAGLE, i cili eksporton shtresën e telave - duke e bërë grumbullin e shtresave të plotë.

Softueri për mjetin tonë të dizajnit mund të gjendet në GitHub:

Ju do të keni nevojë për:

• WIP -i më i fundit Rhino5
• Karkalec
• Shqiponja
• Ilustrues
• Studio Siluetë

Hapi 2: Dizajni i pajisjes duke përdorur softuerin

Për të krijuar qarkun LED, ne fillojmë duke krijuar një model 3D në redaktorin 3D Rhino3D për të cilin kemi zbatuar shtojcën tonë FoldTronics. Pas krijimit të formës bazë të modelit 3D, ne e shndërrojmë atë në një strukturë të huallit duke shtypur butonin "konverto". Sapo algoritmi të ndajë modelin në qelizat e huallit, rezultati shfaqet në pamjen 3D.

Tani mund të ndryshojmë rezolucionin e huallit duke përdorur rrëshqitësin e dhënë për të gjetur kompromisin më të mirë midis rezolucionit më të lartë dhe të kesh hapësirë të mjaftueshme në qeliza për të vendosur LED, baterinë dhe lidhësin e qarkut ndërqelizor.

Rrëshqitësi i rezolucionit ndryshon si numrin e kolonave ashtu edhe numrin e qelizave njëkohësisht sepse ndryshimi i rezolucionit për kolonat dhe rreshtat veç e veç do të bëjë që forma përfundimtare të ndryshojë nga forma origjinale.

Për të shtuar lidhësin LED, baterinë dhe qarkun ndër-qelizor, i zgjedhim ato nga lista e përbërësve nga menyja dhe i shtojmë duke klikuar butonin përkatës. Kjo automatikisht krijon një model 3D të një kutie që përfaqëson madhësinë e komponentit elektronik të zgjedhur. Tani mund të tërheqim LED dhe përbërës të tjerë elektronikë në një vendndodhje në vëllimin 3D. Në rast se vendosim aksidentalisht një përbërës në një palë ose një qelizë jo të vlefshme, ai zhvendoset automatikisht në qelizën tjetër të vlefshme.

1. Importoni një model 3D në Rinoceros.
2. Drejtoni "Grasshopper" dhe hapni "HoneycombConvert_8.gh".
3. Zgjidhni modelin në Rhinoceros dhe klikoni me të djathtën në një përbërës brep dhe "Vendosni një brep" në Grasshopper.
4. Hapni "Panelin e Telekomandës" të Pamjes së Karkalecit.
5. Ndryshoni gjerësinë e qelizës duke përdorur rrëshqitësin.
6. Shndërroni modelin në një strukturë hualli dhe të dhëna të prera 2D duke klikuar "Konvertoni huallin".
7. Zhvendosni komponentin (ngjyra blu) dhe ndryshoni madhësinë duke "zgjedhur përbërësit nga kjo listë". (akoma ne ndertim)
8. Krijimi i të dhënave të komponentit duke klikuar "krijoni përbërës".
9. Krijimi i të dhënave 2D duke klikuar "krijoni të dhëna të prera".
10. Eksportoni linja të prera me "objekte të zgjedhura" si skedar AI.

Hapi 3: Eksportoni shtresat për fabrikim

Pasi të kemi mbaruar me vendosjen e përbërësve elektronikë, ne godasim butonin "eksport" për të gjeneruar shtresat për fabrikim. Në eksport, shtojca e redaktorit 3D krijon të gjitha shtresat e pirgut të fabrikimit si skedarë vizatimi 2D (format skedar. DXF) përveç shtresës që përmban instalime elektrike, e cila do të krijohet veçmas në një hap të mëvonshëm të procesit.

Për të gjeneruar shtresën e telave që mungon, përdoruesit hapin skedarin 2D të strukturës së huallit në softuerin e dizajnit elektronik EAGLE dhe ekzekutojnë shtojcën tonë të personalizuar EAGLE ULP. Shtojca gjeneron një tabelë qarku me madhësinë e modelit të huallit dhe më pas konverton çdo katror me ngjyrë përsëri në një komponent elektronik (p.sh. LED, baterinë dhe lidhësin e qarkut ndër-qelizor). Me përbërësit elektronikë tashmë në fletë, përdoruesit tani mund të ndërtojnë skemën. Së fundi, përdoruesit mund të përdorin funksionin e instalimeve automatike të EAGLE për të krijuar qarkun e plotë në fletë duke përfunduar shtresën e fundit që mungon për fabrikim.

** Aktualisht, shtojca ULP është në ndërtim e sipër. Ju duhet të vendosni përbërësit me dorë.

Hapi 4: Prodhimi, montimi dhe palosja

Tani mund të fillojmë të shtojmë shtresat e krijuara së bashku. Për të fabrikuar shtresat, na mbetet vetëm të presim vizatimin 2D të secilës shtresë (format skedar. DXF) në rendin e duhur duke përdorur komplotuesin prerës.

Hapi 5: Prerja dhe shpimi i fletës bazë

Fillimisht futim fletën bazë (plastike PET) në prestar dhe e presim dhe e shpojmë për të krijuar vija malore, luginore dhe të çara si dhe shënuesit për përbërësit elektronikë. Procesi FoldTronics vetëm shpon fletën nga maja dhe bën dallimin midis vijave malore dhe luginore duke përdorur shënime vizuale të veçanta (linja me pika për malet kundrejt vijave të thyera për luginat) pasi ato kërkojnë palosje në drejtime të kundërta më vonë. Përndryshe, procesi FoldTronics gjithashtu mund të shpojë fletën nga të dy anët, domethënë të shpojë malet nga lart dhe luginat nga poshtë, megjithatë, kjo kërkon ri-futjen e fletës në komplotin prerës.

Ndërsa të gjitha çarjet janë prerë, skica e huallit është vetëm e shpuar për ta mbajtur atë të lidhur me fletën kryesore, gjë që na lejon të përpunojmë më tej fletën me komplotin e prerjes në hapat e ardhshëm. Së fundi, zonat ku do të bashkohen komponentët elektronikë janë gjithashtu të shpuara për ta bërë më të lehtë për të gjetur se cili komponent shkon ku.

Për objektet e përdorura në këtë letër, ne përdorim fletë plastike PET, trashësi 0.1mm dhe i presim çarçafët me një komplot prerës (modeli: Siluetë Portret, cilësimet e prerjes: teh 0.2mm, shpejtësia 2cm/s, forca 10, cilësimet shpuese: teh 0.2mm, shpejtësia 2cm/s, forca 6).

Hapi 6: Vendosja e telave me shirit bakri

Tjetra, ne vendosim një shtresë të shiritit të njëanshëm të bakrit (trashësia: 0.07mm) në të gjithë fletën. Ne e vendosim fletën përsëri në komplotin e prerjes me anën e bakrit lart, pastaj ekzekutojmë skedarin për të prerë formën e telave e cila është konfiguruar për t'u siguruar që të mos pritet në fletën bazë (cilësimet e prerjes: tehu 0.2mm, shpejtësia 2cm /s, forca 13). Më pas, ne heqim shiritin e bakrit që nuk është pjesë e instalimeve elektrike.

Hapi 7: Fletë izoluese

Për të parandaluar që çdo qark i shkurtër të prekë telat pas palosjes së fletës bazë, shtojmë më pas një shtresë izoluese. Për këtë, ne vendosim një shtresë të shiritit të zakonshëm jo përçues në të gjithë fletën (trashësia: 0.08mm). Ne e vendosim fletën përsëri në komplotin e prerjes, i cili heq shiritin izolues vetëm në ato zona që kanë skajet e telit që ose do të lidhen me komponentët elektronikë ose që përdorin lidhësin tonë të ri të qarkut me qeliza. Ne përdorim cilësimet e prerjes: teh 0.1mm, shpejtësi 2cm/s, forcë 4.

Hapi 8: Ngjitni Malet/Luginat për Mbajtje Pas Palosjes

Në hapin tjetër, ne aplikojmë një shtresë të shiritit të rregullt të dyanshëm në fletë si në pjesën e poshtme ashtu edhe në pjesën e sipërme të saj. Shiriti i dyanshëm përdoret për të lidhur luginat dhe malet që mbajnë strukturën e huallit së bashku pas palosjes (malet ngjiten nga maja e çarçafëve ndërsa luginat ngjiten nga poshtë). Pas futjes së fletës në komplotin e prerjes, shiriti i dyanshëm pritet në të gjitha zonat që nuk supozohet të ngjiten së bashku (cilësimet e prerjes: teh 0.2mm, shpejtësia 2cm/s, forca 6). Për më tepër, për luginat/malet e regjistruara që mbajnë gjithashtu një lidhës të qarkut ndërqelizor, komplotuesi i prerjes ndërpret zonat e nevojshme për lidhjet elektronike. Pasi të kemi prerë të dyja anët, ne heqim shiritin e mbetur të dyanshëm.

Hapi 9: Saldimi

Në një hap të fundit para bashkimit, ne tani e ndërpresim modelin e huallit për ta shkëputur atë nga fleta. Tjetra, ne bashkojmë përbërësit elektronikë (LED, bateri) në tela duke përdorur një hekur bashkues. Nëse përbërësit janë të vegjël dhe të vështirë për t'u ngjitur, ne gjithashtu mund të përdorim pastën e saldimit si një alternativë. Meqenëse bashkimi i lidhësit të qarkut ndërqelizor është i vështirë, ne përdorim shirit përçues të dyanshëm për të krijuar lidhjen.

Hapi 10: Palosje

Tani palosim bletën së bashku.

Hapi 11: Ndizeni

Qarku juaj është gati!