3D spausdinta ABS plokštė: 6 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Kai prie „Teensy“prijungiau 4 skaitmenų ir 7 segmentų ekraną, nusprendžiau, kad turiu pradėti tyrinėti, kaip lengvai padaryti PCB namuose. Tradicinis ofortas yra gana varginantis ir pavojingas, todėl greitai jo atsisakiau. Gera idėja, kurią mačiau, yra 3D spausdintos plokštės, kurios prideda laidžių dažų prie jūsų kanalų, tačiau tai atrodo gana nepastovi laidumui. Taip pat yra specialių laidžių gijų, kurias galėtumėte naudoti su dvigubo išspaudimo spausdintuvu, tačiau aš ieškau kažko paprasto ir efektyvaus turimai standartinei įrangai.

Taigi aš galvojau tiesiogiai lituoti ir uždėti komponentus ir jungtis ant 3D spaudinių.

Prieš pradėdami, įspėkite: spausdinsime su ABS, nes prieš deformuodamasis jis gali atlaikyti +200 ° C temperatūrą (todėl galime atsargiai užtepti litavimo). Spausdinti naudojant ABS nėra taip paprasta, kaip naudojant PLA, jums reikia pridedamo spausdintuvo ir daugybės nustatymų kalibravimo, tačiau kai tai padarysite teisingai, rezultatas turės įtakos.

Norėdami pridėti kontekstą, pavyzdžiuose aš kuriu PCB ESP8266 12E „Wi -Fi“plokštei, kad vėliau galėčiau lengvai prijungti ją prie bet ko kito (galutinis tikslas yra 4d7seg ekranas).

PCB leis man naudoti visus turimus kaiščius, o dauguma modulių turi labai mažai atsarginių kaiščių arba turi per daug papildomų funkcijų, kurių aš tikrai nenoriu (pvz., „NodeMCU“).

Prekės

• PCB projektavimo programinė įranga („KiCad“čia, nemokamai). Pradinis lygis.
• 3D modeliavimo programinė įranga („Blender“čia, nemokamai). Vartotojo lygis.
• 3D spausdintuvas (čia „Creality 3D Ender 3 Pro“, apie 200 €). Vartotojo lygis.
• Naudojant ABS, primygtinai rekomenduojama naudoti spausdintuvo gaubtą. Prieš tęsdami šią instrukciją įsitikinkite, kad galite sėkmingai atspausdinti ABS.
• ABS gija („Smartfil ABS“, apie 20 €/Kg). 3-15 gramų PCB.
• Siuvimo adatos (tik gaukite iš mamos). Dydis priklausys nuo jūsų komponentų kaiščių skersmens. Paprastai skersmuo yra 0,5 mm arba 1 mm.
• Alavo lydmetalis ir suvirintojas (apie 15 € iš vietinės parduotuvės). Be to, visi suvirinimui tinkami priedai: suvirintojo atrama, lempa, lenta, pincetas, apsauginiai akiniai, kaukė … priedai priklauso vartotojui, tik įsitikinkite, kad kurdami jausitės patogiai ir saugiai!
• Daug kantrybės, kūrybiškas protas ir geras pagrindas (prieš imdamiesi rankų pabandykite „google“ir daug mokytis).

1 žingsnis: prototipas ir schema

Jei nesilaikysite kažkieno schemos, turėtumėte sukurti savo elektros grandinę pagal gamintojo specifikacijas. Išbandykite grandinės prototipą ir, kai tik jis pradės veikti, eskizuokite visas jungtis ir komponentus.

Kai turėsite eskizą ir gerai suprasite savo grandinę, išsamią informaciją rasite pageidaujamoje EDA programinėje įrangoje. Tai padės optimizuoti ir patikrinti jūsų dizainą.

Nubraižykite schemą ir naudokite ją kaip savo PCB dizaino vadovą. Tokia EDA programinė įranga, kaip „Eagle“ar „KiCad“, leis jums pridėti konkrečius komponentus su tikroviškais kontaktais ir matmenimis, kad galėtumėte tiksliai suplanuoti elektros grandinę.

Aš naudoju „KiCad“, kuris yra nemokamas ir pakankamai lengvai suprantamas pradedantiesiems. Viskas, ką žinau, yra ačiū Brianui Benchoffui @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… ir kai kuriems susijusiems įrašams, todėl vadovaukitės jo gairėmis, kad gautumėte gražų PCB dizainą.

Šiame skyriuje pateiktos nuotraukos yra susijusios su:

• Išbandykite ESP8266 prototipą ir 4 skaitmenų 7 segmentų ekraną (prijungtą prie „Teensy 4“).
• ESP8266 12E „Wi -Fi“plokštės jungiamoji schema.
• „KiCad“schema 4 skaitmenų 7 segmentų ekranui, veikiančiam per ESP8266, ir įtampos dalikliui (tai yra mano galutinis tikslas).
• „KiCad“PCB dizaino išvestis.

2 žingsnis: 3D modelis

Kai turėsite PCB dizainą popieriuje, turėtumėte suteikti jam daugiau realumo 3D modeliavimo programinėje įrangoje. Taip pat bus paruoštas failas jūsų 3D spausdintuvui. „Blender“aš tai darau taip:

1. Sukurkite plokščią tinklelį ir pridėkite prie jo savo PCB dizaino vaizdą. Įsitikinkite, kad jis atitinka mastelį ir matmenys yra tikroviški, nes tai bus „atsekamieji popieriai“.

2. Kurkite supaprastintus komponentus, ypatingą dėmesį skiriant tiksliam prie jūsų PCB prijungiamų PINS vietai ir dydžiui. Gaukite gamintojo specifikacijas internete arba išmatuokite jas patys, kad jos būtų pakankamai tikslios. Atkreipkite dėmesį į kai kuriuos standartinius blizgesius, kuriuos galite naudoti kaip nuorodą:

   1. Lentoms naudokite lėktuvus. Vienos pusės PCB naudoju 1,5 mm storį, nes plonesnis nei šis, nespausdinau išsamių detalių (tai taip pat priklauso nuo jūsų spausdintuvo nustatymų ir galimybių, tačiau apie tai kalbėsime vėliau). Dvipusei PCB naudojau 2,5 mm storį.
   2. Smeigtukams naudokite ne mažesnio kaip 1 mm skersmens cilindrus, kad spausdintuvas juos užfiksuotų.

   3. Kanalams naudokite mažiausiai 1,2 mm pločio kubelius. Jūs tiesiog išspausite veidus, kad gautumėte savo kanalus.

3. Raskite savo komponentus pagal savo PCB dizainą. Jei jūsų komponentai yra pakankamai tikroviški, galite tai naudoti norėdami patikrinti, ar nėra susidūrimų, tačiau visada palikite daugiau vietos aplink kiekvieną elementą.
4. Stebėkite savo elektros grandinę. Įdėkite kubo tinklelį pirmojo kaiščio vietoje. Tada redagavimo režimu išspauskite veidus tiesia linija pagal dizainą. Vėlgi, laikykitės paprastumo, naudokite 90º linijas ir naudokite tiek kanalų, kiek manote. Be to, leiskite mažiausiai 0,8 mm atstumą tarp sienų, kitaip spausdinant jos nepastebės. Žemiau esančiame 1 paveiksle pavaizduoti kai kurie modifikuoti maršrutai po modeliavimo su realiais matmenimis, nes idealus maršrutas buvo per plonas, kad būtų įmanoma.
5. Sukurkite savo PCB, pridėdami plokščią kubą (tamsėja, kaip nurodyta aukščiau).
6. Išgraviruokite savo kanalus ir skyles lentoje pridėdami loginio modifikatoriaus prie savo PCB objekto. Taip bus nukirpta lentos dalis, kertanti tikslinį loginio modifikatoriaus objektą.

3 ir 4 paveiksluose parodytas galutinis ESP8266 plokštės rezultatas (3D modelis 2 paveiksle).

Po to turėtumėte pamatyti savo PCB 3D spausdinimą.

Paskutinis žingsnis yra tinkamai eksportuoti modelį.

1. Įsitikinkite, kad visi veidai nukreipti į išorę („Redagavimo režimas - pasirinkite viską“, tada „Tinklas - normalūs - perskaičiuoti išorę“).
2. Įsitikinkite, kad visi jie yra atskiri veidai („Redagavimo režimas-pasirinkite visus“, tada „Kraštas-krašto skilimas“).-Jei praleisite šiuos du veiksmus, „Slicer“programinėje įrangoje galite rasti trūkstamos detalės.-
3. Eksportuoti kaip. STL („Tik pasirinkimas“, jei norite eksportuoti tik galutinę PCB, ir „Scenos vienetai“, kad išlaikytumėte dalykų mastą).

3 žingsnis: „Slicer“programinė įranga

3D spausdintuvai paprastai pateikia „Slicer“programinę įrangą, kad galėtų apdoroti 3D modelius (.stl ar kitais formatais) ir apskaičiuoti reikiamą jų spausdinimo maršrutą (paprastai.gcode formatu). Turiu „Creality Ender 3“ir neperėjau iš pateiktos „Creality Slicer“, tačiau šiuos nustatymus galite taikyti bet kuriai kitai programinei įrangai.

Visą skyrių skiriu pjaustyklės nustatymams, nes jie yra labai svarbūs spausdinant ABS, o tai yra gana sudėtinga dėl deformavimo, susitraukimo ir įtrūkimų. PCB spausdinimas taip pat yra standartinių 3D spausdintuvų riba dėl reikalaujamo tikslumo.

Žemiau dalinuosi nustatymais, kuriuos naudoju „Creality Slicer“, kad galėčiau išsamiai spausdinti ABS. Jie skiriasi nuo standartinių nustatymų:

• Plonos sienos ir sluoksniai (kad būtų pakankamai detalių - norint pasiekti norimą rezultatą gali prireikti kelių pakartojimų, nebent esate patenkinti mano nustatymais).
• Naudokite plaustą. Raktas yra ant pagrindo, kuriuo turėtumėte ypač rūpintis. (Aš leidžiu 10 mm poslinkį nuo modelio, kad būtų išvengta minimalaus deformacijos įtakos spaudiniui). Be to, nėra plačių linijų, kad būtų užtikrintas geras tvirtas pagrindas. Jei teisingai pasirinksite bazę, viskas bus padaryta. Jei pamatysite, kad jūsų bazėje yra lankstomi kampai, esate tikrai pasmerkti.
• Lėtas greitis. Aš naudoju apie 1/4 standartinio greičio (tai leidžia gerai uždėti gijas, taigi ir prilipti, ir bendrą kokybę).
• ABS temperatūra (lova: 110ºC, purkštukas: 230ºC)
• Ventiliatorius išjungtas (rekomenduojama, kad ABS temperatūra būtų pastovi).

4 žingsnis: spausdinkite

Galiausiai, atsiųskite.gcode kodą į spausdintuvą ir paruoškite savo PCB. Keletas patarimų, kurių turėtumėte laikytis:

1. Uždenkite savo 3D spausdintuvą. Korpusas išlaikys jūsų temperatūrą daug stabilesnę, o tai yra didelis reikalavimas spausdinant ABS. Įsitikinkite, kad procesorius ir maitinimo šaltinis yra ne korpuse, taip pat kaitinimo siūlai. Jei jums pavyks atspausdinti ABS be korpuso, pasidalykite savo triuku, nes tai mane išprotėjo.
2. Kurį laiką pašildykite spausdintuvą. „PLA“galite spausdinti iš karto, tačiau su ABS patariu 10-15 minučių iš anksto pašildyti naudojant ABS nustatymus (lova: 110ºC, purkštukas: 230ºC), kad sukurtumėte tinkamą atmosferą prieš pradėdami spausdinti.
3. Spausdinkite lėtai, bet užtikrintai. Kaip minėta anksčiau, aš sumažinau standartinį spausdinimo greitį iki 1/4 konfigūracijos faile. Tai rodo pakankamai lėtai, kad būtų geras rezultatas, tačiau spausdinimo greitį galite valdyti spausdindami, reguliuodami tiekimo greitį, jei norite jį šiek tiek optimizuoti. Tiesiog atkreipkite dėmesį, kad didelis greitis sukels labai staigius judesius, kurie neveiksmingai padengs giją arba gali susidurti su tinkleliu ir atkabinti jį.
4. Sukurkite gerą pagrindą. Svarbiausia, kad ABS būtų gerai pritvirtintas. Jei pagrindui nepavyksta ir jis nelimpa, modelio nebėra (žr. Kelis pražūtingus bandymus žemiau). Remdamiesi aukščiau pateiktais patarimais (gaubtas, pašildymas ir lėtas greitis), turėtumėte gauti gerą pagrindą ir gerą apdailą. Tačiau skirtingai nei PLA, kurią palieku be priežiūros valandoms, ABS reikia daugiau dėmesio.
5. Būkite budrūs, ypač pradžioje. Pakartojant tai, kas išdėstyta pirmiau, raktas yra pagrindas. Įsitikinkite, kad pirmasis išorinis kontūras yra gerai išdėstytas. Tai paskatins likusį pirmojo sluoksnio sukibimą. Kartais gija neprilimpa iš karto arba yra ištraukiama iš savo vietos. Turėtumėte tai pastebėti pakankamai greitai, kad ištaisytumėte pagrindo plokštės išlyginimą ar valymą. Visada stebėkite, ar nesikreipia, jei matote kylančius kampus, jie greičiausiai atsegs visą pagrindą ir sugadins visą spaudinį. Net jei pagrindas išlieka vietoje, deformuojant šis kampas deformuojasi.

5 žingsnis: viela ir lydmetalis

Dabar atėjo laikas viską sudėti į savo vietas:

1. Patikrinkite kanalų ir skylių apdailą. Spausdintuvas gali praleisti arba uždengti specialias skyles. Jei reikia kai kuriuos iš jų atidaryti, naudokite siuvimo adatą. Žinoma, jei dėl deformacijos negavote vienodo spaudinio arba negavote tokios detalės, kokios tikėjotės, dar kartą patikrinkite spausdintuvo nustatymus ar net 3D modelio matmenis.
2. Įdėkite komponentus. Moduliai, rezistoriai, kondensatoriai ar šviesos diodai, turintys savo kaiščius, gali būti lengvai sumontuoti. Galite šiek tiek sulenkti savo laidą, kad jis patektų į kanalus, kad vėliau būtų lengviau juos surišti.
3. Pridėkite vielą ir lydmetalį. Naudokite bet kokius smeigtukus ar džemperius, kurie tinka kanalui, ir supjaustykite juos išilgai, todėl jums tereikia lituoti tam tikrose sankryžos vietose. Mums nereikėtų lituoti viso, nors aš linkęs tai daryti, kai viskas neužsidega. Mano atveju aš turėjau prijungti visus ESP8266 kaiščius, ir tai buvo svarbiausia geri litavimo įgūdžiai (kurių aš neturiu). Likusią lentos dalį buvo gana paprasta padaryti.

6 žingsnis: išbandykite savo lentą

Jei esate tikri, kad viską padarėte gerai, prijunkite.

Prototipų kūrimui naudoju ESP8266 su „Teensy 4“nuosekliu ryšiu.

Atlikdamas testus ant plikos lentos, įkėliau programą, kuri per „Wi -Fi“įkėlė vietinį laiką. Kaip matote, viskas veikė gerai. Tikiuosi, kad su šia technika turėjote gerą rezultatą.