„FoldTronics“: 3D objektų kūrimas naudojant integruotą elektroniką naudojant sulankstomas „HoneyComb“struktūras: 11 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šioje pamokoje pristatome „FoldTronics“, 2D pjovimo pagrindu pagamintą gamybos metodą, skirtą integruoti elektroniką į 3D sulankstytus objektus. Pagrindinė idėja yra iškirpti ir perforuoti 2D lapą naudojant pjaustymo braižytuvą, kad jis būtų sulankstomas į 3D korio struktūrą; prieš sulankstydami vartotojai ant lapo uždeda elektroninius komponentus ir grandines.

Gamybos procesas trunka tik kelias minutes, o tai leidžia vartotojams greitai prototipuoti funkcionalius interaktyvius įrenginius. Gauti objektai yra lengvi ir standūs, todėl juos galima pritaikyti svoriui ir jėgai. Dėl korių pobūdžio sukurtus objektus galima sulankstyti išilgai vienos ašies ir tokiu būdu efektyviai transportuoti naudojant šį kompaktišką formą.

Be popieriaus pjaustymo mašinos, jums reikės šių medžiagų:

• Skaidrus PET plastiko lakštas/skaidri plėvelė
• Vario klijų lakštas/folija
• Dvipusis lipnus lapas
• Dvipusė lipni laidžioji juosta
• Įprasta didelė juosta arba lipnus vinilas

1 veiksmas: atsisiųskite „FoldTronics“programinę įrangą

„FoldTronics“dizaino įrankis yra įdiegtas 3D redaktoriuje „Rhino3D“kaip „Grasshopper“plėtinys. Žiogas tiesiogiai eksportuoja korio lakšto, izoliacinės juostos ir kalnų/slėnio surinkimo sluoksnius. Be to, norėdami sukurti laidus, mes įdiegėme ULP papildinį į elektroninio projektavimo programinę įrangą EAGLE, kuri eksportuoja laidų sluoksnį, kad sluoksnių krūva būtų baigta.

Mūsų projektavimo įrankio programinę įrangą rasite „GitHub“:

Jums reikės:

• Naujausias „Rhino5 WIP“
• Žiogas
• ERGLIS
• Iliustratorius
• Silueto studija

2 veiksmas: įrenginio projektavimas naudojant programinę įrangą

Norėdami sukurti LED grandinę, pirmiausia sukuriame 3D modelį 3D redaktoriuje „Rhino3D“, kuriam įdiegėme „FoldTronics“papildinį. Sukūrę pagrindinę 3D modelio formą, mes jį paverčiame korio struktūra, paspausdami mygtuką „konvertuoti“. Kai tik algoritmas padalija modelį į korio ląsteles, rezultatas rodomas 3D vaizde.

Dabar mes galime pakeisti korio skiriamąją gebą naudodami pateiktą slankiklį, kad rastume geriausią kompromisą tarp didesnės skiriamosios gebos ir pakankamai vietos ląstelėse, kad būtų galima įdėti šviesos diodą, bateriją ir kryžminio elemento grandinės jungtį.

Skiriamosios gebos slankiklis vienu metu keičia ir stulpelių, ir langelių skaičių, nes pakeitus stulpelių ir eilučių skiriamąją gebą, galutinė forma gali skirtis nuo pradinės.

Norėdami pridėti šviesos diodą, akumuliatorių ir kryžminio elemento grandinės jungtį, mes pasirenkame juos iš komponentų sąrašo meniu ir pridedame juos spustelėdami atitinkamą mygtuką. Tai automatiškai sukuria 3D dėžutės modelį, nurodantį pasirinkto elektroninio komponento dydį. Dabar galime vilkti šviesos diodą ir kitus elektroninius komponentus į 3D tūrio vietą. Jei netyčia įdėsime komponentą į lankstą arba netinkamą langelį, jis automatiškai perkeliamas į kitą galiojantį langelį.

1. Importuokite 3D modelį į Raganosį.
2. Paleiskite „Žiogas“ir atidarykite „HoneycombConvert_8.gh“.
3. Pasirinkite modelį raganosiuose ir dešiniuoju pelės mygtuku spustelėkite brep komponentą ir „Nustatykite vieną brep“„Grasshopper“.
4. Atidarykite „Grasshopper View“„Nuotolinio valdymo skydelį“.
5. Naudodami slankiklį pakeiskite langelio plotį.
6. Konvertuokite modelį į korio struktūrą ir 2D pjūvio duomenis spustelėdami „Konvertuoti korį“.
7. Perkelkite komponentą (mėlyna spalva) ir pakeiskite dydį „pasirinkite komponentus iš šio sąrašo“. (dar statomas)
8. Komponento duomenų kūrimas spustelėjus „sukurti komponentus“.
9. 2D duomenų kūrimas spustelėjus „sukurti iškirptus duomenis“.
10. Eksportuokite pjovimo linijas su „pasirinktais objektais“kaip AI failą.

3 žingsnis: eksporto sluoksniai gamybai

Kai baigsime elektroninių komponentų įdėjimą, paspausime mygtuką „eksportuoti“, kad sukurtume gamybos sluoksnius. Eksportuojant 3D redaktoriaus papildinys sukuria visus gamybos kamino sluoksnius kaip 2D piešimo failus (. DXF failo formatas), išskyrus sluoksnį, kuriame yra laidai, kurie bus sukurti atskirai vėliau.

Norėdami sukurti trūkstamą laidų sluoksnį, vartotojai elektroninio projektavimo programinėje įrangoje EAGLE atidaro korio struktūros 2D failą ir vykdo mūsų pasirinktinį EAGLE ULP papildinį. Įskiepis sukuria korinio modelio dydžio plokštę, o po to kiekvieną spalvotą kvadratą paverčia elektroniniu komponentu (t. Y. Šviesos diodų, baterijų ir kryžminių elementų grandinės jungtimi). Kai elektroniniai komponentai jau yra lape, vartotojai dabar gali sukurti schemą. Galiausiai vartotojai gali naudoti „EAGLE“automatinio prijungimo funkciją, kad sukurtų visą lapo grandinę, užbaigiančią paskutinį trūkstamą gamybos sluoksnį.

** Šiuo metu kuriamas ULP papildinys. Turite sudėti komponentus rankiniu būdu.

4 žingsnis: gamyba, surinkimas ir sulankstymas

Dabar galime pradėti kartu sudėti sukurtus sluoksnius. Norėdami pagaminti sluoksnius, turime tik supjaustyti kiekvieno sluoksnio 2D brėžinį (. DXF failo formatas) teisinga tvarka, naudojant pjovimo braižytuvą.

5 žingsnis: pagrindo lakšto pjaustymas ir perforavimas

Pirmiausia į pjaustytuvą įkišame pagrindinį lakštą (PET plastiką), supjaustome ir perforuojame, kad sukurtume kalnų, slėnio ir plyšio linijas bei elektroninių komponentų žymenis. „FoldTronics“procesas perforuoja lapą tik iš viršaus ir atskiria kalnų ir slėnių linijas, naudodamas atskiras vaizdines žymes (punktyrinės linijos kalnuose ir punktyrinės linijos slėniuose), nes vėliau jas reikia sulankstyti į priešingas puses. Arba „FoldTronics“procesas taip pat gali perforuoti lakštą iš abiejų pusių, t. Y. Perforuoti kalnus iš viršaus ir slėnius iš apačios, tačiau tam reikia iš naujo įdėti lapą į pjovimo braižytuvą.

Nors visi plyšiai yra perpjauti, korio kontūras yra tik perforuotas, kad jis būtų prijungtas prie pagrindinio lapo, o tai leidžia mums toliau apdoroti lapą pjovimo braižytuvu. Galiausiai, sritys, kuriose bus lituojami elektroniniai komponentai, taip pat yra perforuotos, kad būtų lengviau sužinoti, kuris komponentas kur eina.

Šiame popieriuje naudojamiems objektams mes naudojame PET plastiko lakštus, kurių storis 0,1 mm, ir lakštus supjaustome pjovimo braižytuvu (modelis: silueto portretas, nustatymų pjovimas: ašmenys 0,2 mm, greitis 2 cm/s, jėga 10, nustatymai perforuoti: ašmenys) 0,2 mm, greitis 2 cm/s, jėga 6).

6 žingsnis: laidų uždėjimas varine juostele

Tada ant viso lapo uždedame vienpusės varinės juostos sluoksnį (storis: 0,07 mm). Mes įdedame lakštą atgal į pjovimo braižytuvą varine puse į viršų, tada vykdome failą, kad iškirptumėte laidų formą, kuri yra sukonfigūruota taip, kad neįpjautų į pagrindinį lakštą (pjovimo nustatymai: ašmenys 0,2 mm, greitis 2 cm /s, jėga 13). Vėliau nulupame varinę juostą, kuri nėra laidų dalis.

7 žingsnis: izoliacinis lakštas

Kad sulankstę pagrindo lakštą laidai nesiliestų prie trumpojo jungimo, toliau dedame izoliacinį sluoksnį. Tam ant viso lakšto uždedame įprastos nelaidžios juostos sluoksnį (storis: 0,08 mm). Mes įdedame lakštą atgal į pjovimo braižytuvą, kuris pašalina izoliacinę juostą tik tose vietose, kuriose yra vielos galai, kurie bus prijungti prie elektroninių komponentų arba kuriuose bus naudojama mūsų nauja kryžminio elemento grandinės jungtis. Mes naudojame pjovimo nustatymus: ašmenys 0,1 mm, greitis 2 cm/s, jėga 4.

8 žingsnis: klijuokite kalnus/slėnius, kuriuos reikia sulankstyti

Kitame žingsnyje ant lapo uždedame įprastos dvipusės juostos sluoksnį tiek jo apačioje, tiek viršuje. Dvipuse juosta naudojama sujungti slėnius ir kalnus, kurie po lankstymo kartu laiko korio struktūrą (kalnai klijuojami nuo lakštų viršaus, o slėniai-iš apačios). Įdėjus lapą į pjovimo braižytuvą, dvipusė juosta išpjaunama visose srityse, kurių negalima klijuoti kartu (pjovimo nustatymai: ašmenys 0,2 mm, greitis 2 cm/s, jėga 6). Be to, juostiniuose slėniuose/kalnuose, kuriuose taip pat yra kryžminio elemento grandinės jungtis, pjovimo braižytuvas iškirpia sritis, reikalingas elektroniniams ryšiams. Nupjovę abi puses, nulupame likusią dvipusę juostą.

9 žingsnis: litavimas

Paskutiniame etape prieš litavimą dabar nukerpame korio modelį, kad jį atjungtume nuo lakšto. Toliau elektroninius komponentus (LED, akumuliatorius) lituojame ant laidų, naudodami lituoklį. Jei komponentai yra maži ir sunkiai lituoti, mes taip pat galime naudoti litavimo pastą kaip alternatyvą. Kadangi kryžminio elemento grandinės jungties litavimas yra sunkus, jungčiai sukurti naudojame dvipusę laidžią juostą.

10 žingsnis: sulankstymas

Dabar mes sulankstome korį.

11 žingsnis: apšvieskite

Jūsų grandinė paruošta!