3D տպագիր ABS PCB: 6 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Երբ ես Teensy- ին միացրի 4-նիշից բաղկացած 7-հատվածանոց էկրան, ես որոշեցի, որ պետք է սկսեմ հետազոտել տանը PCB- ների պատրաստման վերաբերյալ մի տեսակ հեշտ ձևով: Ավանդական փորագրությունը բավականին հոգնեցուցիչ և վտանգավոր է, ուստի ես դա արագորեն մերժեցի: Լավ գաղափար, որ ես տեսել եմ շուրջը, 3D տպագիր տախտակներն են, որոնք աշխատում են ձեր ալիքներին հաղորդող ներկ ավելացնելով, բայց դա բավականին անկանոն է թվում հաղորդունակության համար: Կան նաև հատուկ հաղորդիչ թելեր, որոնք կարող եք օգտագործել երկակի արտամղիչ տպիչի վրա, բայց ես ինչ -որ հիմնական և արդյունավետ բան եմ փնտրում իմ ունեցած ստանդարտ սարքավորումների համար:

Այսպիսով, ես մտածեցի եռաչափ տպումների վրա բաղադրիչների և միակցիչների ուղղակի զոդման և տեղադրման մասին:

Սկսելուց առաջ զգուշացեք. Մենք տպելու ենք ABS- ով, քանի որ այն կարող է դիմանալ +200ºC- ից առաջ դեֆորմացիան (այնպես որ մենք կարող ենք զգուշորեն կիրառել դրա վրա ինչ -որ զոդում): ABS- ով տպելը այնքան էլ պարզ չէ, որքան PLA- ի դեպքում, ձեզ հարկավոր է փակ տպիչ և բազմաթիվ կարգավորումների ճշգրտում, բայց երբ ճիշտ եք ստանում, արդյունքը տարբերություն է տալիս:

Որոշակի համատեքստ ավելացնելու համար, օրինակներում ես ստեղծում եմ PCB ESP8266 12E wifi տախտակի համար, որպեսզի հետագայում այն հեշտությամբ միացնեմ որևէ այլ բանի (վերջնական նպատակը 4d7seg ցուցադրումն է):

PCB- ն ինձ թույլ կտա օգտագործել իր բոլոր հասանելի կապերը, մինչդեռ այնտեղից մոդուլների մեծ մասը շատ քիչ պահեստային կապում է, կամ չափազանց շատ լրացուցիչ գործառույթներ, որոնք ես իսկապես չեմ ուզում (ինչպես NodeMCU- ն):

Պարագաներ

• PCB նախագծման ծրագրակազմ (KiCad այստեղ, անվճար): Մեկնարկային մակարդակ:
• 3D մոդելավորման ծրագրակազմ (Blender այստեղ, անվճար): Օգտագործողի մակարդակ:
• 3D տպիչ (Creality 3D Ender 3 Pro այստեղ ՝ մոտ 200 €): Օգտագործողի մակարդակ:
• ABS- ն օգտագործելիս խստորեն խորհուրդ է տրվում ձեր տպիչի պատյան - Համոզվեք, որ կարող եք հաջողությամբ տպել ABS- ը ՝ նախքան այս հրահանգը շարունակելը:
• ABS թել (Smartfil ABS, մոտ 20 €/կգ): 3-15 գրամ մեկ PCB- ի համար:
• Կարի ասեղներ (պարզապես մի փոքր վերցրեք մայրիկից): Չափը կախված կլինի ձեր բաղադրիչների քորոցների տրամագծից: Սովորաբար 0,5 մմ կամ 1 մմ տրամագիծ:
• Անագի զոդ և եռակցող (մոտ 15 € տեղական խանութից): Բացի այդ, եռակցման համար պիտանի բոլոր աքսեսուարները. Եռակցիչի աջակցություն, լամպ, տախտակ, պինցետ, պաշտպանիչ ակնոց, դիմակ … օգտագործողը կախված է օգտագործողից, պարզապես համոզվեք, որ արհեստագործելիս ձեզ հարմարավետ և ապահով կզգաք:
• Շատ համբերություն, ստեղծագործական մտքերից դուրս և լավ հիմք (փորձեք շատ գուգլացնել և շատ ուսումնասիրել ձեռքերին հասնելուց առաջ):

Քայլ 1: Նախատիպ և սխեմատիկ

Եթե դուք չեք հետևում ուրիշի սխեմատիկային, դուք պետք է կառուցեք ձեր էլեկտրական սխեման ՝ հետևելով արտադրողի բնութագրերին: Փորձարկեք նախատիպի սխեման, և երբ այն աշխատի, ուրվագծեք բոլոր կապերն ու բաղադրիչները:

Երբ դուք ունեք ուրվագիծ և ձեզ հարմար է ձեր սխեմայի հստակ ընկալումը, մանրամասն ներկայացրեք այն ձեր նախընտրած EDA ծրագրաշարում: Սա կօգնի օպտիմալացնել և հաստատել ձեր դիզայնը:

Նկարեք ձեր սխեման և օգտագործեք այն որպես ուղեցույց ձեր PCB ձևավորման համար: EDA- ի նման ծրագրակազմը, ինչպիսին է Eagle- ը կամ KiCad- ը, թույլ կտա ավելացնել ձեր հատուկ բաղադրիչները ՝ իրատեսական քորոցներով և չափերով, այնպես որ կարող եք նախագծել ձեր էլեկտրական սխեման հենց դրանց շուրջը:

Ես օգտագործում եմ KiCad- ը, որն անվճար է և բավական հեշտ է հասկանալ սկսնակների համար: Այն ամենը, ինչ ես գիտեմ, շնորհակալ է Բրայան Բենչոֆին @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… և հարակից գրառումների, այնպես որ հետևեք նրա ուղեցույցներին ՝ PCB- ի գեղեցիկ ձևով ավարտվելու համար:

Այս բաժնի նկարները վերաբերում են.

• Փորձնական նախատիպ ESP8266- ի և 4 թվանշանի 7 հատվածի էկրանին (կցված է Teensy 4 -ին):
• ESP8266 12E wifi տախտակի համար էլեկտրահաղորդման սխեմա:
• ESP8266- ի և լարման բաժանարարի միջոցով աշխատող 4 թվանշանի 7 հատվածի ցուցադրման KiCad սխեմա (սա իմ վերջնական նպատակն է):
• A KiCad PCB նախագծման արտադրանք:

Քայլ 2: 3D մոդել

Երբ դուք ունեք PCB դիզայն թղթի վրա, դուք պետք է դրան մի փոքր ավելի իրատեսականություն հաղորդեք 3D մոդելավորման ծրագրում: Սա նաև կպատրաստի ձեր ֆայլը ձեր 3D տպիչի համար: Ահա թե ինչպես եմ դա անում Blender- ում.

1. Ստեղծեք հարթ ցանց և դրա վրա ավելացրեք ձեր PCB- ի դիզայնի պատկերը: Համոզվեք, որ այն մասշտաբային է, և չափերը իրատեսական են, քանի որ դա կծառայի որպես «հետագծման թուղթ»:

2. Ստեղծեք պարզեցված բաղադրիչներ ՝ հատուկ ուշադրություն դարձնելով ձեր PCB- ին միացվող PINS- ների ճշգրիտ գտնվելու վայրի և չափի վրա: Ստացեք արտադրողի տեխնիկական բնութագրերը առցանց կամ չափեք դրանք ինքներդ `դրանք բավականաչափ ճշգրիտ ստանալու համար: Ուշադրություն դարձրեք մի քանի ստանդարտ շղարշերի, որոնք կարող եք օգտագործել որպես տեղեկանք.

   1. Տախտակների համար օգտագործեք ինքնաթիռներ: Մեկ կողմի PCB- ի համար ես օգտագործում եմ 1.5 մմ հաստություն, քանի որ դրանից ավելի բարակ ես լավ մանրամասներ չեմ ստացել տպելիս (դա նաև կախված է ձեր տպիչի կարգավորումներից և հնարավորություններից, բայց մենք դրան կանդրադառնանք ավելի ուշ): Երկկողմանի PCB- ի համար ես օգտագործել եմ 2,5 մմ հաստություն:
   2. Քորոցների համար օգտագործեք բալոններ `նվազագույնը 1 մմ տրամագծով, որպեսզի այն գրավվի տպիչի կողմից:

   3. Ալիքների համար օգտագործեք խորանարդներ ՝ նվազագույնը 1.2 մմ լայնությամբ: Ձեր ալիքները ստանալու համար պարզապես դեմքեր եք արտամղելու:

3. Տեղադրեք ձեր բաղադրիչները ըստ ձեր PCB- ի դիզայնի: Եթե ձեր բաղադրիչները բավականաչափ իրատեսական են, կարող եք օգտագործել սա բախումների առկայությունը ստուգելու համար, բայց միշտ լրացուցիչ տարրեր հատկացնել յուրաքանչյուր տարրի շուրջ:
4. Հետևեք ձեր էլեկտրական շղթային: Տեղադրեք խորանարդի ցանց առաջին քորոցի տեղում: Այնուհետև, խմբագրման ռեժիմում, ձևերը հետևող ուղիղ գծով դուրս մղեք դեմքերը: Կրկին պարզ պահեք ՝ օգտագործելով 90º տող և օգտագործեք այնքան ալիք, որքան կարծում եք: Բացի այդ, թույլ տվեք առնվազն 0.8 մմ հեռավորություն պատերի միջև, հակառակ դեպքում դրանք բաց կթողնեն տպելիս: Ստորև բերված նկար 1 -ը ցույց է տալիս իրական չափերով մոդելավորումից հետո որոշ փոփոխված երթուղիներ, քանի որ իդեալական երթուղին չափազանց բարակ էր հնարավոր դարձնելու համար:
5. Ստեղծեք ձեր PCB- ն ՝ ավելացնելով հարթ խորանարդ (մշուշապատվում է վերևում):
6. Փորագրեք ձեր ալիքները և անցքերը տախտակի վրա ՝ բուլյան փոփոխիչներ ավելացնելով ձեր PCB օբյեկտին: Սա կկտրի տախտակի այն հատվածը, որը հատում է բուլյան փոփոխիչի թիրախային օբյեկտը:

3 -րդ և 4 -րդ նկարները ցույց են տալիս վերջնական արդյունքը ESP8266 տախտակի համար (3D մոդել 2 -րդ նկարում):

Դրանից հետո դուք պետք է տեսնեք ձեր PCB- ի 3D տպումը:

Վերջին քայլը մոդելի պատշաճ արտահանումն է:

1. Համոզվեք, որ բոլոր դեմքերը դեպի դուրս են ուղղված («Խմբագրել ռեժիմ - ընտրել բոլորը» Այնուհետև «ԱՐՏ - Նորմալներ - վերահաշվարկել դրսից»):
2. Համոզվեք, որ դրանք բոլորը անհատական դեմքեր են («Խմբագրել ռեժիմ-ընտրել բոլորը», այնուհետև «Եզր-եզրերի պառակտում»):-Եթե բաց թողնեք այս երկու քայլերը, կարող եք ձեր Slicer ծրագրային ապահովման մանրամասները գտնել:-
3. Արտահանել որպես. STL («Միայն ընտրություն» ՝ միայն վերջնական PCB- ն արտահանելու և «Տեսարանի միավորներ» ՝ իրերի մասշտաբը պահպանելու համար):

Քայլ 3: Կտրող ծրագրակազմ

3D տպիչները սովորաբար տրամադրում են «Slicer» ծրագրային ապահովում `եռաչափ մոդելները (.stl կամ այլ ձևաչափերով) մշակելու և այն տպելու համար անհրաժեշտ երթուղին (սովորաբար.gode կոդ ձևաչափով): Ես ունեմ Creality Ender 3, և ես չեմ տեղափոխվել տրամադրված Creality Slicer- ից, բայց դուք կարող եք կիրառել այս կարգավորումները ցանկացած այլ ծրագրաշարի վրա:

Ամբողջական հատվածը նվիրում եմ կտրող պարամետրերին, քանի որ դրանք շատ կարևոր են ABS տպելիս, ինչը բավականին բարդ է ծռվելու, փոքրանալու և ճեղքելու պատճառով: PCB տպելը նույնպես ստանդարտ 3D տպիչների սահմաններում է `պահանջվող ճշգրտության պատճառով:

Ստորև ես կիսում եմ այն կարգավորումները, որոնք ես օգտագործում եմ Creality Slicer- ում `ABS- ի PCB- ների մանրամասն տպագրության համար: Նրանք տարբերվում են ստանդարտ պարամետրերից.

• Նիհար պատեր և շերտեր (բավականաչափ մանրամասնություններ հաղորդելու համար դա կարող է պահանջել մի քանի կրկնություն ձեր ցանկալի արդյունքի համար, եթե գոհ չեք իմ կարգավորումներից):
• Օգտագործեք լաստանավ: Բանալին հիմքի վրա է, որի վրա պետք է հատուկ հոգ տանել: (Ես թույլ եմ տալիս մոդեմից 10 մմ հեռացում `խուսափելու որևէ նվազագույն շեղում տպագրության վրա ազդելուց): Բացի այդ, լաստանավերի գծերի միջև առանձնացում չկա լավ ամուր հիմք ստեղծելու համար: Եթե ճիշտ եք ձևավորում ձեր հիմքը, ամեն ինչ արված է: Եթե տեսնում եք, որ անկյուններում ծալվում են անկյուններ, ապա հաստատ դատապարտված եք:
• Դանդաղ արագություն: Ես օգտագործում եմ ստանդարտ արագության մոտ 1/4 -ը (սա թույլ է տալիս թելերի լավ երեսարկում և, հետևաբար, կպչում և ընդհանուր որակի):
• ABS ջերմաստիճան (մահճակալ ՝ 110ºC, վարդակ ՝ 230ºC)
• Օդափոխիչն անջատված է (խորհուրդ է տրվում ջերմաստիճանը հաստատուն պահել ABS- ի համար):

Քայլ 4: Տպել

Վերջապես, ուղարկեք ձեր.gode- ը ձեր տպիչին և ստացեք ձեր PCB- ի արտադրություն: Որոշ խորհուրդներ, որոնց պետք է հետևել.

1. Տեղադրեք ձեր 3D տպիչը: Պարիսպը ձեր ջերմաստիճանը շատ ավելի կայուն կպահի, ինչը ABS տպագրության խիստ պահանջ է: Համոզվեք, որ պրոցեսորը և սնուցման աղբյուրը պահում եք պարիսպից դուրս, ինչպես նաև թելից: Եթե ձեզ հաջողվի տպել ABS առանց պատյան, խնդրում եմ կիսվեք ձեր հնարքով, քանի որ դա ինձ խելագարության է հասցրել:
2. Որոշ ժամանակ տաքացրեք ձեր տպիչը: PLA- ում կարող եք միանգամից տպել, բայց ABS- ով խորհուրդ եմ տալիս 10-15 րոպե տաքացնել ABS- ի պարամետրերով (մահճակալ ՝ 110ºC, վարդակ ՝ 230ºC), որպեսզի ստեղծեք ճիշտ մթնոլորտ, նախքան առաջ գնալը և տպագրությունը սկսելը:
3. Տպեք դանդաղ, բայց հաստատ: Ինչպես արդեն նշվեց, ես կազմաձևման ֆայլում նվազեցրել եմ տպման ստանդարտ արագությունը մինչև 1/4: Սա ցույց է տալիս, որ բավականաչափ դանդաղ է ՝ լավ արդյունք ունենալու համար, բայց տպելիս կարող եք կառավարել տպման արագությունը ՝ կարգավորելով սնուցման արագությունը, եթե ցանկանում եք այն մի փոքր ավելի օպտիմալացնել: Պարզապես նշեք, որ բարձր արագությունները կհանգեցնեն շատ հանկարծակի շարժումների, որոնք թելն արդյունավետ չեն դնի կամ կարող են բախվել ցանցին և կպցնել այն:
4. Կառուցեք լավ հիմք: ABS- ի բանալին լավ ամրագրված բազայի հասնելն է: Եթե հիմքը ձախողվի և չշարունակվի, մոդելը գնաց (տե՛ս ստորև բերված որոշ աղետալի փորձեր): Վերոնշյալ խորհուրդներով (շրջափակում, տաքացում և դանդաղ արագություն) դուք պետք է ստանաք լավ հիմք և լավ ավարտ: Բայց ի տարբերություն PLA- ի, որը ես ժամերով թողնում եմ առանց հսկողության, ABS- ն ավելի մեծ ուշադրության կարիք ունի:
5. Եղեք զգոն, հատկապես սկզբում: Կրկնելով վերը նշվածը ՝ բանալին հիմքն է: Համոզվեք, որ առաջին արտաքին եզրագիծը լավ դրված է: Սա կհանգեցնի առաջին շերտի կպչունությանը: Երբեմն թելն անմիջապես չի կպչում կամ քաշվում է իր տեղից: Դուք պետք է դա նկատեք բավական շուտ, որպեսզի շտկեք հիմքի ափսեի ցանկացած հարթեցում կամ մաքրում: Միշտ հետևեք թեքության, եթե տեսնեք, որ անկյունները բարձրանում են, նրանք հավանաբար կվերջացնեն ամբողջ հիմքը և կփչացնեն ամբողջ տպագրությունը: Նույնիսկ եթե հիմքը տեղում մնա, ոլորումը կդարձնի այս անկյունը դեֆորմացված:

Քայլ 5: Լարեր և զոդիչներ

Հիմա ժամանակն է ամեն ինչ տեղում դնել.

1. Ստուգեք ալիքների և անցքերի ավարտը: Հատուկ անցքերն օգտագործվում են տպիչի կողմից բաց թողնելու կամ ծածկելու համար: Օգտագործեք կարի ասեղ, եթե դրանցից մի քանիսը նորից բացելու կարիք ունեք: Իհարկե, եթե դուք չեք ստացել տպագիր տպագրություն խեղաթյուրման պատճառով կամ չեք ստացել ձեր ակնկալած մանրամասները, կրկնակի ստուգեք ձեր տպիչի կարգավորումները կամ նույնիսկ ձեր 3D մոդելը չափերի համար:
2. Տեղադրեք ձեր բաղադրիչները: Մոդուլներ, ռեզիստորներ, կոնդենսատորներ կամ լուսարձակներ, որոնք ունեն իրենց սեփական կապում, կարող են տեղադրվել հեշտությամբ: Դուք կարող եք մի փոքր թեքել իրենց մետաղալարերը, որպեսզի այն մտնեք ալիքների մեջ, որպեսզի ավելի հեշտ լինի դրանք ավելի ուշ կապել:
3. Ավելացնել մետաղալար և զոդ: Օգտագործեք ցանկացած կապում կամ թռիչք, որը տեղավորվում է ալիքի մեջ և կտրում դրանք երկարությամբ, այնպես որ դուք պարզապես պետք է զոդել կոնկրետ միացման կետերում: Մեզ պետք չէ ամբողջը զոդել, չնայած ես հակված եմ դա անել, երբ ամեն ինչ չի լուսավորվում: Իմ դեպքում ես ստիպված էի մետաղալարով կապել ESP8266- ի բոլոր կապանքները, և այստեղ ամենակարևորն էր ունենալ: լավ զոդման հմտություններ (ինչը ես չեմ անում): Մնացած խորհուրդը բավականին պարզ էր անել:

Քայլ 6. Փորձարկեք ձեր խորհուրդը

Եթե վստահ եք, որ ամեն ինչ լավ եք արել, ապա միացրեք այն:

Նախատիպերի համար ես վարում եմ ESP8266- ը Teensy 4 սերիական միացման վրա:

Մերկ տախտակի վրա թեստեր կատարելիս ես բեռնեցի մի ծրագիր, որը բեռնված էր տեղական ժամանակով WiFi- ով: Ինչպես տեսնում եք, ամեն ինչ լավ էր աշխատում: Հուսով եմ, որ այս տեխնիկայով նույնպես լավ արդյունք ունեցաք: