3D დაბეჭდილი ABS PCB: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

როდესაც ჩემს Teensy– ს მივეცი 4 – ნიშნიანი 7 – სეგმენტიანი დისპლეი, მე გადავწყვიტე, რომ მე უნდა დამეწყო კვლევა სახლში PCB– ების დამზადებაზე ერთგვარი მარტივი გზით. ტრადიციული გრავირება საკმაოდ დამღლელი და სახიფათოა, ამიტომ მე ეს სწრაფად განვაგდე. კარგი იდეა, რაც მე ვნახე არის 3D დაბეჭდილი დაფები, რომლებიც მუშაობენ დამატებით გამტარ საღებავზე თქვენს არხებზე, მაგრამ ეს საკმაოდ არასტაბილური ჩანს გამტარობისთვის. ასევე არსებობს სპეციალური გამტარი ძაფები, რომელთა გამოყენება შეგიძლიათ ორმაგი ექსტრუზიის პრინტერზე, მაგრამ მე ვეძებ რაღაც ძირითადს და ეფექტურს სტანდარტული აღჭურვილობისთვის, რაც მაქვს.

ასე რომ, მე მოვიფიქრე კომპონენტების და კონექტორების უშუალოდ შედუღება და განთავსება 3D პრინტებზე.

სანამ დავიწყებთ, გაფრთხილდით: ჩვენ ვბეჭდავთ ABS– ით, რადგან მას შეუძლია გაუმკლავდეს +200ºC დეფორმირებამდე (ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია ფრთხილად გამოვიყენოთ მასზე შედუღება). ABS– ით დაბეჭდვა არ არის ისეთი მარტივი, როგორც PLA– სთვის, თქვენ გჭირდებათ დახურული პრინტერი და მრავალი პარამეტრის კალიბრაცია, მაგრამ მას შემდეგ რაც მიიღებთ ამ უფლებას, შედეგი განსხვავდება.

კონტექსტის დასამატებლად, მაგალითებში მე ვქმნი PCB- ს ESP8266 12E wifi დაფისთვის, რათა შემდგომში ადვილად შევაერთო სხვა რამეზე (საბოლოო მიზანი არის 4d7seg ჩვენება).

PCB ნებას მომცემს გამოვიყენო ყველა არსებული ქინძისთავი, მაშინ როდესაც მოდულების უმეტესობას აქვს ძალიან ცოტა სათადარიგო ქინძისთავი, ან აქვს ძალიან ბევრი დამატებითი ფუნქცია, რაც მე ნამდვილად არ მინდა (როგორც NodeMCU).

მარაგები

• PCB დიზაინის პროგრამული უზრუნველყოფა (KiCad აქ, უფასოდ). შემქმნელის დონე.
• 3D მოდელირების პროგრამა (ბლენდერი აქ, უფასოდ). მომხმარებლის დონე.
• 3D პრინტერი (Creality 3D Ender 3 Pro აქ, დაახლოებით 200 €). მომხმარებლის დონე.
• მკაცრად რეკომენდირებულია თქვენი პრინტერის დანართი ABS– ის გამოყენებისას - დარწმუნდით, რომ წარმატებით შეგიძლიათ დაბეჭდოთ ABS, სანამ გააგრძელებთ ამ ინსტრუქტაჟს.
• ABS ძაფები (Smartfil ABS, დაახლოებით 20 €/კგ). 3-15 გრამი თითო PCB.
• სამკერვალო ნემსები (უბრალოდ მიიღეთ დედისგან). ზომა დამოკიდებული იქნება თქვენი კომპონენტების ქინძისთავების დიამეტრზე. ჩვეულებრივ 0.5 მმ ან 1 მმ დიამეტრი.
• კალის შედუღება და შემდუღებელი (დაახლოებით 15 ევრო ადგილობრივი მაღაზიიდან). გარდა ამისა, შედუღებისთვის შესაფერისი ყველა აქსესუარი: შემდუღებლის საყრდენი, ნათურა, დაფა, პინცეტი, დამცავი სათვალე, ნიღაბი … აქსესუარები მომხმარებლის ხელშია, უბრალოდ დარწმუნდით, რომ ხელობის შექმნისას თავს კომფორტულად და უსაფრთხოდ იგრძნობთ!
• ბევრი მოთმინება, შემოქმედებითი გონება და კარგი საფუძველი (ეცადე გუგლში შეისწავლო და ბევრი ისწავლო, სანამ ხელში ჩახვალ).

ნაბიჯი 1: პროტოტიპი და სქემატური

თუ თქვენ არ მიჰყვებით სხვის სქემატურს, თქვენ უნდა ააწყოთ თქვენი ელექტრული წრე მწარმოებლის სპეციფიკაციის შესაბამისად. შეამოწმეთ პროტოტიპის წრე და მას შემდეგ რაც დაიწყებთ მუშაობას, ჩამოწერეთ ყველა კავშირი და კომპონენტი.

მას შემდეგ, რაც თქვენ გაქვთ ესკიზი და თქვენთვის მოსახერხებელია თქვენი სქემის მკაფიო გაგება, მიიღეთ დეტალური ინფორმაცია თქვენთვის სასურველ EDA პროგრამულ უზრუნველყოფაში. ეს ხელს შეუწყობს თქვენი დიზაინის ოპტიმიზაციას და გადამოწმებას.

დახაზეთ თქვენი სქემა და გამოიყენეთ ეს როგორც სახელმძღვანელო თქვენი PCB დიზაინისთვის. EDA პროგრამული უზრუნველყოფა, როგორიცაა Eagle ან KiCad, საშუალებას მოგცემთ დაამატოთ თქვენი კონკრეტული კომპონენტები, რეალისტური საყრდენებითა და ზომებით, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ შეიმუშაოთ თქვენი ელექტრული წრე ზუსტად მათ გარშემო.

მე ვიყენებ KiCad- ს, რომელიც დამწყებთათვის არის უფასო და გასაგები. ყველაფერი რაც მე ვიცი ბრაიან ბენჩოფის დამსახურებაა https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… და მასთან დაკავშირებული რამდენიმე პოსტი, ასე რომ მიჰყევით მის მითითებებს, რომ დასრულდეთ PCB– ის ლამაზი დიზაინით.

ამ განყოფილების სურათები ეხება:

• გამოცადეთ პროტოტიპი ESP8266 და 4 ციფრიანი 7 სეგმენტიანი დისპლეი (მიმაგრებულია Teensy 4 -ზე).
• საცნობარო გაყვანილობის დიაგრამა ESP8266 12E wifi დაფისთვის.
• KiCad სქემატური 4 ციფრიანი 7 სეგმენტიანი ეკრანისთვის ESP8266 და ძაბვის გამყოფი (ეს არის ჩემი საბოლოო მიზანი).
• KiCad PCB დიზაინის გამომავალი.

ნაბიჯი 2: 3D მოდელი

მას შემდეგ რაც თქვენ გაქვთ PCB დიზაინი ქაღალდზე, თქვენ უნდა მისცეთ მას მეტი რეალიზმი 3D მოდელირების პროგრამულ უზრუნველყოფაში. ეს ასევე მოამზადებს თქვენს ფაილს თქვენი 3D პრინტერისთვის. ასე ვაკეთებ ამას ბლენდერში:

1. შექმენით თვითმფრინავის ბადე და დაამატეთ თქვენი PCB დიზაინის სურათი მასზე. დარწმუნდით, რომ ის მასშტაბურია და ზომები რეალისტურია, რადგან ეს იქნება "მოკვლევის ქაღალდი".

2. შექმენით გამარტივებული კომპონენტები, რომლებიც განსაკუთრებულ ყურადღებას უთმობენ PINS– ის ზუსტ ადგილმდებარეობას და ზომას, რომელიც უკავშირდება თქვენს PCB– ს. მიიღეთ მწარმოებლის სპეციფიკაციები ინტერნეტით ან თავად გაზომეთ, რომ მიიღოთ ისინი საკმარისად ზუსტი. გაითვალისწინეთ რამდენიმე სტანდარტული ბუდე, რომელიც შეგიძლიათ გამოიყენოთ როგორც მითითება:

   1. დაფებისთვის გამოიყენეთ თვითმფრინავები. ცალმხრივი PCB– ისთვის ვიყენებ 1.5 მმ სისქეს, რადგან ამაზე თხელი მე არ მიმიღია კარგი დეტალები დაბეჭდვისას (ეს ასევე დამოკიდებულია თქვენი პრინტერის პარამეტრებსა და შესაძლებლობებზე, მაგრამ ამას მოგვიანებით განვიხილავთ). ორმაგი ცალმხრივი PCB- ისთვის გამოვიყენე 2.5 მმ სისქე.
   2. ქინძისთავებისთვის გამოიყენეთ ცილინდრები, მინიმუმ 1 მმ დიამეტრით, რათა ის დაიჭიროს პრინტერმა.

   3. არხებისთვის გამოიყენეთ კუბურები, მინიმუმ 1.2 მმ სიგანე. თქვენ უბრალოდ ამოიღებთ სახეებს თქვენი არხების მისაღებად.

3. იპოვეთ თქვენი კომპონენტები თქვენი PCB დიზაინის მიხედვით. თუ თქვენი კომპონენტები საკმარისად რეალისტურია, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს შეტაკებების შესამოწმებლად, მაგრამ ყოველთვის დაუთმეთ დამატებითი ადგილი თითოეული ელემენტის გარშემო.
4. აკონტროლეთ თქვენი ელექტრული წრე. მოათავსეთ კუბის mesh პირველი პინის ადგილას. შემდეგ, რედაქტირების რეჟიმში, ამოიღეთ სახეები დიზაინის შემდგომი სწორი ხაზით. კიდევ ერთხელ, შეინარჩუნეთ სიმარტივე, გამოიყენეთ 90º სტრიქონი და გამოიყენეთ იმდენი არხი, რამდენიც მიგაჩნიათ. ასევე, დაუშვით კედლებს შორის მინიმუმ 0.8 მმ განცალკევება, წინააღმდეგ შემთხვევაში ისინი დაიკარგება დაბეჭდვისას. ქვემოთ მოყვანილი სურათი 1 გვიჩვენებს რამდენიმე შეცვლილ მარშრუტს რეალური ზომების მოდელირების შემდეგ, რადგან იდეალური მარშრუტი ძალიან თხელი იყო შესაძლებელი.
5. შექმენით თქვენი PCB ბრტყელი კუბის დამატებით (მუქი როგორც ზემოთ).
6. ამოტვიფრეთ თქვენი არხები და ხვრელები დაფაზე, ლოგიკური მოდიფიკატორების დამატებით თქვენს PCB ობიექტზე. ეს დააჭერს დაფის იმ ნაწილს, რომელიც კვეთს ლოგიკური მოდიფიკატორის სამიზნე ობიექტს.

სურათები 3 და 4 გვიჩვენებს საბოლოო შედეგს ESP8266 დაფისთვის (3D მოდელი სურათზე 2).

ამის შემდეგ თქვენ უნდა ნახოთ თქვენი PCB– ის 3D ბეჭდვა.

ბოლო ნაბიჯი არის მოდელის სწორად ექსპორტი.

1. დარწმუნდით, რომ ყველა სახე მიმართულია გარეთ ("რედაქტირების რეჟიმი - აირჩიეთ ყველა" შემდეგ "ბადე - ნორმალური - ხელახალი გამოთვლა გარეთ").
2. დარწმუნდით, რომ ისინი ყველა ინდივიდუალური სახეა ("რედაქტირების რეჟიმი-აირჩიეთ ყველა" შემდეგ "Edge-Edge Split").-- თუ გამოტოვებთ ამ ორ ნაბიჯს, შესაძლოა თქვენს Slicer პროგრამულ უზრუნველყოფაზე დაკარგული დეტალები აღმოაჩინოთ.--
3. ექსპორტი როგორც. STL ("მხოლოდ შერჩევა" მხოლოდ საბოლოო PCB ექსპორტისთვის და "სცენის ერთეულები" საგნების მასშტაბის შესანარჩუნებლად).

ნაბიჯი 3: Slicer პროგრამული უზრუნველყოფა

3D პრინტერები, როგორც წესი, უზრუნველყოფენ "Slicer" პროგრამულ უზრუნველყოფას 3D მოდელების დასამუშავებლად (.stl ან სხვა ფორმატებში) და მისი დასაბეჭდად საჭირო მარშრუტის გამოთვლა (ჩვეულებრივ.gode ფორმატში). მე მაქვს Creality Ender 3 და მე არ გადავსულვარ Creality Slicer– დან, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს პარამეტრები ნებისმიერ სხვა პროგრამულ უზრუნველყოფაზე.

მე სრულ ნაწილს ვუთმობ ამომჭრელ პარამეტრებს, რადგან ისინი ძალიან მნიშვნელოვანია ABS ბეჭდვისას, რაც საკმაოდ სახიფათოა დამახინჯების, შემცირების და გატეხვის გამო. PCB- ის დაბეჭდვა ასევე არის სტანდარტული 3D პრინტერების ლიმიტი საჭირო სიზუსტის გამო.

ქვემოთ მე ვაზიარებ პარამეტრებს, რომლებსაც ვიყენებ Creality Slicer– ზე PCB– ების დეტალური დაბეჭდვისთვის. ისინი განსხვავდებიან სტანდარტული პარამეტრებისგან:

• თხელი კედლები და ფენები (საკმარისი დეტალების უზრუნველსაყოფად - ამას შეიძლება დასჭირდეს რამოდენიმე გამეორება თქვენი სასურველი შედეგისთვის, თუ არ ხართ კმაყოფილი ჩემი პარამეტრებით).
• გამოიყენეთ რაფტი. გასაღები არის ბაზაზე, რომელსაც განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიაქციოთ. (მე ვიძლევი მოდელისგან 10 მმ ოფსეტს, რათა თავიდან ავიცილოთ მინიმალური გადახრა ბეჭდვაზე). ასევე, არ არსებობს გამოყოფა რაფტის ხაზებს შორის კარგი მყარი ბაზის მისაღწევად. თუ თქვენ სწორად აიღებთ თქვენს ბაზას, მაშინ ყველაფერი დასრულებულია. თუ ხედავთ, რომ რომელიმე კუთხე იკეცება თქვენს ბაზაზე, თქვენ ნამდვილად განწირული ხართ.
• ნელი სიჩქარე. მე ვიყენებ სტანდარტული სიჩქარის დაახლოებით 1/4 (ეს იძლევა ძაფების კარგ დაგებას და, შესაბამისად, გამყარებას და საერთო ხარისხს).
• ABS ტემპერატურა (საწოლი: 110ºC, საქშენები: 230ºC)
• ვენტილატორი გამორთულია (რეკომენდებულია ტემპერატურის მუდმივი შენარჩუნება ABS– ისთვის).

ნაბიჯი 4: დაბეჭდეთ

დაბოლოს, გაგზავნეთ თქვენი.gode თქვენს პრინტერზე და მიიღეთ თქვენი PCB დამზადებული. რამდენიმე რჩევა, რომელიც უნდა დაიცვათ:

1. დახურეთ თქვენი 3D პრინტერი. დანართი შეინარჩუნებს თქვენს ტემპერატურას ბევრად უფრო სტაბილურად, რაც ძლიერი მოთხოვნაა ABS ბეჭდვისთვის. დარწმუნდით, რომ თქვენ შეინახავთ პროცესორს და კვების ბლოკს შიგთავსის გარეთ, ასევე ძაფის ძაფის გარეთ. თუ თქვენ მოახერხებთ დაბეჭდვას ABS დანართის გარეშე, გთხოვთ გააზიაროთ თქვენი ხრიკი, რადგან მან გამაგიჟა.
2. გაათბეთ პრინტერი ცოტა ხნით. PLA– ზე შეგიძლიათ დაუყოვნებლივ დაბეჭდოთ, მაგრამ ABS– ით ჩემი რჩევაა გაათბოთ ABS პარამეტრებით (საწოლი: 110 ºC, საქშენები: 230 º C) 10-15 წუთის განმავლობაში, ასე რომ თქვენ შექმნით სწორ ატმოსფეროს, სანამ გააგრძელებთ და დაიწყებთ ბეჭდვას.
3. დაბეჭდე ნელა, მაგრამ აუცილებლად. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მე შევამცირე სტანდარტული ბეჭდვის სიჩქარე 1/4 კონფიგურაციის ფაილში. ეს გვიჩვენებს, რომ საკმაოდ ნელია კარგი შედეგის მისაღწევად, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ მართოთ ბეჭდვის სიჩქარე დაბეჭდვისას არხის რეგულირების გზით, თუ გსურთ მისი კიდევ უფრო ოპტიმიზაცია. უბრალოდ გაითვალისწინეთ, რომ მაღალი სიჩქარე გამოიწვევს ძალიან მოულოდნელ მოძრაობებს, რომლებიც არ მოახდენენ ძაფის ეფექტურ ჩაშლას, ან შეიძლება შეჯახდეს ბადეს და შეაწებოს იგი.
4. შექმენით კარგი საფუძველი. ABS– ის გასაღები არის კარგად ფიქსირებული ბაზის მიღწევა. თუ ბაზა ვერ ხერხდება და იშლება, მოდელი გაქრა (იხ. ქვემოთ რამდენიმე კატასტროფული მცდელობა). ზემოთ მოყვანილი რჩევებით (დახურვა, გათბობა და ნელი სიჩქარე) თქვენ უნდა მიიღოთ კარგი ბაზა და კარგი დასრულება. PLA– სგან განსხვავებით, რომელსაც საათობით უყურადღებოდ ვტოვებ, ABS– ს მეტი ყურადღება სჭირდება.
5. იყავით ფხიზლად, განსაკუთრებით დასაწყისში. ზემოაღნიშნულის გამეორებით, მთავარი არის ბაზა. დარწმუნდით, რომ პირველი გარე კონტური კარგად არის დაგებული. ეს გამოიწვევს დანარჩენი პირველი ფენის ადჰეზიას. ზოგჯერ ბოჭკო არ იჭრება მაშინვე ან იჭრება მისი ადგილიდან. თქვენ უნდა შეამჩნიოთ ეს საკმაოდ მალე, რომ შეასწოროთ ბაზის ფირფიტის ნებისმიერი გასწორება ან გაწმენდა. ყოველთვის დააკვირდით გადახრას, თუ ხედავთ, რომ კუთხეები მაღლა იწევს, ისინი საბოლოოდ ამოიწურავენ მთელ ბაზას და გააფუჭებენ მთელ ბეჭდვას. მაშინაც კი, თუ ბაზა ინახება ადგილზე, გადახრა გახდის ამ კუთხეს დეფორმირებულს.

ნაბიჯი 5: მავთული და შედუღება

ახლა დროა ყველაფერი მოვათავსოთ ადგილზე:

1. შეამოწმეთ არხების და ხვრელების დასრულება. სპეციალურად ხვრელები გამოიყენება პრინტერის გამოტოვების ან გადაფარვის მიზნით. გამოიყენეთ სამკერვალო ნემსი, თუ დაგჭირდებათ ზოგიერთი მათგანის გახსნა. რასაკვირველია, თუ თქვენ არ მიიღეთ ბრტყელი ანაბეჭდი გადახრის გამო, ან არ მიგიღიათ ის დეტალი, რასაც ელოდით, ორმაგად შეამოწმეთ პრინტერის პარამეტრები, ან თუნდაც თქვენი 3D მოდელი განზომილებებისთვის.
2. განათავსეთ თქვენი კომპონენტები. მოდულები, რეზისტორები, კონდენსატორები ან led, რომლებსაც აქვთ საკუთარი ქინძისთავები, ადვილად შეიძლება მოთავსდეს. თქვენ შეგიძლიათ ოდნავ მოხრიოთ მათი მავთული, რათა ის არხებში მოხვდეს, ასე რომ უფრო ადვილი იქნება მათი მიბმა მოგვიანებით.
3. დაამატეთ მავთული და შედუღება. გამოიყენეთ ნებისმიერი ქინძისთავები ან მხტუნავები, რომლებიც ჯდება არხში და გაჭერით ისინი სიგრძეში, ასე რომ თქვენ უბრალოდ უნდა შედუღოთ კონკრეტულ შეერთების წერტილებში. ჩვენ არ უნდა დაგვჭირდეს მთლიანი ნივთების შედუღება, თუმცა მე ამას ვაკეთებ მაშინ, როდესაც ყველაფერი არ ანათებს.. ჩემს შემთხვევაში, მე უნდა შევაერთო ESP8266– ის ყველა ქინძისთავები და ეს არის ის, სადაც მთავარი იყო კარგი შედუღების უნარი (რაც მე არ მაქვს). დანარჩენი დაფის გაკეთება საკმაოდ მარტივი იყო.

ნაბიჯი 6: შეამოწმე შენი დაფა

თუ დარწმუნებული ხართ, რომ ყველაფერი კარგად გააკეთეთ, შეაერთეთ იგი.

პროტოტიპისთვის მე ვაწარმოებ ESP8266 Teensy 4 სერიულ კავშირზე.

შიშველ დაფაზე ტესტების გაკეთებისას ჩავტვირთე პროგრამა, რომელიც ადგილობრივ დროს იტვირთებოდა wifi საშუალებით. როგორც ხედავთ, ყველაფერი კარგად მუშაობს. ვიმედოვნებ, რომ თქვენც კარგი შედეგი გქონდათ ამ ტექნიკით.