FoldTronics: 3D ობიექტების შექმნა ინტეგრირებული ელექტრონიკით დასაკეცი თაფლის გამოყენებით Comb სტრუქტურები: 11 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ამ გაკვეთილში ჩვენ წარმოგიდგენთ FoldTronics- ს, 2D ჭრის საფუძველზე დამზადებულ ტექნიკას ელექტრონიკის ინტეგრირებაზე 3D დაკეცილ ობიექტებში. მთავარი იდეა არის 2D ფურცლის მოჭრა და პერფორაცია ჭრის პლოტერის გამოყენებით, რათა ის დასაკეცი იყოს 3D თაფლის სტრუქტურაში; დასაკეცი, მომხმარებლები განათავსებენ ელექტრონულ კომპონენტებს და სქემას ფურცელზე.

დამზადების პროცესს მხოლოდ რამდენიმე წუთი სჭირდება, რაც მომხმარებლებს საშუალებას აძლევს სწრაფად მოახდინონ ფუნქციური ინტერაქტიული მოწყობილობების პროტოტიპი. შედეგად მიღებული ობიექტები არის მსუბუქი და ხისტი, რითაც იძლევა წონის მგრძნობიარე და ძალის მიმართ მგრძნობიარე პროგრამებს. თაფლისებრთა ბუნებიდან გამომდინარე, შექმნილი საგნები შეიძლება დაიკეცოს ბრტყელი ერთი ღერძის გასწვრივ და ამგვარად მათი ეფექტურად ტრანსპორტირება მოხდეს ამ კომპაქტური ფორმის ფაქტორში.

ქაღალდის საჭრელი აპარატის გარდა, დაგჭირდებათ შემდეგი მასალები:

• გამჭვირვალე PET პლასტიკური ფურცელი/გამჭვირვალე ფილმი
• სპილენძის წებოვანი ფურცელი/კილიტა
• ორმხრივი წებოვანი ფურცელი
• ორმხრივი წებოვანი გამტარი ლენტი
• რეგულარული დიდი ფირზე ან წებოვანი ვინილის

ნაბიჯი 1: ჩამოტვირთეთ FoldTronics პროგრამული უზრუნველყოფა

FoldTronics– ის დიზაინის ინსტრუმენტი განხორციელებულია 3D რედაქტორში Rhino3D, როგორც Grasshopper გაფართოება. Grasshopper პირდაპირ ექსპორტს ფენებს თაფლის ფურცლის, საიზოლაციო ლენტისა და მთის/ხეობის შეკრებისთვის. გარდა ამისა, გაყვანილობის შესაქმნელად, ჩვენ განვახორციელეთ ULP მოდული ელექტრონული დიზაინის პროგრამული უზრუნველყოფის EAGLE- ზე, რომელიც ახდენს გაყვანილობის ფენის ექსპორტს - ფენების დასტის დასრულებას.

ჩვენი დიზაინის ინსტრუმენტის პროგრამული უზრუნველყოფა შეგიძლიათ იხილოთ GitHub– ზე:

თქვენ დაგჭირდებათ:

• უახლესი Rhino5 WIP
• ბალახი
• არწივი
• ილუსტრატორი
• სილუეტის სტუდია

ნაბიჯი 2: მოწყობილობის დიზაინი პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით

LED სქემის შესაქმნელად, ჩვენ ვიწყებთ 3D მოდელის შექმნას 3D რედაქტორში Rhino3D, რომლისთვისაც ჩვენ განვახორციელეთ ჩვენი FoldTronics მოდული. 3D მოდელის ძირითადი ფორმის შექმნის შემდეგ, ჩვენ ვაქცევთ მას თაფლის სტრუქტურაში ღილაკზე "კონვერტაციის" დაჭერით. როგორც კი ალგორითმი გაყოფს მოდელს თაფლის უჯრედებში, შედეგი ნაჩვენებია 3D ხედში.

ახლა ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ თაფლის გარჩევადობა მოცემული სლაიდერის გამოყენებით, რათა ვიპოვოთ საუკეთესო კომპრომისი უფრო მაღალ გარჩევადობასა და უჯრედებში საკმარისი სივრცის მქონე LED- ის, ბატარეის და უჯრედული მიკროსქემის კონექტორის შესანახად.

რეზოლუციის სლაიდერი ცვლის როგორც სვეტების რაოდენობას, ასევე უჯრედების რაოდენობას ერთდროულად, რადგან სვეტებისა და სტრიქონების გარჩევადობის ცალკე შეცვლა გამოიწვევს საბოლოო ფორმის განსხვავებას ორიგინალური ფორმისგან.

LED, ბატარეის და უჯრედული წრიული კონექტორის დასამატებლად, ჩვენ ვირჩევთ მათ მენიუდან კომპონენტების სიიდან და ვამატებთ მათ შესაბამის ღილაკზე დაჭერით. ეს ავტომატურად ქმნის ყუთის 3D მოდელს, რომელიც წარმოადგენს შერჩეული ელექტრონული კომპონენტის ზომას. ჩვენ ახლა შეგვიძლია გადავიტანოთ LED და სხვა ელექტრონული კომპონენტები 3D მოცულობის ადგილას. იმ შემთხვევაში, თუ ჩვენ შემთხვევით მოვათავსებთ კომპონენტს დასაკეცი ან არასაკმარისი უჯრედში, ის ავტომატურად გადადის შემდეგ მოქმედ უჯრედში.

1. შემოიტანეთ 3D მოდელი მარტორქაში.
2. გაუშვით "Grasshopper" და გახსენით "HoneycombConvert_8.gh".
3. შეარჩიეთ მოდელი მარტორქაში და დააწკაპუნეთ მარჯვენა ღილაკით brep კომპონენტზე და "Set one brep" on Grasshopper.
4. გახსენით "დისტანციური მართვის პანელი" Grasshopper- ის ხედიდან.
5. შეცვალეთ უჯრედის სიგანე სლაიდერის გამოყენებით.
6. გადააკეთეთ მოდელი თაფლის სტრუქტურაში და 2D მოჭრილი მონაცემები "თაფლის კონვერტაციის" დაჭერით.
7. ამოძრავეთ კომპონენტი (ლურჯი ფერი) და შეცვალეთ ზომა "ამ სიიდან კომპონენტების არჩევით". (ჯერ კიდევ მშენებლობა)
8. კომპონენტის მონაცემების შექმნა "კომპონენტების შექმნაზე" დაჭერით.
9. 2D მონაცემების შექმნა "დაჭრილი მონაცემების შექმნა" დაჭერით.
10. გაჭრილი ხაზების ექსპორტი "შერჩეული ობიექტებით", როგორც AI ფაილი.

ნაბიჯი 3: წარმოების ფენების ექსპორტი

მას შემდეგ რაც დავასრულებთ ელექტრონული კომპონენტების განთავსებას, ჩვენ ვაჭერთ ღილაკს "ექსპორტი", რათა შეიქმნას ფენები წარმოებისთვის. ექსპორტზე, 3D რედაქტორის მოდული ქმნის წარმოების დასტის ყველა ფენას, როგორც 2D ნახატის ფაილს (. DXF ფაილის ფორმატი) გარდა ფენისა, რომელიც შეიცავს გაყვანილობას, რომელიც ცალკე შეიქმნება შემდგომ ეტაპზე.

გაყვანილობის დაკარგული ფენის შესაქმნელად, მომხმარებლები ხსნიან თაფლის სტრუქტურის 2D ფაილს ელექტრონული დიზაინის პროგრამულ უზრუნველყოფაში EAGLE და ასრულებენ ჩვენს პერსონალურ EAGLE ULP მოდულს. მოდული ქმნის სქემის დაფას თაფლის უჯრედის ზომით და შემდეგ გარდაქმნის თითოეულ ფერად კვადრატს ელექტრონულ კომპონენტად (ანუ LED, ბატარეის და უჯრედის წრიული კონექტორი). ელექტრონული კომპონენტებით, რომლებიც უკვე ფურცელზეა, მომხმარებლებს შეუძლიათ შექმნან სქემატური სქემა. დაბოლოს, მომხმარებლებს შეუძლიათ გამოიყენონ EAGLE– ის ავტომატური გაყვანილობის ფუნქცია, რათა შექმნან ფურცელზე სრული სქემა, რომელიც დაამთავრებს ბოლო დაკარგული ფენას წარმოებისთვის.

** ამჟამად, ULP მოდული მშენებლობის პროცესშია. თქვენ უნდა დააყენოთ კომპონენტები ხელით.

ნაბიჯი 4: დამზადება, შეკრება და დასაკეცი

ახლა ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ გენერირებული ფენების ერთად დამატება. ფენების შესაქმნელად, ჩვენ მხოლოდ უნდა დავჭრათ თითოეული ფენის 2D ნახაზი (. DXF ფაილის ფორმატი) სწორი თანმიმდევრობით ჭრის პლოტერის გამოყენებით.

ნაბიჯი 5: ბაზის ფურცლის მოჭრა და პერფორაცია

ჩვენ პირველად ჩავსვამთ საბაზისო ფურცელს (PET პლასტმასი) საჭრელში და ვჭრით და ვჭრით მას მთის, ხეობისა და ნაპრალის ხაზების შესაქმნელად, ასევე ელექტრონული კომპონენტების მარკერები. FoldTronics- ის პროცესი მხოლოდ ფურცელს ზემოდან ამოფრქვევს და განასხვავებს მთისა და ხეობის ხაზებს ცალკეული ვიზუალური აღნიშვნების გამოყენებით (მთების წერტილოვანი ხაზები და ხეობების გაშლილი ხაზები), ვინაიდან ისინი შემდგომში საპირისპირო მიმართულებით გადაკეტვას მოითხოვენ. ალტერნატიულად, FoldTronics– ის პროცესს ასევე შეუძლია ფურცლის პერფორაცია ორივე მხრიდან, ანუ მთები ზემოდან და ხეობები ქვემოდან, თუმცა, ეს მოითხოვს ფურცლის ხელახლა ჩასმას საჭრელ ჭურჭელში.

მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ნაპრალი გაჭრილია, თაფლის ფილის მონახაზი მხოლოდ პერფორირებულია იმისათვის, რომ იგი დარჩეს მთავარ ფურცელთან დაკავშირებული, რაც საშუალებას გვაძლევს შემდგომ საფეხურზე დავამუშაოთ ფურცელი საჭრელი პლოტერით. დაბოლოს, ის ადგილები, სადაც ელექტრონული კომპონენტები შედუღდება, ასევე პერფორირებულია, რათა გაადვილდეს იმის გარკვევა, თუ რომელი კომპონენტი სად მიდის.

ამ ნაშრომში გამოყენებული ობიექტებისთვის ჩვენ ვიყენებთ PET პლასტმასის ფურცლებს, სისქე 0.1 მმ და ფურცლებს ვჭრით ჭრის პლოტერით (მოდელი: სილუეტის პორტრეტი, პარამეტრების ჭრა: დანა 0.2 მმ, სიჩქარე 2 სმ/წმ, ძალა 10, პარამეტრები პერფორაცია: დანა 0.2 მმ, სიჩქარე 2 სმ/წმ, ძალა 6).

ნაბიჯი 6: გაყვანილობის დაყენება სპილენძის ლენტით

შემდეგი, ჩვენ ვდებთ ცალმხრივი სპილენძის ფირის ფენას (სისქე: 0.07 მმ) მთელ ფურცელზე. ჩვენ ფურცელს ვუბრუნებთ საჭრელ ჭურჭელში სპილენძის მხარეს ზემოთ, შემდეგ ვასრულებთ ფაილს მავთულხლართების ფორმის ამოსაკვეთად, რომელიც კონფიგურირებულია ისე, რომ არ მოხდეს ფურცლის ძირი (ჭრის პარამეტრები: დანა 0.2 მმ, სიჩქარე 2 სმ /წ, ძალა 13). ამის შემდეგ, ჩვენ ვხსნით სპილენძის ლენტს, რომელიც არ არის გაყვანილობის ნაწილი.

ნაბიჯი 7: საიზოლაციო ფურცელი

იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული მოკლე ჩართვა მავთულხლართებისაგან საბაზისო ფურცლის დასაკეცი შემდეგ, ჩვენ შემდეგ ვამატებთ საიზოლაციო ფენას. ამისათვის ჩვენ ვათავსებთ რეგულარული არაგამტარ ფირის ფენას მთელ ფურცელზე (სისქე: 0.08 მმ). ჩვენ ფურცელს ვუბრუნებთ საჭრელ ჭურჭელში, რომელიც ხსნის საიზოლაციო ლენტს მხოლოდ იმ უბნებში, რომლებსაც აქვთ მავთულის ბოლოები, რომლებიც ან იქნება დაკავშირებული ელექტრონულ კომპონენტებთან, ან გამოიყენებს ჩვენს ახალ უჯრედულ წრიულ კონექტორს. ჩვენ ვიყენებთ ჭრის პარამეტრებს: დანა 0.1 მმ, სიჩქარე 2 სმ/წმ, ძალა 4.

ნაბიჯი 8: წებოვანი მთები/ხეობები დასაკეცი შემდეგ

მომდევნო ეტაპზე, ჩვენ ვრცელდება რეგულარული ორმხრივი ლენტის ფენა ფურცელზე, როგორც მის ქვედა, ასევე მის ზედა ნაწილზე. ორმხრივი ლენტი გამოიყენება ხეობებისა და მთების დასაკავშირებლად, რომლებიც თაფლისებრ სტრუქტურას ერთმანეთთან აკავშირებენ დასაკეცი შემდეგ (მთები იწებება ფურცლების ზემოდან, ხოლო ხეობები იწებება ქვემოდან). ფურცლის ჭრის ჭურჭელში ჩასმის შემდეგ, ორმხრივი ლენტი იჭრება ყველა იმ ადგილას, სადაც ერთმანეთთან არ არის შეკრული (ჭრის პარამეტრები: დანა 0.2 მმ, სიჩქარე 2 სმ/წმ, ძალა 6). გარდა ამისა, ჩაწერილი ხეობებისთვის/მთებისთვის, რომლებიც ასევე ატარებენ უჯრედშორისი წრიულ კონექტორს, საჭრელი პლოტერი ამოჭრის ელექტრონულ კავშირებზე საჭირო ადგილებს. ორივე მხარის გაჭრის შემდეგ, ჩვენ ვაცილებთ დარჩენილი ორმხრივი ლენტიდან.

ნაბიჯი 9: შედუღება

შედუღებამდე ბოლო საფეხურზე, ჩვენ ახლა შევწყვიტეთ თაფლის ფორმის ნიმუში, რათა გამოვყოთ იგი ფურცლიდან. შემდეგი, ჩვენ ვასხამთ ელექტრონულ კომპონენტებს (LED, ბატარეა) მავთულხლართებზე soldering რკინის გამოყენებით. თუ კომპონენტები მცირეა და ძნელად შესადუღებელი, ჩვენ ასევე შეგვიძლია გამოვიყენოთ გამდნარი პასტა, როგორც ალტერნატივა. ვინაიდან ძნელია ჯვარი უჯრედის წრიული კონექტორის შედუღება, ჩვენ ვიყენებთ ორმხრივ გამტარ ფირს კავშირის შესაქმნელად.

ნაბიჯი 10: დასაკეცი

ჩვენ ახლა ერთად ვკეცავთ თაფლის ბუდეს.

ნაბიჯი 11: გაანათეთ

თქვენი წრე მზად არის!