3D nyomtatott ABS NYÁK: 6 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Amikor hozzá tudtam kötni a 4 számjegyű-7 szegmenses kijelzőt a Teensy-hez, úgy döntöttem, hogy el kell kezdenem kutatni a PCB-k otthoni előállítását egy egyszerű módon. A hagyományos maratás meglehetősen fárasztó és veszélyes, ezért ezt gyorsan elvetettem. Jó ötlet, hogy láttam olyan 3D nyomtatott táblákat, amelyek vezetőképes festéket adnak hozzá a csatornákhoz, de ez eléggé szabálytalannak tűnik a vezetőképesség szempontjából. Vannak speciális vezetőképes szálak is, amelyeket kettős extrudernyomtatón használhat, de valami alapvető és hatékonyat keresek a standard felszereléshez.

Tehát arra gondoltam, hogy közvetlenül forraszthatok és fektethetek alkatrészeket és csatlakozókat 3D nyomatokra.

Mielőtt elkezdenénk, figyelmeztessük: ABS -el nyomtatunk, mivel a deformáció előtt +200 ° C -ot képes elviselni (így óvatosan forraszthatunk rá). Az ABS -vel történő nyomtatás nem olyan egyszerű, mint a PLA -val, zárt nyomtatóra és sok beállítás kalibrálására van szüksége, de ha ezt jól teszi, az eredmény sokat számít.

A kontextus hozzáfűzése érdekében a példákban egy NYÁK -t készítek az ESP8266 12E wifi kártyához, hogy később könnyen csatlakoztathassam bármi máshoz (végső cél a 4d7seg kijelző).

A NYÁK lehetővé teszi, hogy az összes rendelkezésre álló tűt használjam, míg a legtöbb modul nagyon kevés tartalék csapdal rendelkezik, vagy túl sok olyan kiegészítő funkcióval rendelkezik, amelyeket nem igazán szeretnék (például a NodeMCU).

Kellékek

• NYÁK -tervező szoftver (KiCad itt, ingyenes). Kezdő szint.
• 3D modellező szoftver (Blender itt, ingyenes). Felhasználói szint.
• 3D nyomtató (itt a Creality 3D Ender 3 Pro, körülbelül 200 €). Felhasználói szint.
• Az ABS használatakor erősen ajánlott a nyomtató burkolata. - Mielőtt folytatná ezt az utasítást, győződjön meg arról, hogy sikeresen ki tudja nyomtatni az ABS -t.
• ABS szál (Smartfil ABS, kb. 20 €/kg). 3-15 gramm PCB-nként.
• Varrótű (csak anyától szerezzen be). A méret az alkatrészek csapjainak átmérőjétől függ. Általában 0,5 mm vagy 1 mm átmérőjű.
• Ónforrasztó és hegesztő (kb. 15 € a helyi boltból). Plusz minden hegesztésre alkalmas tartozék: hegesztőtartó, lámpa, tábla, csipesz, védőszemüveg, maszk… a tartozékok a felhasználó dolga, csak győződjön meg arról, hogy kényelmesen és biztonságban érzi magát a kézműves munka során!
• Sok türelem, kreatív, készenléti elme és jó alap (próbálja meg a google-t és sokat tanulni, mielőtt kézbe veszi).

1. lépés: Prototípus és vázlat

Hacsak nem valaki más vázlatát követi, akkor az elektromos áramkört a gyártó előírásainak megfelelően kell felépítenie. Teszteljen egy prototípus áramkört, és ha már működik, rajzolja le az összes csatlakozást és alkatrészt.

Miután elkészült a vázlat, és jól ismeri az áramkört, részletezze azt az előnyben részesített EDA szoftverben. Ez segít optimalizálni és ellenőrizni a tervezést.

Rajzolja fel a sematikus rajzát, és használja ezt útmutatóként a NYÁK -tervezéshez. Az EDA szoftver, mint például az Eagle vagy a KiCad, lehetővé teszi, hogy hozzáadja a specifikus alkatrészeket, valós referenciákkal és méretekkel, így pontosan köré tervezheti elektromos áramkörét.

KiCad -ot használok, amely ingyenes és elég könnyen érthető kezdőként. Csak annyit tudok, hogy Brian Benchoffnak (https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in…) és néhány kapcsolódó bejegyzésnek köszönhetem, ezért kövesse az irányelveit, hogy szép PCB-s kialakítást kapjon.

Ebben a részben a képek a következőkre vonatkoznak:

• Tesztelje az ESP8266 prototípusát és egy 4 számjegyű, 7 szegmenses kijelzőt (egy Teensy 4 -hez csatolva).
• Referencia kapcsolási rajz egy ESP8266 12E wifi kártyához.
• KiCad vázlat egy 4 számjegyű, 7 szegmenses kijelzőhöz, amely az ESP8266 -on keresztül működik, és egy feszültségosztó (ez a végső célom).
• KiCad NYÁK tervezési kimenet.

2. lépés: 3D modell

Miután megkapta a nyomtatott nyomtatott áramköri lapot, valósághűbbé kell tennie a 3D modellező szoftverben. Ez előkészíti a fájlt a 3D nyomtatóhoz is. Így csinálom a Blenderben:

1. Hozzon létre egy síkhálót, és adja hozzá a NYÁK -tervezési képet. Győződjön meg arról, hogy a méretarányos és a méretek reálisak, mivel ez "nyomkövető papírként" szolgál.

2. Hozzon létre egyszerűsített alkatrészeket, különös figyelmet fordítva a PCB -hez csatlakozó PIN -k pontos helyére és méretére. Szerezze be a gyártó specifikációit online, vagy mérje meg őket, hogy kellően pontos legyen. Vegye figyelembe néhány szabványos fényezést, amelyeket referenciaként használhat:

   1. A táblákhoz használjon síkokat. Egyoldalas NYÁK -hoz 1,5 mm vastagságot használok, ennél vékonyabbnak nem kaptam jó részletet nyomtatáskor (ez a nyomtató beállításaitól és képességeitől is függ, de erről később lesz szó). Kétoldalas NYÁK -hoz 2,5 mm vastagságot használtam.
   2. A csapoknál legalább 1 mm átmérőjű hengereket használjon, hogy a nyomtató rögzítse.

   3. A csatornákhoz legalább 1,2 mm széles kockákat használjon. Csak kinyomja az arcokat, hogy elérje csatornáit.

3. Keresse meg az alkatrészeket a NYÁK -tervezésnek megfelelően. Ha az összetevői elég realisztikusak, akkor ezzel ellenőrizheti az ütközéseket, de mindig hagyjon további helyet minden elem körül.
4. Kövesse nyomon az elektromos áramkört. Helyezzen kockahálót az első csap helyére. Ezután szerkesztési módban préselje ki az arcokat egyenes vonalban a tervezést követve. Ismét legyünk egyszerűek, használjunk 90º -os vonalakat, és használjunk annyi csatornát, amennyit gondolunk. Ezenkívül hagyjon legalább 0,8 mm távolságot a falak között, különben a nyomtatás során elmaradnak. Az alábbi 1. kép néhány módosított útvonalat mutat be a valós méretekkel történő modellezés után, mivel az ideális útvonal túl vékony volt ahhoz, hogy lehetővé váljon.
5. Hozza létre a PCB -t egy lapos kocka hozzáadásával (halvány, mint fent).
6. Gravírozza csatornáit és lyukait a táblán logikai módosítók hozzáadásával a PCB objektumhoz. Ez le fogja vágni a tábla azon részét, amely metszi a logikai módosító cél objektumát.

A 3. és 4. kép az ESP8266 kártya végeredményét mutatja (3D -s modell a 2. képen).

Ezt követően látnia kell a nyomtatott áramköri lap 3D -s nyomtatását.

Az utolsó lépés a modell megfelelő exportálása.

1. Győződjön meg arról, hogy az összes oldal kifelé mutat ("Szerkesztési mód - Összes kiválasztása", majd "Háló - Normál - Újraszámítás kívül").
2. Győződjön meg arról, hogy mindegyik egyedi arc ("Szerkesztési mód-Válassza ki az összeset", majd az "Él-Él felosztása").-Ha elhagyja ezt a két lépést, hiányzó részleteket találhat a Szeletelő szoftverben.-
3. Exportálás. STL -ként ("Csak kiválasztás", ha csak a végső NYÁK -ot kívánja exportálni, és "Jelenet egységei", hogy megőrizze a dolgok skáláját).

3. lépés: Szeletelő szoftver

A 3D nyomtatók általában "szeletelő" szoftvert biztosítanak a 3D modellek feldolgozásához (.stl vagy más formátumban), és kiszámítják a nyomtatáshoz szükséges útvonalat (általában.gcode formátumban). Creality Ender 3 -as gépem van, és nem léptem át a mellékelt Creality Slicer készülékről, de ezeket a beállításokat bármilyen más szoftverre is alkalmazhatja.

Egy teljes részt szentelek a szeletelő beállításainak, mivel ezek nagyon fontosak az ABS nyomtatásakor, ami elég bonyolult a vetemedés, a zsugorodás és a repedés miatt. A nyomtatott áramköri lap nyomtatása szintén a szabványos 3D nyomtatók határain belül van a szükséges pontosság miatt.

Az alábbiakban megosztom azokat a beállításokat, amelyeket a Creality Slicer -n használok a PCB -k részletes ABS nyomtatásához. Ezek eltérnek a standard beállításoktól:

• Vékony falak és rétegek (a kellő részletesség érdekében - szükség lehet néhány ismétlésre a kívánt eredmény eléréséhez, hacsak nem elégedett a beállításaimmal).
• Használjon tutajt. A kulcs az alapon van, erre különös gondot kell fordítani. (10 mm -es eltolást engedélyezek a modelltől, hogy elkerüljem a nyomtatás minimális deformálódását). Ezenkívül nincsenek elválasztások a tutajvonalak között a jó szilárd alap elérése érdekében. Ha jól látja az alapját, akkor minden kész. Ha látja, hogy a sarkok összecsukódnak a bázisban, akkor biztosan el van ítélve.
• Lassú sebesség. A szabványos fordulatszám körülbelül 1/4 -ét használom (ez lehetővé teszi az izzószálak jó lerakását és ezáltal a ragasztást és az általános minőséget).
• ABS hőmérséklet (ágy: 110ºC, fúvóka: 230ºC)
• A ventilátor le van tiltva (ajánlott az ABS hőmérsékletének állandó tartása).

4. lépés: Nyomtasson

Végül küldje el.gcode kódját a nyomtatóhoz, és készítse el a nyomtatott áramköri lapját. Néhány tipp, amelyet követnie kell:

1. Tegye be a 3D nyomtatót. A burkolat sokkal stabilabban tartja a hőmérsékletet, ami erős követelmény az ABS nyomtatáshoz. Győződjön meg arról, hogy a CPU -t és a tápegységet a házon kívül tartja, valamint az izzószálat. Ha sikerül burkolat nélkül kinyomtatni az ABS -t, ossza meg trükkjét, mert megőrült.
2. Előmelegítse a nyomtatót egy ideig. A PLA-n azonnal nyomtathat, de az ABS esetében azt tanácsolom, hogy előmelegítsen az ABS beállításokkal (ágy: 110ºC, fúvóka: 230ºC) 10-15 percig, hogy megfelelő légkört teremtsen, mielőtt folytathatja a nyomtatást.
3. Nyomtasson lassan, de biztosan. Amint azt korábban említettük, a szabványos nyomtatási sebességet 1/4 -re csökkentettem a konfigurációs fájlban. Ez elég lassúnak tűnik ahhoz, hogy jó eredményt érjen el, de nyomtatás közben szabályozhatja a nyomtatási sebességet az előtolás szabályozásával, ha egy kicsit jobban szeretné optimalizálni. Csak vegye figyelembe, hogy a nagy sebesség nagyon hirtelen mozdulatokhoz vezet, amelyek nem fektetik le hatékonyan az izzószálat, vagy ütközhetnek a hálóval, és kibonthatják azt.
4. Építs jó alapot. Az ABS kulcsa a jól rögzített alap elérése. Ha az alap meghibásodik és feloldódik, a modell eltűnt (lásd alább néhány katasztrofális kísérletet). A fenti tippekkel (burkolás, előmelegítés és lassú sebesség) jó alapot és jó befejezést kell kapnia. De ellentétben a PLA -val, amelyet órákig felügyelet nélkül hagyok, az ABS -nek nagyobb figyelmet kell fordítania.
5. Legyen óvatos, különösen az elején. A fentieket ismételve a kulcs az alap. Győződjön meg arról, hogy az első külső kontúr jól van elhelyezve. Ez elősegíti az első réteg tapadásának többi részét. Néha az izzószál nem ragad meg azonnal, vagy elhúzza a helyéről. Ezt elég hamar észre kell vennie, hogy kijavítsa az alaplemez szintezését vagy tisztítását. Mindig figyeljen a vetemedésre, ha látja, hogy emelkednek a sarkok, akkor valószínűleg az egész alap leválasztása és az egész nyomat elrontása lesz a vége. Még akkor is, ha az alap a helyén marad, a vetemedés deformálja ezt a sarkot.

5. lépés: Huzal és forrasztás

Most itt az ideje, hogy mindent a helyére tegyünk:

1. Ellenőrizze a csatornák és lyukak felületét. A nyomtató speciális lyukakat hagyhat ki vagy fedhet be. Használjon varrótűt, ha ezek közül néhányat újra ki kell nyitnia. Természetesen, ha a vetemedés miatt nem kapott sima nyomtatást, vagy nem a várt részletet kapta meg, ellenőrizze újra a nyomtató beállításait, vagy akár a 3D -s modelljét is.
2. Helyezze el az alkatrészeket. A saját csapokkal rendelkező modulok, ellenállások, kondenzátorok vagy LED -ek könnyen elhelyezhetők. Enyhén meghajlíthatja saját vezetékét, hogy bejusson a csatornákba, így később könnyebb felkötni őket.
3. Adjon hozzá vezetéket és forrasztást. Használjon bármilyen csavart vagy áthidalót, amelyek illeszkednek a csatornába, és vágja őket hosszasan, így csak forrasztani kell bizonyos csomópontokban. Nem kell forrasztanunk az egészet, bár hajlamos vagyok rá, amikor nem világít a helyzet. Az én esetemben az ESP8266 összes érintkezőjét be kellett vezetnem, és ez volt a legfontosabb, hogy jó forrasztási készség (amit én nem). A tábla többi része meglehetősen egyszerű volt.

6. lépés: Tesztelje a táblát

Ha biztos abban, hogy mindent jól csinált, csatlakoztassa.

A prototípus készítéséhez az ESP8266 -ot futtatom a Teensy 4 soros kapcsolaton.

Miközben a teszteket a csupasz táblán végeztem, betöltöttem egy programot, amely helyi időt töltött be a wifin keresztül. Mint látható, minden jól működött. Remélem, ezzel a technikával is jó eredményeket értek el.