FoldTronics: 3D objektumok létrehozása integrált elektronikával összecsukható HoneyComb struktúrák használatával: 11 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ebben az oktatóanyagban bemutatjuk a FoldTronics-t, egy 2D-vágáson alapuló gyártási technikát, amely integrálja az elektronikát 3D hajtogatott objektumokba. A fő ötlet az, hogy egy 2D -s lapot vágó plotterrel vágunk és perforálunk, hogy összecsukható legyen 3D -s méhsejt szerkezetbe; hajtogatás előtt a felhasználók a lapra helyezik az elektronikus alkatrészeket és áramköröket.

A gyártási folyamat mindössze néhány percet vesz igénybe, lehetővé téve a felhasználók számára a funkcionális interaktív eszközök gyors prototípusának létrehozását. A kapott tárgyak könnyűek és merevek, így lehetővé teszik a súly- és erőérzékeny alkalmazásokat. A méhsejtek jellegéből adódóan a létrehozott tárgyak laposan összehajthatók egy tengely mentén, és így hatékonyan szállíthatók ebben a kompakt formában.

A papírvágó gépen kívül a következő anyagokra lesz szüksége:

• Átlátszó PET műanyag lap/átlátszó fólia
• Réz ragasztólap/fólia
• Kétoldalas ragasztólap
• Kétoldalas vezető ragasztószalag
• Rendes nagy szalag vagy ragasztó vinil

Lépés: Töltse le a FoldTronics szoftvert

A FoldTronics tervezőeszköze a Rhino3D 3D szerkesztőben, Grasshopper kiterjesztésként valósul meg. A Grasshopper közvetlenül exportálja a rétegeket a méhsejtlemezhez, a szigetelőszalaghoz és a hegy/völgy szerelvényhez. Ezenkívül a huzalozás létrehozásához egy ULP beépülő modult implementáltunk az EAGLE elektronikus tervezőszoftverbe, amely exportálja a huzalozási réteget - ezzel a rétegek halma teljessé válik.

Tervezőeszközünk szoftvere megtalálható a GitHub webhelyen:

Szüksége lesz:

• A legújabb Rhino5 WIP
• Szöcske
• SAS
• Illusztrátor
• Silhouette Stúdió

2. lépés: Eszköztervezés a szoftver használatával

A LED áramkör létrehozásához először egy 3D modellt hozzunk létre a Rhino3D 3D szerkesztőben, amelyhez megvalósítottuk a FoldTronics bővítményt. A 3D modell alapformájának megalkotása után a "konvertálás" gomb megnyomásával méhsejt struktúrává alakítjuk. Amint az algoritmus felosztotta a modellt méhsejt -sejtekre, az eredmény megjelenik a 3D -s nézetben.

Most módosíthatjuk a méhsejt felbontását a mellékelt csúszka segítségével, hogy megtaláljuk a legjobb kompromisszumot a nagyobb felbontás és a cellákban elegendő hely között a LED, az akkumulátor és a cellaközi áramkör csatlakozója között.

A felbontás csúszka egyszerre módosítja az oszlopok számát és a cellák számát, mivel az oszlopok és sorok felbontásának külön -külön történő módosítása miatt a végső alakzat eltérne az eredeti alaktól.

A LED, az akkumulátor és a cellaáramkör-csatlakozó hozzáadásához válassza ki őket a menü alkatrészlistájából, és adja hozzá a megfelelő gombra kattintva. Ez automatikusan létrehozza a kiválasztott elektronikus alkatrész méretét ábrázoló doboz 3D -s modelljét. Most már áthúzhatjuk a LED -et és más elektronikus alkatrészeket egy helyre a 3D -s kötetben. Abban az esetben, ha véletlenül elhelyezünk egy komponenst egy hajtásra vagy egy érvénytelen cellára, akkor automatikusan áthelyezzük a következő érvényes cellába.

1. Importáljon 3D -s modellt az orrszarvúból.
2. Futtassa a "Grasshopper" programot, és nyissa meg a "HoneycombConvert_8.gh" fájlt.
3. Válassza ki a modellt az orrszarvúban, és kattintson a jobb gombbal a brep összetevőre, és kattintson a "Set one brep" gombra a Grasshopper -en.
4. Nyissa meg a Grasshopper View "Távoli vezérlőpultját".
5. Módosítsa a cella szélességét a csúszka segítségével.
6. A "Méhsejt átalakítása" gombra kattintva alakítsa át a modellt méhsejt struktúrává és 2D -s vágási adatokká.
7. Mozgassa az összetevőt (kék színű), és módosítsa a méretet a "komponensek kiválasztása ebből a listából" szerint. (még építés alatt)
8. Az összetevőadatok létrehozása a "komponensek létrehozása" gombra kattintva.
9. A 2D adatok létrehozása a "vágott adatok létrehozása" gombra kattintva.
10. Kivágott vonalak exportálása "kiválasztott objektumokkal" AI fájlként.

3. lépés: Rétegek exportálása a gyártáshoz

Miután befejeztük az elektronikus alkatrészek elhelyezését, megnyomjuk az "exportálás" gombot a rétegek létrehozásához. Exportáláskor a 3D szerkesztő beépülő modul 2D rajzfájlként (. DXF fájlformátumban) hozza létre a gyártási köteg minden rétegét, kivéve azt a réteget, amely a vezetékeket tartalmazza, és amelyeket a folyamat későbbi szakaszában külön hoznak létre.

A hiányzó huzalozási réteg létrehozásához a felhasználók megnyitják a méhsejt szerkezet 2D -s fájlját az EAGLE elektronikus tervezőszoftverben, és végrehajtják az egyéni EAGLE ULP bővítményünket. A beépülő modul a méhsejt mintázatú áramköri lapot generálja, majd minden színes négyzetet visszaalakít egy elektronikus alkatrészké (azaz a LED, az akkumulátor és a cellaközi áramköri csatlakozó). Ha az elektronikus alkatrészek már a lapon vannak, a felhasználók most elkészíthetik a vázlatot. Végül a felhasználók az EAGLE automatikus huzalozási funkciójával létrehozhatják a teljes áramkört a lapon, befejezve az utolsó hiányzó réteget a gyártáshoz.

** Jelenleg az ULP beépülő modul fejlesztés alatt áll. Az alkatrészeket manuálisan kell elhelyezni.

4. lépés: Gyártás, összeszerelés és hajtogatás

Most elkezdhetjük a létrehozott rétegek összeadását. A rétegek elkészítéséhez csak ki kell vágnunk az egyes rétegek 2D rajzát (. DXF fájlformátum) a megfelelő sorrendben a vágó plotter segítségével.

5. lépés: Az alaplap vágása és perforálása

Először behelyezzük az alaplapot (PET műanyag) a vágógépbe, és vágjuk és perforáljuk, hogy létrehozzuk a hegy-, völgy- és résvonalakat, valamint az elektronikus alkatrészek jelölőit. A FoldTronics folyamat csak felülről lyukasztja ki a lapot, és külön vizuális jelölésekkel különböztet meg hegyi és völgyi vonalakat (szaggatott vonalak hegyekhez és szaggatott vonalak völgyekhez), mivel ezeket később ellentétes irányokba kell hajtogatni. Alternatív megoldásként a FoldTronics eljárás mindkét oldalon perforálhatja a lapot, azaz felülről perforálja a hegyeket és alulról a völgyeket, azonban ehhez a lapot újra be kell illeszteni a vágó plotterbe.

Míg az összes rést átvágják, a méhsejt körvonala csak perforált, hogy a főlaphoz csatlakozzon, ami lehetővé teszi számunkra, hogy a következő lépésekben tovább dolgozzuk fel a lapot a vágó plotterrel. Végül azok a területek, ahol az elektronikus alkatrészeket forrasztják, szintén perforáltak, hogy könnyebben kiderüljön, melyik alkatrész hova kerül.

A dokumentumban használt tárgyakhoz 0,1 mm vastagságú PET műanyag lapokat használunk, és vágjuk a lapokat vágó plotterrel (modell: Silhouette Portrait, beállítási vágás: penge 0,2 mm, sebesség 2 cm/s, erő 10, beállítások perforálás: penge 0,2 mm, sebesség 2 cm/s, erő 6).

6. lépés: A vezetékek elhelyezése rézszalaggal

Ezután helyezzünk egy réteg egyoldalú rézszalagot (vastagság: 0,07 mm) a teljes lapra. Helyezzük vissza a lapot a vágó plotterbe a réz felével felfelé, majd futtassuk le a fájlt, hogy kivágjuk a huzalok alakját, amely úgy van konfigurálva, hogy ne vágjon bele az alaplapba (vágási beállítások: penge 0,2 mm, sebesség 2 cm /s, erő 13). Ezt követően lehúzzuk a rézszalagot, amely nem része a vezetékeknek.

7. lépés: Szigetelőlap

Annak érdekében, hogy az alaplemez hajtogatása után ne érjen rövidzárlat a vezetékekhez, ezután szigetelő réteget adunk hozzá. Ehhez helyezzünk egy réteg szabályos, nem vezető szalagot a teljes lapra (vastagság: 0,08 mm). A lapot visszahelyezzük a vágó plotterbe, amely csak azokon a területeken távolítja el a szigetelőszalagot, amelyek huzalvégei vagy elektronikai alkatrészekhez csatlakoznak, vagy új keresztmetszetű áramköri csatlakozónkat használják. A vágási beállításokat használjuk: penge 0,1 mm, sebesség 2 cm/s, erő 4.

8. lépés: Ragassza fel a hegyeket/völgyeket összecsukás után

A következő lépésben egy réteg rendes kétoldalas ragasztószalagot viszünk fel a lapra mind az alján, mind a tetején. A kétoldalas szalagot a méhsejt szerkezetet tartó völgyek és hegyek összekapcsolására használják hajtogatás után (a hegyeket a lapok tetejéről ragasztják, míg a völgyeket alulról). Miután behelyezte a lapot a vágó plotterbe, a kétoldalas szalagot kivágja minden olyan területen, amelyet nem szabad összeragasztani (vágási beállítások: penge 0,2 mm, sebesség 2 cm/s, erő 6). Ezenkívül a ragasztott völgyek/hegyek esetében, amelyek keresztcellás áramköri csatlakozót is tartalmaznak, a vágó plotter kivágja az elektronikus csatlakozásokhoz szükséges területeket. Mindkét oldal vágása után levesszük a maradék kétoldalas szalagot.

9. lépés: Forrasztás

A forrasztás előtti utolsó lépésben most levágjuk a méhsejt mintát, hogy leválaszthassuk a lapról. Ezután forrasztópáka segítségével forrasztjuk a vezetékekre az elektronikus alkatrészeket (LED, akkumulátor). Ha az alkatrészek kicsik és nehezen forraszthatók, akkor forrasztópasztát is használhatunk alternatívaként. Mivel a keresztcellás áramkör csatlakozójának forrasztása nehéz, kétoldalas vezetőszalagot használunk a kapcsolat létrehozásához.

10. lépés: Összecsukás

Most összehajtjuk a méhsejtet.

11. lépés: Gyújtsa fel

Az áramkör készen áll!