FoldTronics: 3D objektu izveide, izmantojot integrētu elektroniku, izmantojot salokāmās HoneyComb struktūras: 11 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šajā apmācībā mēs iepazīstinām ar FoldTronics-2D griešanas ražošanas paņēmienu, lai integrētu elektroniku 3D salocītos objektos. Galvenā ideja ir griezt un perforēt 2D loksni, izmantojot griešanas ploteri, lai padarītu to salokāmu 3D šūnveida struktūrā; pirms locīšanas lietotāji novieto elektroniskos komponentus un shēmas uz lapas.

Izgatavošanas process aizņem tikai dažas minūtes, ļaujot lietotājiem ātri izveidot funkcionālu interaktīvo ierīču prototipus. Rezultātā iegūtie priekšmeti ir viegli un stingri, tādējādi ļaujot izmantot svarus un spēkus. Šūnveida īpatnību dēļ izveidotos priekšmetus var salocīt pa vienu asi un tādējādi efektīvi transportēt šajā kompaktajā formā.

Papildus papīra griešanas mašīnai jums būs nepieciešami šādi materiāli:

• Skaidra PET plastmasas loksne/caurspīdīga plēve
• Vara līmplēve/folija
• Divpusēja līmplēve
• Divpusēja līmējoša vadoša lente
• Regulāra liela lente vai līmējošs vinils

1. darbība: lejupielādējiet FoldTronics programmatūru

FoldTronics dizaina rīks ir ieviests 3D redaktorā Rhino3D kā Grasshopper paplašinājums. Sienāzis tieši eksportē šūnveida loksnes, izolācijas lentes un kalnu/ielejas slāņu slāņus. Turklāt, lai izveidotu vadu, mēs ieviesām ULP spraudni elektroniskās projektēšanas programmatūrai EAGLE, kas eksportē elektroinstalācijas slāni, padarot slāņu kaudzi pabeigtu.

Mūsu dizaina rīka programmatūru var atrast vietnē GitHub:

Jums būs nepieciešams:

• Jaunākais Rhino5 WIP
• Sienāzis
• ĒRGLIS
• Ilustrators
• Silueta studija

2. darbība. Ierīces projektēšana, izmantojot programmatūru

Lai izveidotu LED shēmu, mēs vispirms izveidojam 3D modeli 3D redaktorā Rhino3D, kuram mēs ieviesām savu FoldTronics spraudni. Pēc 3D modeļa pamatformas izveidošanas mēs to pārvēršam šūnveida struktūrā, nospiežot pogu "konvertēt". Tiklīdz algoritms sadalīja modeli šūnveida šūnās, rezultāts tiek parādīts 3D skatā.

Tagad mēs varam mainīt šūnveida izšķirtspēju, izmantojot pievienoto slīdni, lai atrastu labāko kompromisu starp augstāku izšķirtspēju un kam ir pietiekami daudz vietas šūnās, lai ievietotu gaismas diodi, akumulatoru un šķērsšūnu ķēdes savienotāju.

Izšķirtspējas slīdnis vienlaicīgi maina gan kolonnu skaitu, gan šūnu skaitu, jo, mainot izšķirtspēju kolonnām un rindām atsevišķi, gala forma atšķirsies no sākotnējās formas.

Lai pievienotu gaismas diodes, akumulatora un vairāku šūnu ķēdes savienotāju, mēs tos izvēlamies no izvēlnes komponentu saraksta un pievienojam, noklikšķinot uz attiecīgās pogas. Tas automātiski izveido kastes 3D modeli, kas attēlo atlasītās elektroniskās sastāvdaļas izmēru. Tagad mēs varam vilkt gaismas diodi un citus elektroniskos komponentus uz vietu 3D apjomā. Gadījumā, ja nejauši ievietojam komponentu locījumā vai nederīgā šūnā, tas tiek automātiski pārvietots uz nākamo derīgo šūnu.

1. Importējiet 3D modeli degunradzī.
2. Palaidiet "Grasshopper" un atveriet "HoneycombConvert_8.gh".
3. Rhinoceros izvēlieties modeli un Grasshopper ar peles labo pogu noklikšķiniet uz brep komponentes un "Set one brep".
4. Atveriet Grasshopper skata attālo vadības paneli.
5. Mainiet šūnas platumu, izmantojot slīdni.
6. Pārveidojiet modeli šūnveida struktūrā un 2D griezuma datus, noklikšķinot uz "Pārvērst šūnveida šūnu".
7. Pārvietojiet komponentu (zilā krāsā) un mainiet izmēru, atlasot komponentus no šī saraksta. (vēl būvniecība)
8. Komponenta datu izveide, noklikšķinot uz "izveidot komponentus".
9. 2D datu izveide, noklikšķinot uz "izveidot izgrieztus datus".
10. Eksportēt griezuma līnijas ar "atlasītajiem objektiem" kā AI failu.

3. darbība. Izgatavošanas slāņu eksportēšana

Kad esam pabeiguši elektronisko komponentu ievietošanu, mēs nospiedām pogu "eksportēt", lai ģenerētu slāņus izgatavošanai. Eksportējot, 3D redaktora spraudnis visus ražošanas kaudzes slāņus izveido kā 2D rasējumu failus (. DXF faila formāts), izņemot slāni, kurā ir instalācija, kas vēlāk tiks izveidota atsevišķi.

Lai ģenerētu trūkstošo vadu slāni, lietotāji elektroniskajā projektēšanas programmatūrā EAGLE atver šūnveida struktūras 2D failu un izpilda mūsu pielāgoto EAGLE ULP spraudni. Spraudnis ģenerē shēmas plati šūnveida modeļa izmērā un pēc tam katru krāsaino kvadrātu pārvērš elektroniskā komponentā (t.i., gaismas diodes, akumulatora un starpšūnu ķēdes savienotājā). Ja elektroniskie komponenti jau ir uz lapas, lietotāji tagad var izveidot shematisku shēmu. Visbeidzot, lietotāji var izmantot EAGLE automātiskās elektroinstalācijas funkciju, lai izveidotu pilnu shēmu uz lapas, pabeidzot pēdējo trūkstošo slāni izgatavošanai.

** Pašlaik tiek veidots ULP spraudnis. Komponenti ir jānovieto manuāli.

4. solis: izgatavošana, salikšana un salocīšana

Tagad mēs varam sākt pievienot ģenerētos slāņus kopā. Lai izgatavotu slāņus, mums tikai jāizgriež katra slāņa 2D zīmējums (. DXF faila formāts) pareizajā secībā, izmantojot griešanas ploteri.

5. solis: pamatnes loksnes griešana un perforēšana

Vispirms griezējā ievietojam pamatloksni (PET plastmasu) un sagriežam un perforējam, lai izveidotu kalnu, ieleju un šķēlumu līnijas, kā arī elektronisko komponentu marķierus. FoldTronics process tikai perforē lapu no augšas un atšķir kalnu un ieleju līnijas, izmantojot atsevišķus vizuālos apzīmējumus (punktētas līnijas kalniem pret punktētām līnijām ielejām), jo vēlāk tās ir nepieciešams salocīt pretējos virzienos. Alternatīvi, FoldTronics process var arī perforēt loksni no abām pusēm, t.i., perforēt kalnus no augšas un ielejas no apakšas, tomēr tam ir nepieciešams atkārtoti ievietot lapu griešanas ploterī.

Kamēr visas spraugas ir izgrieztas, šūnveida kontūra ir tikai perforēta, lai tā būtu savienota ar galveno loksni, kas ļauj mums tālāk apstrādāt lapu ar griešanas ploteri turpmākajās darbībās. Visbeidzot, vietas, kur tiks pielodēti elektroniskie komponenti, ir arī perforētas, lai būtu vieglāk noskaidrot, kura sastāvdaļa kur nonāk.

Šajā rakstā izmantotajiem objektiem mēs izmantojam PET plastmasas loksnes, biezums 0,1 mm, un loksnes sagriežam ar griešanas ploteri (modelis: silueta portrets, iestatījumu griešana: asmens 0,2 mm, ātrums 2 cm/s, spēks 10, iestatījumi perforēšana: asmens 0,2 mm, ātrums 2 cm/s, spēks 6).

6. darbība: elektroinstalācijas ievietošana ar vara lenti

Tālāk visā loksnē mēs ievietojam vienpusējas vara lentes slāni (biezums: 0,07 mm). Mēs ievietojam lapu atpakaļ griešanas ploterī ar vara pusi uz augšu, pēc tam izpildām failu, lai izgrieztu vadu formu, kas ir konfigurēta tā, lai pārliecinātos, ka tā nav iegriezta pamatlapā (griešanas iestatījumi: asmens 0,2 mm, ātrums 2 cm /s, spēks 13). Pēc tam mēs noņemam vara lenti, kas nav elektroinstalācijas daļa.

7. solis: izolācijas loksne

Lai pēc pamatnes loksnes salocīšanas vadi nesaskartos ar īssavienojumu, mēs pievienojam izolācijas slāni. Šim nolūkam mēs uzliekam parastas nevadošas lentes slāni pa visu loksni (biezums: 0,08 mm). Mēs ievietojam loksni atpakaļ griešanas ploterī, kas noņem izolācijas lenti tikai tajās vietās, kurām ir stieples gali, kas vai nu tiks savienoti ar elektroniskām sastāvdaļām, vai arī izmantos mūsu jauno šķērsšūnu ķēdes savienotāju. Mēs izmantojam griešanas iestatījumus: asmens 0,1 mm, ātrums 2 cm/s, spēks 4.

8. solis: pielīmējiet kalnus/ielejas, kas jāpatur pēc salocīšanas

Nākamajā solī mēs uzklājam parastās divpusējās lentes slāni loksnei gan tās apakšā, gan augšpusē. Divpusējo lenti izmanto, lai savienotu ielejas un kalnus, kas satur šūnveida struktūru pēc salocīšanas (kalni tiek pielīmēti no lokšņu augšdaļas, bet ielejas-no apakšas). Pēc loksnes ievietošanas griešanas ploterī divpusējā lente tiek izgriezta visās vietās, kuras nav paredzēts salīmēt kopā (griešanas iestatījumi: asmens 0,2 mm, ātrums 2 cm/s, spēks 6). Turklāt ielejamām ielejām/kalniem, kuriem ir arī šķērsšūnu ķēdes savienotājs, griešanas ploteris izgriež laukumus, kas nepieciešami elektroniskajiem savienojumiem. Pēc abu pušu griešanas mēs noņemam atlikušo divpusējo lenti.

9. solis: lodēšana

Pēdējā posmā pirms lodēšanas mēs tagad nogriežam šūnveida modeli, lai to atvienotu no loksnes. Tālāk mēs pielodējam elektroniskos komponentus (LED, akumulatoru) uz vadiem, izmantojot lodāmuru. Ja komponenti ir mazi un grūti pielodējami, kā alternatīvu varam izmantot arī lodēšanas pastu. Tā kā šķērsšūnu ķēdes savienotāja lodēšana ir sarežģīta, savienojuma izveidošanai mēs izmantojam abpusēju vadošu lenti.

10. solis: salocīšana

Tagad mēs saliekam šūnveida kopā.

11. solis: iededziet to

Jūsu ķēde ir gatava!