מודפס 3D PCB ABS מודפס: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

כשהגעתי לחבר צג בן 4 ספרות ל -7 פלחים לגיל ההתבגרות שלי, החלטתי שעלי להתחיל לחקור כיצד לייצר PCB בבית בצורה קלה. התחריט המסורתי הוא די מייגע ומסוכן, אז זרקתי את זה במהירות. רעיון טוב שראיתי מסביב הם לוחות מודפסים בתלת מימד שעובדים בהוספת צבע מוליך לערוצים שלך, אבל זה נראה די לא יציב מבחינת מוליכות. ישנם גם נימים מוליכים מיוחדים בהם תוכל להשתמש במדפסת שחול כפולה, אך אני מחפש משהו בסיסי ויעיל לציוד הסטנדרטי שיש ברשותי.

אז חשבתי על הלחמה והנחה ישירה של רכיבים ומחברים על הדפסים תלת -ממדיים.

לפני שנתחיל, הזהירו: אנו נדפיס עם ABS מכיוון שהוא יכול להתמודד עם +200 מעלות צלזיוס לפני העיוות (כדי שנוכל ליישם עליו הלחמה קפדנית). הדפסה עם ABS אינה פשוטה כמו עם PLA, אתה צריך מדפסת סגורה והרבה כיול הגדרות אבל ברגע שאתה מקבל את זה נכון, התוצאה עושה את ההבדל.

כדי להוסיף קצת הקשר, בדוגמאות אני יוצר PCB ללוח ה- WiFi ESP8266 12E כך שאוכל לחבר אותו בקלות לכל דבר אחר מאוחר יותר (המטרה הסופית היא לתצוגת 4d7seg).

ה- PCB יאפשר לי להשתמש בכל הסיכות הזמינות שלו, בעוד שלרוב המודולים שם יש מעט מאוד סיכות חילוף, או שיש להם יותר מדי תכונות נוספות שאני לא באמת רוצה (כמו NodeMCU).

אספקה

• תוכנת עיצוב PCB (KiCad כאן, חינם). רמת התחלה.
• תוכנת דוגמנות תלת מימד (בלנדר כאן, חינם). רמת משתמש.
• מדפסת תלת מימד (Creality 3D Ender 3 Pro כאן, כ 200 €). רמת משתמש.
• מומלץ להשתמש במארז למדפסת שלך בעת שימוש ב- ABS - ודא שאתה יכול להדפיס בהצלחה ABS לפני שתמשיך בהוראה זו.
• נימה ABS (Smartfil ABS, כ -20 €/ק"ג). 3-15 גרם לכל PCB.
• תפירת מחטים (רק קבלו כמה מאמא). הגודל תלוי בקוטר סיכות הרכיבים שלך. בדרך כלל קוטר 0.5 מ"מ או 1 מ"מ.
• הלחמת פח וריתוך (כ- 15 € מחנות מקומית). בנוסף כל האביזרים המתאימים לריתוך: תמיכה בריתוך, מנורה, לוח, פינצטה, משקפי מגן, מסכה … אביזרים הם בידי המשתמש, רק וודא שאתה מרגיש בנוח ובטוח בעת יצירתו!
• הרבה סבלנות, מחשבה יצירתית מחוץ לקופסא ובסיס טוב (נסה לחפש וללמוד הרבה לפני שאתה מקבל ידיים).

שלב 1: אב טיפוס וסכימטי

אלא אם כן אתה עוקב אחר סכמטי של מישהו אחר, עליך לבנות את המעגל החשמלי שלך בהתאם למפרט היצרן. בדוק מעגל אב טיפוס, וברגע שזה עובד, תשרטט את כל החיבורים והרכיבים.

ברגע שיש לך סקיצה ואתה מרגיש בנוח עם הבנה ברורה של המעגל שלך, קבל אותו מפורט בתוכנת EDA המועדפת עליך. זה יעזור לייעל ולאמת את העיצוב שלך.

צייר את התרשים שלך והשתמש בו כמדריך לעיצוב ה- PCB שלך. תוכנת EDA כמו Eagle או KiCad תאפשר לך להוסיף את הרכיבים הספציפיים שלך, עם פינים וממדים מציאותיים, כך שתוכל לעצב את המעגל החשמלי שלך בדיוק סביבם.

אני משתמש ב- KiCad, שהוא חינמי וקל מספיק להבנה לצורך התחלה. כל מה שאני יודע זה בזכות בריאן בנצ'וף @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… וכמה פוסטים קשורים, אז עקוב אחר ההנחיות שלו כדי לסיים עיצוב נחמד של PCB.

תמונות בחלק זה מתייחסות ל:

• בדיקת אב טיפוס ל- ESP8266 ותצוגה בת 7 ספרות בת 4 ספרות (מצורפת ל- Teensy 4).
• תרשים חיווט הפניה ללוח wifi ESP8266 12E.
• סכמטי KiCad לתצוגה בת 7 ספרות בת 4 ספרות העובדת דרך ה- ESP8266 ומפריד מתח (זוהי המטרה הסופית שלי).
• פלט עיצוב KiCad PCB.

שלב 2: מודל תלת מימד

ברגע שיש לך עיצוב PCB בנייר, אתה צריך לתת לזה קצת יותר ריאליזם בתוכנת דוגמנות תלת מימד. זה גם יכין את הקובץ שלך למדפסת התלת מימד שלך. כך אני עושה את זה בבלנדר:

1. צור רשת מישור והוסף מעליה את תמונת עיצוב ה- PCB שלך. וודא כי קנה המידה והמידות שלו מציאותיים, מכיוון שזה ישמש כ"נייר מעקב ".

2. צור רכיבים פשוטים תוך שימת לב מיוחדת למיקום ולגודל המדויקים של PINS המתחברים למחשב הלוח שלך. קבל מפרט יצרן באינטרנט או מדוד אותם בעצמך בכדי שהם יהיו מדויקים מספיק. שים לב לכמה עמומים סטנדרטיים שבהם תוכל להשתמש כהפניה:

   1. ללוחות השתמשו במטוסים. עבור לוח PCB בצד אחד אני משתמש בעובי 1.5 מ"מ, ככל שרזה מזה לא קיבלתי פרטים טובים בעת ההדפסה (זה תלוי גם בהגדרות המדפסת וביכולות שלך, אבל נגיע לזה בהמשך). עבור PCB דו צדדי השתמשתי בעובי 2.5 מ"מ.
   2. עבור סיכות השתמש בצילינדרים, קוטר 1 מ"מ לפחות על מנת לגרום לו ללכוד אותו על ידי המדפסת.
   3. עבור ערוצים השתמש בקוביות ברוחב 1.2 מ"מ לפחות. אתה פשוט תוציא פרצופים כדי לקבל את הערוצים שלך.
3. אתר את הרכיבים שלך בהתאם לעיצוב ה- PCB שלך. אם הרכיבים שלך מציאותיים מספיק, תוכל להשתמש בזה כדי לבדוק אם יש התנגשויות, אך תמיד לאפשר מרחב נוסף סביב כל אלמנט.
4. עקוב אחר מעגל החשמל שלך. מניחים רשת קוביות במיקום הסיכה הראשונה. לאחר מכן, במצב עריכה, הכנס את הפנים בקו ישר בעקבות העיצוב. שוב, שמור על הפשטות באמצעות קווים של 90 מעלות והשתמש בערוצים רבים ככל שאתה מחשיב. כמו כן, אפשר הפרדה של 0.8 מ"מ לפחות בין הקירות או אחרת הם יתפספסו בעת ההדפסה. תמונה 1 להלן מציגה כמה מסלולים שהשתנו לאחר דוגמנות עם ממדים אמיתיים, מכיוון שהמסלול האידיאלי היה דק מדי מכדי להתאפשר.
5. צור את ה- PCB שלך על ידי הוספת קובייה שטוחה (מתעמעם כאמור).
6. חרט את הערוצים והחורים שלך על הלוח על ידי הוספת משתנים בוליאניים לאובייקט ה- PCB שלך. פעולה זו תסריט את החלק של הלוח החוצה את אובייקט המטרה של השינוי הבוליאני.

תמונות 3 ו -4 מציגות את התוצאה הסופית ללוח ESP8266 (דגם תלת מימד בתמונה 2).

לאחר מכן, אתה אמור לראות הדפסה תלת מימדית של ה- PCB שלך.

השלב האחרון הוא לייצא את הדגם כראוי.

1. וודא שכל הפנים פונים החוצה ("מצב עריכה - בחר הכל" ואז "רשת - רגילים - חישוב מחדש מבחוץ").
2. וודא שכולן פרצופים בודדים ("מצב עריכה-בחר הכל" ואז "קצה-פיצול קצה").-- אם תשמיט את שני השלבים האלה, ייתכן שתמצא פרטים חסרים בתוכנת ה- Slicer שלך.-
3. ייצא כ-. STL ("Selection Only" כדי לייצא רק את ה- PCB הסופי ו- "יחידות סצנה" כדי לשמור על היקף הדברים).

שלב 3: תוכנת פרוסה

מדפסות תלת -ממד בדרך כלל מספקות תוכנת "סלייסר" לעיבוד דגמי התלת -ממד (בפורמטים.stl או אחרים) וחישוב המסלול הדרוש להדפסתו (בפורמט.gcode בדרך כלל). יש לי Creality Ender 3, ולא עברתי מה- Creality Slicer שסופק, אך תוכל להחיל הגדרות אלה על כל תוכנה אחרת.

אני מקדיש חלק מלא להגדרות פרוסה מכיוון שהן חשובות מאוד בעת הדפסת ABS, וזה די מסובך עקב עיוות, התכווצות וסדקים. הדפסת PCB היא גם בגבול של מדפסות תלת מימד סטנדרטיות בשל הדיוק הנדרש.

להלן אני משתף את ההגדרות שבהן אני משתמש ב- Creality Slicer להדפסה מפורטת של מחשבי לוח PCB. הם נבדלים מהגדרות סטנדרטיות ב:

• קירות ושכבות דקות (כדי לספק מספיק פרטים - זה עשוי לדרוש מספר חזרות לתוצאה הרצויה, אלא אם אתה מרוצה מההגדרות שלי).
• השתמש ברפסודה. המפתח נמצא בבסיס, שעליו לדאוג לו במיוחד. (אני מאפשר קיזוז של 10 מ"מ מהדגם כדי למנוע כל עיוות מינימלי להשפיע על ההדפסה). כמו כן, אין הפרדות בין קווי הרפסודה כדי להשיג בסיס מוצק טוב. אם אתה מקבל את הבסיס שלך נכון, הכל נעשה. אם אתה רואה פינות מתקפלות בבסיס שלך, אתה בהחלט נידון.
• מהירות נמוכה. אני משתמש בערך 1/4 מהמהירות הסטנדרטית (זה מאפשר הנחת נימה טובה ולכן הדבקה ואיכות כללית).
• טמפרטורות ABS (מיטה: 110 C, זרבובית: 230 C)
• מאוורר מושבת (מומלץ לשמור על טמפרטורה קבועה עבור ABS).

שלב 4: הדפס

לבסוף, שלח את ה- gcode שלך למדפסת שלך והורש את ה- PCB שלך. כמה טיפים שכדאי לעקוב אחריהם:

1. עטוף את מדפסת התלת מימד שלך. מארז ישמור על הטמפרטורה שלך יציבה בהרבה, וזו דרישה חזקה להדפסת ABS. הקפד לשמור את המעבד ואספקת החשמל מחוץ למארז, כמו גם את נימה שלך. אם אתה מצליח להדפיס ABS ללא מארז, אנא שתף את הטריק שלך מכיוון שהוא הוציא אותי מדעתי.
2. חמם את המדפסת שלך לזמן מה. ב- PLA אתה יכול להדפיס מיד, אך עם ABS העצה שלי היא לחמם מראש עם הגדרות ABS (מיטה: 110ºC, זרבובית: 230ºC) למשך 10-15 דקות, כך שתיצור את האווירה הנכונה לפני שתוכל להתחיל ולהדפיס.
3. הדפס לאט אבל בטוח. כפי שצוין קודם לכן, הורדתי את מהירות ההדפסה הסטנדרטית ל- 1/4 בקובץ התצורה. זה נראה איטי מספיק כדי לקבל תוצאה טובה, אבל אתה יכול לנהל את מהירות ההדפסה בזמן ההדפסה על ידי ויסות קצב ההזנה אם אתה רוצה לייעל אותו קצת יותר. רק שים לב שמהירויות גבוהות יובילו לתנועות פתאומיות מאוד אשר לא יניחו את החוט ביעילות או עלולות להתנגש ברשת ולהסיר אותו.
4. לבנות בסיס טוב. המפתח ב- ABS הוא להשיג בסיס קבוע היטב. אם הבסיס נכשל ומתנתק, הדגם נעלם (ראה כמה ניסיונות הרסניים להלן). עם הטיפים למעלה (מעטפת, חימום מראש ומהירות איטית) אתה אמור לקבל בסיס טוב וגימור טוב. אך בניגוד ל- PLA, אותו אני משאיר ללא השגחה במשך שעות, ABS זקוק לתשומת לב רבה יותר.
5. היו ערניים, במיוחד בהתחלה. חזרה על האמור לעיל, המפתח הוא הבסיס. וודא כי קווי המתאר החיצוניים הראשונים מונחים היטב. זה יניע את שאר הדבקות השכבה הראשונה. לפעמים נימה לא נדבקת מיד או נגררת ממיקומה. עליך לזהות זאת בקרוב מספיק כדי לתקן כל פילוס או ניקוי של צלחת הבסיס. תמיד תסתכלו על עיוות, אם תראו פינות עולות סביר להניח שבסופו של דבר יבטלו את כל הבסיס ויקלקלו את כל ההדפס. גם אם הבסיס יישאר במקום, עיקום יגרום לעיוות הפינה הזו.

שלב 5: חוט והלחמה

עכשיו הגיע הזמן לשים את הכל במקום:

1. בדוק את גימור הערוצים והחורים. המדפסת משתמשת במיוחד בהחמרה של חורים. השתמש במחט תפירה אם אתה צריך לפתוח מחדש כמה מאלה. כמובן שאם לא קיבלת הדפסה שטוחה עקב עיוות, או שלא קיבלת את הפרטים שציפית להם, בדוק שוב את הגדרות המדפסת או אפילו את דגם התלת -ממד שלך לגבי מידות.
2. הניחו את הרכיבים שלכם. ניתן לשים במקום בקלות מודולים, נגדים, קבלים או נוריות בעלות סיכות משלהם. אתה יכול לכופף מעט את החוט שלהם בכדי להכניס אותו לערוצים כך שיהיה קל יותר לקשור אותם מאוחר יותר.
3. מוסיפים חוט והלחמה. השתמש בכל סיכות או מגשרים שמתאימים לערוץ וחתוך אותם באורך כך שאתה רק צריך להלחם בנקודות צומת ספציפיות. לא היינו צריכים להלחים את כל העניין, אם כי אני נוטה לעשות זאת כאשר הדברים לא נדלקים. במקרה שלי, הייתי צריך לחבר את כל הפינים של ה- ESP8266, וכאן היה זה המפתח שיש יכולות הלחמה טובות (מה שאני לא). שאר הלוח היה די פשוט לביצוע.

שלב 6: בדוק את הלוח שלך

אם אתה בטוח שעשית הכל בסדר, חבר אותו.

עבור אב טיפוס אני מפעיל את ESP8266 בחיבור הטורי של Teensy 4.

בעת ביצוע הבדיקות על הלוח החשוף, טענתי תוכנית שהעלתה זמן מקומי דרך wifi. כפי שאתה יכול לראות הכל עבד מצוין. מקווה שהייתה לך תוצאה טובה גם עם טכניקה זו.