FoldTronics: יצירת אובייקטים תלת -ממדיים עם אלקטרוניקה משולבת באמצעות מבני HoneyComb מתקפלים: 11 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

במדריך זה אנו מציגים את FoldTronics, טכניקת ייצור מבוססת 2D לחיתוך לשילוב אלקטרוניקה באובייקטים מקופלים בתלת מימד. הרעיון המרכזי הוא לחתוך ולנקב גיליון דו -ממדי באמצעות מגרש חיתוך בכדי להפוך אותו לקיפול למבנה חלת דבש תלת -ממדי; לפני הקיפול, משתמשים מניחים את הרכיבים האלקטרוניים והמעגלים על הגיליון.

תהליך הייצור לוקח רק כמה דקות ומאפשר למשתמשים ליצור אב טיפוס מהיר של מכשירים אינטראקטיביים פונקציונאליים. החפצים המתקבלים הם קלים וקשיחים, ובכך מאפשרים יישומים רגישים למשקל ורגישים לכוח. בשל אופי חלות הדבש, ניתן לקפל עצמים שנוצרו שטוח לאורך ציר אחד וכך ניתן להעביר אותם ביעילות בגורם צורה קומפקטי זה.

מלבד מכונת חיתוך נייר, תזדקק לחומרים הבאים:

• גיליון פלסטיק PET שקוף/סרט שקיפות
• יריעת נייר/נייר כסף
• יריעת דבק דו צדדית
• סרט מוליך דבק דו צדדי
• סרט גדול רגיל או ויניל דביק

שלב 1: הורד את תוכנת FoldTronics

כלי העיצוב של FoldTronics מיושם בעורך התלת -ממדי Rhino3D כתוסף חגב. חגב מייצא ישירות את השכבות עבור יריעת חלת הדבש, סרט הבידוד והרכבת הרים/עמקים. בנוסף, כדי ליצור את החיווט, יישמנו תוסף ULP לתוכנת העיצוב האלקטרוני EAGLE, המייצא את שכבת החיווט - מה שהופך את ערימת השכבות להשלים.

את התוכנה של כלי העיצוב שלנו ניתן למצוא ב- GitHub:

אתה תצטרך:

• ה- Rhino5 WIP העדכני ביותר
• חָגָב
• נשר
• מאייר
• סטודיו צללית

שלב 2: עיצוב מכשירים באמצעות התוכנה

כדי ליצור את מעגל ה- LED, נתחיל ביצירת דגם תלת מימד בעורך התלת מימד Rhino3D שלשמו יישמנו את התוסף FoldTronics שלנו. לאחר יצירת הצורה הבסיסית של דגם התלת מימד, אנו הופכים אותו למבנה חלת דבש על ידי לחיצה על כפתור "המרה". ברגע שהאלגוריתם פיצל את המודל לתאי חלת הדבש, התוצאה מוצגת בתצוגת התלת מימד.

כעת נוכל לשנות את הרזולוציה של חלת הדבש באמצעות המחוון המצורף כדי למצוא את הפשרה הטובה ביותר בין רזולוציה גבוהה יותר לבין מספיק מקום בתאים כדי להכיל את הלד, הסוללה ומחבר המעגלים החוצים.

מחוון הרזולוציה משנה את מספר העמודות ואת מספר התאים בו זמנית מכיוון ששינוי הרזולוציה של עמודות ושורות בנפרד יגרום לצורה הסופית להיות שונה מהצורה המקורית.

כדי להוסיף את מחבר הלדים, הסוללה ומחזור התאים, אנו בוחרים אותם מרשימת הרכיבים מהתפריט ומוסיפים אותם על ידי לחיצה על הלחצן המתאים. זה יוצר באופן אוטומטי דגם תלת מימד של קופסה המייצגת את גודל הרכיב האלקטרוני שנבחר. כעת אנו יכולים לגרור את הנורית ורכיבים אלקטרוניים אחרים למיקום בעוצמת התלת -ממד. במקרה שנניח בטעות רכיב על קיפול או תא לא תקף, הוא מועבר אוטומטית לתא התקף הבא.

1. ייבא דגם תלת מימד בקרנף.
2. הפעל את "חגב" ופתח את "HoneycombConvert_8.gh".
3. בחר את הדגם בקרנף ולחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על רכיב brep ו"הגדר brep אחד "על חגב.
4. פתח את "לוח הבקרה מרחוק" של תצוגת חגב.
5. שנה את רוחב התא באמצעות המחוון.
6. המרת מודל למבנה חלת דבש ונתוני חתך דו מימדיים על ידי לחיצה על "המר חלת דבש".
7. הזז את הרכיב (צבע כחול) ושנה את הגודל על ידי "בחר רכיבים מרשימה זו". (עדיין בנייה)
8. יצירת נתוני הרכיבים על ידי לחיצה על "צור רכיבים".
9. יצירת נתוני הדו מימד על ידי לחיצה על "צור נתוני חתך".
10. ייצא קווי חיתוך עם "אובייקטים נבחרים" כקובץ AI.

שלב 3: ייצוא שכבות לייצור

לאחר שסיימנו להציב את הרכיבים האלקטרוניים, אנו לוחצים על כפתור "ייצוא" כדי ליצור את השכבות לייצור. בעת הייצוא, תוסף העורך התלת -ממדי יוצר את כל השכבות של ערימת הייצור כקבצי ציור דו -ממדיים (פורמט קובץ DXF) למעט השכבה המכילה את החיווט, שתיווצר בנפרד בשלב מאוחר יותר בתהליך.

כדי ליצור את שכבת החיווט החסרה, משתמשים פותחים את קובץ הדו מימד של מבנה חלת הדבש בתוכנת העיצוב האלקטרוני EAGLE ומבצעים את התוסף EAGLE ULP המותאם אישית שלנו. התוסף יוצר לוח מעגלים בגודל תבנית חלת הדבש ולאחר מכן הופך כל ריבוע צבעוני בחזרה לרכיב אלקטרוני (כלומר נורית ה- LED, הסוללה והמחוצה תאים). כשהרכיבים האלקטרוניים כבר נמצאים על הגיליון, משתמשים יכולים כעת לבנות את הסכימה. לבסוף, משתמשים יכולים להשתמש בפונקציית החיווט האוטומטי של EAGLE כדי ליצור את המעגל המלא על הגיליון המסיים את השכבה החסרה האחרונה לייצור.

** נכון לעכשיו, תוסף ULP נמצא בבנייה. אתה צריך לשים את הרכיבים באופן ידני.

שלב 4: ייצור, הרכבה וקיפול

כעת נוכל להתחיל להוסיף את השכבות שנוצרו יחד. כדי לייצר את השכבות, עלינו רק לחתוך את ציור הדו מימד של כל שכבה (פורמט קובץ. DXF) בסדר הנכון באמצעות מגשש החיתוך.

שלב 5: חיתוך וניקוב גיליון הבסיס

תחילה אנו מכניסים את גיליון הבסיס (פלסטיק PET) לחותך וחותכים ומחוררים אותו ליצירת קווי ההר, העמק והחריץ כמו גם הסמנים לרכיבים האלקטרוניים. תהליך FoldTronics מחורר רק את הסדין מלמעלה ומבדיל בין קווי הרים ועמקים באמצעות סימנים חזותיים נפרדים (קווים מנוקדים להרים לעומת קווים מקווקים לעמקים) מכיוון שהם דורשים קיפול לכיוונים מנוגדים בהמשך. לחלופין, תהליך FoldTronics יכול גם לנקב את הסדין משני הצדדים, כלומר לחורר את ההרים מלמעלה והעמקים מלמטה, אולם זה דורש החדרה מחדש של היריעה לתוך מגשש החיתוך.

בזמן שכל החריצים נחתכים, המתאר של חלת הדבש מחורר רק כדי לשמור אותו מחובר לדף הראשי, מה שמאפשר לנו לעבד את הגיליון נוסף עם מגש החיתוך בשלבים הבאים. לבסוף, האזורים שבהם מולחמים רכיבים אלקטרוניים מחוררים גם הם כדי להקל על הגורם לאיזה רכיב הולך לאן.

עבור החפצים המשמשים בנייר זה, אנו משתמשים ביריעות פלסטיק PET, עובי 0.1 מ"מ וחותכים את היריעות בעזרת מגש חיתוך (דגם: דיוקן צללית, חיתוך הגדרות: להב 0.2 מ"מ, מהירות 2 ס"מ/שניות, כוח 10, הגדרות מחוררות: להב 0.2 מ"מ, מהירות 2 ס"מ/ש, כוח 6).

שלב 6: הנחת החיווט בעזרת סרט נחושת

לאחר מכן, אנו מניחים שכבה של סרט נחושת חד צדדי (עובי: 0.07 מ"מ) על פני כל הגיליון. החזרנו את הגיליון אל תוך מגשש החיתוך כשהצד הנחושת כלפי מעלה, ולאחר מכן הפעל את הקובץ כדי לחתוך את צורת החוטים שמוגדרת כך שלא תחתוך את גיליון הבסיס (הגדרות חיתוך: להב 0.2 מ"מ, מהירות 2 ס"מ /s, כוח 13). לאחר מכן, אנו מקלפים את סרט הנחושת שאינו חלק מהחיווט.

שלב 7: גיליון בידוד

על מנת למנוע כל קצר מנגיעת חוטים לאחר קיפול גיליון הבסיס, לאחר מכן אנו מוסיפים שכבת בידוד. לשם כך אנו מניחים שכבה של קלטת רגילה לא מוליכה על פני כל הגיליון (עובי: 0.08 מ"מ). החזרנו את הגיליון אל תוך מגשש החיתוך, המסיר את סרט הבידוד רק באזורים בעלי קצוות תיל אשר יתחברו לרכיבים אלקטרוניים או שמשתמשים במחבר החדש שלנו. אנו משתמשים בהגדרות החיתוך: להב 0.1 מ"מ, מהירות 2 ס"מ/שניות, כוח 4.

שלב 8: הדבק הרים/עמקים לאחוז לאחר קיפול

בשלב הבא אנו מורחים שכבה של נייר דבק דו צדדי רגיל על הסדין בתחתיתו ובחלקו העליון. הסרט הדו-צדדי משמש לחיבור העמקים וההרים המחזיקים את מבנה חלת הדבש יחד לאחר הקיפול (הרים נדבקים מהחלק העליון של הסדינים בעוד העמקים נדבקים מלמטה). לאחר הכנסת הגיליון לפוטר החיתוך, הסרט הדו-צדדי נחתך בכל האזורים שאינם אמורים להדביק יחד (הגדרות חיתוך: להב 0.2 מ"מ, מהירות 2 ס"מ/שניות, כוח 6). בנוסף, עבור עמקים/הרים מודבקים הנושאים גם מחבר מעגל חוצה תאים, מגשש החיתוך חותך את האזורים הדרושים לחיבורים האלקטרוניים. לאחר חיתוך שני הצדדים, אנו מקלפים את הסרט הדו-צדדי הנותר.

שלב 9: הלחמה

בשלב אחרון לפני ההלחמה, ניתקנו כעת את תבנית חלת הדבש כדי לנתק אותה מהדף. לאחר מכן, אנו הלחמים את הרכיבים האלקטרוניים (לד, סוללה) על החוטים באמצעות מגהץ. אם הרכיבים קטנים וקשים להלחמה, נוכל גם להשתמש בדבק הלחמה כחלופה. מכיוון שהלחמה של מחבר המעגלים החוצים-תאים קשה, אנו משתמשים בקלטת מוליכות דו-צדדית ליצירת החיבור.

שלב 10: קיפול

כעת אנו מקפלים את חלת הדבש יחד.

שלב 11: להדליק

המעגל שלך מוכן!