FoldTronics: ایجاد اشیاء سه بعدی با وسایل الکترونیکی یکپارچه با استفاده از عسل تاشو ساختارهای ترکیب: 11 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

در این آموزش ، ما FoldTronics را ارائه می دهیم ، یک روش ساخت مبتنی بر برش دو بعدی برای ادغام وسایل الکترونیکی در اجسام تا شده 3D. ایده اصلی این است که یک ورق دو بعدی را با استفاده از یک پلاتر برش سوراخ کرده و سوراخ کنید تا بتوان آن را به شکل یک ساختار عسلی سه بعدی در آورد. قبل از تا کردن ، کاربران قطعات الکترونیکی و مدار را روی ورق قرار می دهند.

فرایند ساخت تنها چند دقیقه طول می کشد و کاربران را قادر می سازد تا به سرعت نمونه اولیه دستگاه های تعاملی کاربردی را ارائه دهند. اجسام بدست آمده سبک و سفت هستند ، بنابراین امکان کاربردهای حساس به وزن و حساس به نیرو را فراهم می آورند. با توجه به ماهیت لانه زنبوری ، اجسام ایجاد شده را می توان در امتداد یک محور به صورت مسطح جمع کرد و بنابراین می توان به طور م inثر در این فاکتور فرم جمع و جور حمل کرد.

به غیر از دستگاه برش کاغذ ، به مواد زیر احتیاج دارید:

• ورق پلاستیکی PET/فیلم شفاف
• ورق/فویل چسب مسی
• ورق چسب دو طرفه
• نوار رسانای چسب دو طرفه
• نوار بزرگ معمولی یا چسب وینیل

مرحله 1: نرم افزار FoldTronics را بارگیری کنید

ابزار طراحی FoldTronics در ویرایشگر 3D Rhino3D به عنوان پسوند Grasshopper پیاده سازی شده است. ملخ به طور مستقیم لایه ها را برای ورق لانه زنبوری ، نوار عایق و مجموعه کوه/دره صادر می کند. علاوه بر این ، برای ایجاد سیم کشی ، ما یک افزونه ULP را به نرم افزار طراحی الکترونیکی EAGLE پیاده کردیم ، که لایه سیم کشی را صادر می کند - و لایه های کامل را کامل می کند.

نرم افزار ابزار طراحی ما را می توانید در GitHub پیدا کنید:

شما نیاز دارید:

• جدیدترین WIP Rhino5
• ملخ
• عقاب
• تصویرگر
• استودیو Silhouette

مرحله 2: طراحی دستگاه با استفاده از نرم افزار

برای ایجاد مدار LED ، ابتدا با ایجاد یک مدل سه بعدی در ویرایشگر سه بعدی Rhino3D که افزونه FoldTronics خود را برای آن پیاده سازی کرده ایم ، شروع می کنیم. پس از ایجاد شکل اصلی مدل سه بعدی ، با فشار دادن دکمه "تبدیل" آن را به ساختار لانه زنبوری تبدیل می کنیم. به محض اینکه الگوریتم مدل را به سلولهای لانه زنبوری تقسیم کرد ، نتیجه در نمای سه بعدی نمایش داده می شود.

اکنون می توانیم وضوح لانه زنبوری را با استفاده از نوار لغزنده ارائه شده تغییر دهیم تا بهترین تعادل بین وضوح بالاتر و داشتن فضای کافی در سلول ها برای قرار دادن LED ، باتری و اتصال مدار بین سلول ها را بیابیم.

نوار لغزنده وضوح هم تعداد ستونها و هم تعداد سلولها را به طور همزمان تغییر می دهد زیرا تغییر وضوح ستونها و سطرها به طور جداگانه باعث تفاوت شکل نهایی با شکل اصلی می شود.

برای افزودن اتصال LED ، باتری و مدار بین سلول ، آنها را از لیست اجزای منو انتخاب کرده و با کلیک روی دکمه مربوطه آنها را اضافه می کنیم. این به طور خودکار یک مدل سه بعدی از یک جعبه نشان دهنده اندازه قطعه الکترونیکی انتخاب شده ایجاد می کند. اکنون می توانیم LED و سایر قطعات الکترونیکی را به مکانی در حجم سه بعدی بکشانیم. در صورتی که ما به طور تصادفی یک جزء را روی یک سلول تاشو یا یک سلول غیر معتبر قرار دهیم ، به طور خودکار به سلول معتبر بعدی منتقل می شود.

1. وارد کردن یک مدل سه بعدی در کرگدن.
2. "Grasshopper" را اجرا کرده و "HoneycombConvert_8.gh" را باز کنید.
3. مدل موجود در Rhinoceros را انتخاب کرده و روی یک جزء brep راست کلیک کرده و "Set one brep" را در Grasshopper کلیک کنید.
4. "Remote Control Panel" View of Grasshopper را باز کنید.
5. با استفاده از نوار لغزنده عرض سلول را تغییر دهید.
6. با کلیک روی "تبدیل لانه زنبوری" مدل را به ساختار لانه زنبوری و داده های برش دو بعدی تبدیل کنید.
7. م theلفه (رنگ آبی) را جابجا کرده و اندازه را با "انتخاب اجزای این لیست" تغییر دهید. (هنوز در حال ساخت است)
8. ایجاد داده های جزء با کلیک روی "ایجاد اجزا".
9. ایجاد داده های دو بعدی با کلیک روی "ایجاد داده های بریده شده".
10. خطوط برش را با "اشیاء انتخاب شده" به عنوان فایل AI صادر کنید.

مرحله 3: صادرات لایه ها برای ساخت

پس از اتمام کار با قرار دادن قطعات الکترونیکی ، دکمه "صادرات" را فشار می دهیم تا لایه ها برای ساخت تولید شوند. هنگام صادرات ، افزونه ویرایشگر سه بعدی تمام لایه های پشته ساخت را به عنوان فایل های ترسیم دو بعدی (فرمت فایل. DXF) ایجاد می کند ، به جز لایه ای که حاوی سیم کشی است ، که در مرحله بعدی مراحل جداگانه ایجاد می شود.

برای ایجاد لایه سیم کشی از دست رفته ، کاربران فایل 2 بعدی ساختار لانه زنبوری را در نرم افزار طراحی الکترونیکی EAGLE باز کرده و افزونه سفارشی EAGLE ULP ما را اجرا می کنند. این افزونه یک صفحه مدار به اندازه الگوی لانه زنبوری تولید می کند و سپس هر مربع رنگی را به یک قطعه الکترونیکی (یعنی LED ، باتری و اتصال مدار بین سلول) تبدیل می کند. با قطعات الکترونیکی موجود در برگه ، کاربران اکنون می توانند شماتیک را بسازند. در نهایت ، کاربران می توانند از عملکرد سیم کشی خودکار EAGLE برای ایجاد مدار کامل روی ورق که آخرین لایه از دست رفته را برای ساخت به پایان می رساند ، استفاده کنند.

** در حال حاضر ، افزونه ULP در حال ساخت است. شما باید قطعات را به صورت دستی قرار دهید.

مرحله 4: ساخت ، مونتاژ و تاشو

اکنون می توانیم لایه های ایجاد شده را به یکدیگر اضافه کنیم. برای ساخت لایه ها ، فقط باید نقشه دو بعدی هر لایه (قالب فایل. DXF) را به ترتیب مناسب با استفاده از پلاتر برش برش دهیم.

مرحله 5: برش و سوراخ کردن ورق پایه

ابتدا ورق پایه (پلاستیک PET) را در برش وارد کرده و آن را بریده و سوراخ می کنیم تا خطوط کوه ، دره و شکاف و همچنین نشانگرهای قطعات الکترونیکی ایجاد شود. فرآیند FoldTronics فقط ورق را از بالا سوراخ می کند و بین خطوط کوه و دره با استفاده از نمادهای بصری جداگانه (خطوط نقطه چین برای کوهها در مقابل خطوط تیره برای دره ها) تفاوت قائل می شود ، زیرا بعداً به جهت مخالف نیاز دارند. روش دیگر ، فرایند FoldTronics همچنین می تواند ورق را از هر دو طرف سوراخ کند ، یعنی کوهها را از بالا و دره ها را از پایین سوراخ کند ، با این حال ، این امر نیاز به قرار دادن مجدد ورق در پلاتر برش دارد.

در حالی که تمام شکاف ها بریده می شوند ، طرح کلی لانه زنبوری فقط برای سوراخ نگه داشتن آن به ورقه اصلی سوراخ شده است ، که به ما امکان می دهد در مراحل بعدی ورق را با پلاتر برش بیشتر پردازش کنیم. سرانجام ، قسمتهایی که قطعات الکترونیکی روی آنها لحیم می شود نیز سوراخ شده است تا بتوانید دریابید کدام قطعه کجا می رود.

برای اشیاء مورد استفاده در این مقاله ، از ورق های پلاستیکی PET ، ضخامت 0.1 میلی متر استفاده می کنیم و ورق ها را با پلاتر برش برش می دهیم (مدل: Silhouette Portrait ، تنظیمات برش: تیغه 0.2mm ، سرعت 2cm/s ، نیروی 10 ، تنظیمات سوراخ: تیغه 0.2 میلی متر ، سرعت 2 سانتی متر بر ثانیه ، نیروی 6).

مرحله 6: نصب سیم کشی با نوار مسی

در مرحله بعد ، یک لایه نوار مسی یک طرفه (ضخامت: 0.07 میلی متر) در سراسر ورق قرار می دهیم. ما ورق را مجدداً در پلاتر برش با طرف مسی به بالا قرار می دهیم ، سپس فایل را اجرا می کنیم تا شکل سیم ها را قطع کرده و پیکربندی شده است تا مطمئن شویم در ورق اصلی بریده نمی شود (تنظیمات برش: تیغه 0.2 میلی متر ، سرعت 2 سانتی متر /ثانیه ، نیروی 13) سپس نوار مسی را که بخشی از سیم کشی نیست جدا می کنیم.

مرحله 7: ورق عایق

به منظور جلوگیری از اتصال کوتاه سیم ها پس از تا شدن ورق پایه ، یک لایه عایق اضافه می کنیم. برای این کار ، یک لایه نوار معمولی غیر رسانا را در کل ورق (ضخامت: 0.08 میلی متر) قرار می دهیم. ما ورق را دوباره داخل پلاتر برش قرار می دهیم ، که نوار عایق را فقط در مناطقی که انتهای سیم آنها به قطعات الکترونیکی متصل می شود یا از اتصال دهنده جدید مدار متقاطع ما استفاده می کند ، جدا می کند. ما از تنظیمات برش استفاده می کنیم: تیغه 0.1 میلی متر ، سرعت 2 سانتی متر بر ثانیه ، نیرو 4.

مرحله 8: چسباندن کوهها/دره ها برای نگه داشتن بعد از تا شدن

در مرحله بعد ، یک لایه نوار چسب دو طرفه معمولی را روی ورق در قسمت پایین و بالای آن قرار می دهیم. نوار دو طرفه برای اتصال دره ها و کوههایی که ساختار لانه زنبوری را پس از تا شدن به هم متصل می کنند ، استفاده می شود (کوهها از بالای ورقه ها چسبیده می شوند دره ها از پایین چسبیده می شوند). پس از قرار دادن ورق در پلاتر برش ، نوار دو طرفه در تمام قسمتهایی که قرار نیست به هم چسبیده شود بریده می شود (تنظیمات برش: تیغه 0.2 میلی متر ، سرعت 2 سانتی متر بر ثانیه ، نیروی 6). علاوه بر این ، برای دره های/نوارهای چسبانده شده که اتصال دهنده اتصال بین سلول ها را نیز حمل می کنند ، پلاتر برش مناطق مورد نیاز برای اتصالات الکترونیکی را قطع می کند. پس از برش هر دو طرف ، نوار دو طرفه باقی مانده را جدا می کنیم.

مرحله نهم: لحیم کاری

در آخرین مرحله قبل از لحیم کاری ، الگوی عسلی را قطع می کنیم تا از ورق جدا شود. در مرحله بعد ، قطعات الکترونیکی (LED ، باتری) را با استفاده از آهن لحیم کاری روی سیم ها لحیم می کنیم. اگر قطعات کوچک و سخت لحیم می شوند ، می توانیم از خمیر لحیم نیز به عنوان جایگزین استفاده کنیم. از آنجایی که لحیم اتصال کانکتور بین سلول ها دشوار است ، ما از نوار رسانای دو طرفه برای ایجاد اتصال استفاده می کنیم.

مرحله 10: تاشو

اکنون لانه زنبوری را با هم جمع می کنیم.

مرحله 11: روشن کنید

مدار شما آماده است!