3D -gedrukte ABS -printplaat: 6 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-23 12:53

Toe ek 'n vier-syfer-7-segment-skerm aan my Teensy aansluit, besluit ek dat ek op 'n maklike manier moet begin ondersoek instel na die maak van PCB's tuis. Tradisionele ets is nogal vervelig en gevaarlik, so ek het dit vinnig weggegooi. 'N Goeie idee wat ek al gesien het, is 3D -gedrukte borde wat geleidende verf aan u kanale toevoeg, maar dit lyk nogal onreëlmatig vir geleidingsvermoë. Daar is ook spesiale geleidende filamente wat u op 'n dubbele extrusiedrukker kan gebruik, maar ek is op soek na iets basies en effektief vir die standaardtoerusting wat ek het.

Daarom het ek daaraan gedink om komponente en verbindings op 3D -afdrukke soldeer en neer te lê.

Wees gewaarsku voordat ons begin: ons druk met ABS, aangesien dit +200 ° C kan weerstaan voordat dit vervorm word (sodat ons soldeerbaar kan wees). Om met ABS te druk, is nie so eenvoudig soos met PLA nie; u benodig 'n ingeslote drukker en baie kalibrasies van die instellings, maar as u dit regkry, maak die resultaat 'n verskil.

Om 'n bietjie konteks toe te voeg, skep ek in die voorbeelde 'n PCB vir die ESP8266 12E wifi -bord, sodat ek dit later maklik na enigiets anders kan oorskakel (die uiteindelike doel is 'n 4d7seg -skerm).

Die PCB laat my toe om al die beskikbare penne te gebruik, terwyl die meeste modules daar buite baie min speldjies het, of te veel ekstra funksies het wat ek nie regtig wil hê nie (soos die NodeMCU).

Voorrade

• PCB ontwerp sagteware (KiCad hier, gratis). Aanvangsvlak.
• 3D -modelleringsagteware (Blender hier, gratis). Gebruikersvlak.
• 'N 3D -drukker (Creality 3D Ender 3 Pro hier, ongeveer 200 €). Gebruikersvlak.
• 'N Omhulsel vir u drukker word sterk aanbeveel as u ABS gebruik - Maak seker dat u ABS suksesvol kan druk voordat u die instruksies voortgaan.
• ABS -filament (Smartfil ABS, ongeveer 20 €/kg). 3-15 gram per PCB.
• Naaldnaalde (kry net 'n paar by ma). Die grootte hang af van die diameter van die penne van u komponente. Gewoonlik 0,5 mm of 1 mm in deursnee.
• Blik soldeer en lasser (ongeveer 15 € van 'n plaaslike winkel). Boonop is al die bykomstighede wat geskik is vir sweiswerk: lasserondersteuning, 'n lamp, 'n bord, 'n pincet, 'n beskermende bril, 'n masker … die toebehore is aan die gebruiker; maak seker dat u gemaklik en veilig voel tydens die vervaardiging!
• Baie geduld, kreatiewe out-of-the-box verstand en 'n goeie basis (probeer om te google en baie te bestudeer voordat u dit in die hande kry).

Stap 1: prototipe en skematiese

Tensy u die skema van iemand anders volg, moet u u elektriese stroombaan bou volgens die vervaardiger se spesifikasies. Toets 'n prototipe kring, en teken eers al die verbindings en komponente neer sodra dit werk.

Sodra u 'n skets het en u gemaklik is met 'n duidelike begrip van u stroombaan, kan u dit in die EDA -sagteware wat u verkies, uiteengesit. Dit sal u ontwerp help optimaliseer en verifieer.

Teken u skema en gebruik dit as 'n gids vir u PCB -ontwerp. Met EDA -sagteware soos Eagle of KiCad kan u u spesifieke komponente byvoeg, met realistiese pinouts en afmetings, sodat u u elektriese stroombaan presies rondom hulle kan ontwerp.

Ek gebruik KiCad, wat gratis en maklik genoeg is om te verstaan. Al wat ek weet, is te danke aan Brian Benchoff @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… en 'n paar verwante plasings, dus volg sy riglyne om 'n goeie PCB-ontwerp te kry.

Foto's in hierdie afdeling hou verband met:

• Toets prototipe vir die ESP8266 en 'n 4 -syfer -7 -segment -skerm (geheg aan 'n Teensy 4).
• 'N Verwysingsbedradingsdiagram vir 'n ESP8266 12E wifi -bord.
• 'N KiCad -skema vir 'n vier -syfer -7 -segment -skerm wat deur die ESP8266 werk en 'n spanningsverdeler (dit is my finale doel).
• 'N KiCad PCB -ontwerpuitset.

Stap 2: 3D -model

As u eers 'n PCB -ontwerp in papier het, moet u dit meer realisme gee in 'n 3D -modelleringsagteware. Dit sal u lêer ook voorberei vir u 3D -drukker. Dit is hoe ek dit in Blender doen:

1. Skep 'n gaas en voeg u PCB -ontwerpbeeld daaroor. Maak seker dat die skaal en die afmetings realisties is, aangesien dit 'n 'naspeurpapier' sal wees.

2. Skep vereenvoudigde komponente met spesiale aandag aan die presiese ligging en grootte van PINS wat met u PCB verbind word. Kry vervaardigerspesifikasies aanlyn of meet dit self om dit akkuraat genoeg te kry. Let op 'n paar standaard dimmer wat u as verwysing kan gebruik:

   1. Gebruik planke vir planke. Vir 'n enkele sy -PCB gebruik ek 'n dikte van 1,5 mm, aangesien dit dunner was as ek nie goeie besonderhede gekry het tydens die druk nie (dit hang ook af van u drukkerinstellings en -vermoëns, maar ons kom later daarop uit). Vir 'n dubbelzijdige PCB het ek 'n dikte van 2,5 mm gebruik.
   2. Gebruik penne vir penne met 'n diameter van minstens 1 mm om dit deur die drukker vas te vang.
   3. Gebruik blokkies, minstens 1,2 mm breed vir kanale. U sal net gesigte uitruk om u kanale te kry.
3. Vind u komponente volgens u PCB -ontwerp. As u komponente realisties genoeg is, kan u dit gebruik om na botsings te kyk, maar altyd ekstra ruimte rondom elke element moontlik te maak.
4. Volg jou elektriese stroombaan. Plaas 'n kubusrooster op die plek van die eerste pen. Ekstrueer dan in die bewerkingsmodus die gesigte in 'n reguit lyn na die ontwerp. Hou dit eenvoudig: gebruik 90º -reëls en gebruik soveel kanale as wat u dink. Laat ook 'n afstand van ten minste 0,8 mm tussen die mure toe, anders word dit gemis tydens die druk. Foto 1 hieronder toon 'n paar gewysigde roetes na modellering met werklike afmetings, aangesien die ideale roete te dun was om moontlik gemaak te word.
5. Skep u PCB deur 'n plat kubus by te voeg (verdof soos hierbo).
6. Graveer u kanale en gate op die bord deur die toevoeging van booleaanse wysigers aan u PCB -voorwerp. Dit sny die deel van die bord wat die doelvoorwerp van die Booleaanse wysiger sny, af.

Foto's 3 en 4 toon die finale uitslag vir die ESP8266 -bord (3D -model op prent 2).

Daarna moet u 'n 3D -druk van u PCB sien.

Die laaste stap is om die model behoorlik uit te voer.

1. Maak seker dat al die vlakke na buite wys ("Bewerkingsmodus - Alles kies" en dan "Maas - Normale - Herbereken buite").
2. Maak seker dat dit almal individuele gesigte is ("Bewerkingsmodus-kies alles" en dan "rand-randsplitsing").-As u hierdie twee stappe weglaat, ontbreek moontlik die besonderhede van u Slicer-sagteware.-
3. Uitvoer as. STL ("Slegs seleksie" om slegs die finale PCB uit te voer en "Sceneenhede" om die omvang van die dinge te behou).

Stap 3: Sny sagteware

3D -drukkers verskaf gewoonlik 'n 'Slicer' sagteware om die 3D -modelle te verwerk (in.stl of ander formate) en bereken die nodige roete om dit te druk (gewoonlik in.gcode -formaat). Ek het 'n Creality Ender 3, en ek het nie oorgegaan van die Creality Slicer nie, maar u kan hierdie instellings op enige ander sagteware toepas.

Ek bestee 'n volledige gedeelte aan die snyer -instellings, aangesien dit baie belangrik is by die druk van ABS, wat baie moeilik is as gevolg van krom, krimp en krake. Vanweë die presisie wat benodig word, is die druk van 'n PCB ook tot die standaard 3D -drukkers beperk.

Hieronder deel ek die instellings wat ek gebruik op die Creality Slicer vir gedetailleerde druk van PCB's op ABS. Hulle verskil van standaardinstellings in:

• Dun mure en lae (om genoeg detail te verskaf - dit kan 'n paar herhalings benodig vir u gewenste resultaat, tensy u tevrede is met my instellings).
• Gebruik 'n vlot. Die sleutel is op die basis, waarna u veral moet sorg. (Ek laat 'n 10 mm -afwyking van die model toe om te voorkom dat 'n minimale kromming die druk beïnvloed). Daar is ook geen skeidings tussen vlotlyne om 'n goeie soliede basis te verkry nie. As u u basis regkry, is dit klaar. As u hoeke in u basis sien vou, is u beslis gedoem.
• Stadige spoed. Ek gebruik ongeveer 1/4 van die standaardspoed (dit sorg vir 'n goeie filamentlegging en dus kleef en algehele kwaliteit).
• ABS -temperatuur (bed: 110ºC, spuitstuk: 230ºC)
• Waaier gedeaktiveer (word aanbeveel om die temperatuur konstant te hou vir ABS).

Stap 4: Druk

Laastens, stuur u.gcode na u drukker en laat u PCB vervaardig. 'N Paar wenke wat u moet volg:

1. Omhul jou 3D -drukker. 'N Omhulsel hou u temperatuur baie stabieler, wat 'n sterk vereiste is vir ABS -drukwerk. Maak seker dat u die SVE en kragtoevoer buite die omhulsel, sowel as u filament, hou. As u dit regkry om ABS sonder omhulsel te druk, deel dan u truuk, want dit het my mal gemaak.
2. Voorverhit u drukker 'n rukkie. Op PLA kan u dadelik afdruk, maar met ABS is my advies om vooraf te verhit met ABS-instellings (bed: 110ºC, spuitkop: 230ºC) vir 10-15 minute, sodat u die regte atmosfeer skep voordat u met die druk kan begin.
3. Druk stadig maar seker af. Soos vroeër genoem, het ek die standaard druksnelheid in die config -lêer tot 1/4 verminder. Dit blyk dat dit stadig genoeg is om 'n goeie resultaat te behaal, maar u kan die druksnelheid tydens die druk bestuur deur die toevoersnelheid te reguleer as u dit nog 'n bietjie wil optimaliseer. Let net op dat hoë snelhede tot baie skielike bewegings sal lei, wat die filament nie effektief kan lê of met die gaas kan bots en dit kan losmaak nie.
4. Bou 'n goeie fondament. Die sleutel op ABS is om 'n goed vaste basis te kry. As die basis nie werk nie, is die model weg (sien 'n paar rampspoedige pogings hieronder). Met die wenke hierbo (omhulsel, voorverhitting en stadige snelheid) behoort u 'n goeie basis en 'n goeie afwerking te kry. Maar anders as PLA, wat ek ure lank sonder toesig laat, benodig ABS meer aandag.
5. Wees waaksaam, veral aan die begin. Met die herhaling van bogenoemde, is die sleutel die basis. Maak seker dat die eerste buitekant goed gelê is. Dit sal die res van die eerste laag hechting dryf. Soms steek die filament nie dadelik vas of word dit van die plek af gesleep. U moet dit gou genoeg raaksien om die nivellering of skoonmaak van die basisplaat reg te stel. Wees altyd op die uitkyk, as u hoeke sien opkom, sal dit waarskynlik die hele basis losmaak en die hele prent bederf. Selfs as die basis op sy plek bly, sal die hoek verdraai.

Stap 5: Draad en soldeer

Nou is dit tyd om alles op sy plek te plaas:

1. Kontroleer die afwerking van kanale en gate. Spesiale gate moet deur die drukker gemis of oorgetrek word. Gebruik 'n naald as u sommige hiervan moet heropen. As u natuurlik nie 'n plat afdruk gekry het nie, as gevolg van skeefheid, of as u nie die besonderhede gekry het wat u verwag het nie, moet u die drukkerinstellings of selfs u 3D -model nagaan vir afmetings.
2. Plaas u komponente. Modules, weerstande, kapasitors of LED's met hul eie penne kan maklik in plek gestel word. U kan hul eie draad effens buig om dit in die kanale te kry, sodat dit makliker is om dit later vas te maak.
3. Voeg draad en soldeer by. Gebruik enige penne of springers wat in die kanaal pas en sny dit in lengte, sodat u net by spesifieke aansluitingspunte moet soldeer. Ons hoef nie die hele ding te soldeer nie, alhoewel ek geneig is om dit te doen as dinge nie lig nie. In my geval moes ek al die penne van die ESP8266 vasdraai, en dit was waar dit die belangrikste was. goeie soldeervaardighede (wat ek nie doen nie). Die res van die bord was redelik eenvoudig om te doen.

Stap 6: Toets u bord

As u seker is dat u alles reg gedoen het, sluit dit dan aan.

Vir prototipering gebruik ek die ESP8266 op die Teensy 4 seriële verbinding.

Terwyl ek die toetse op die kaal bord gedoen het, laai ek 'n program wat plaaslike tyd via wifi laai. Soos u kan sien, werk alles goed. Hoop dat u ook 'n goeie resultaat met hierdie tegniek gehad het.