FoldTronics: 3D -voorwerpe skep met geïntegreerde elektronika met opvoubare HoneyComb -strukture: 11 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

In hierdie handleiding bied ons FoldTronics aan, 'n 2D-sny-gebaseerde vervaardigingstegniek om elektronika in 3D gevoude voorwerpe te integreer. Die belangrikste idee is om 'n 2D -vel met 'n snyplotter te sny en te perforeer om dit in 'n 3D -heuningkoekstruktuur op te vou; Gebruikers plaas die elektroniese komponente en stroombane op die vel voordat hulle vou.

Die vervaardigingsproses duur slegs 'n paar minute, sodat gebruikers vinnig funksionele interaktiewe toestelle kan prototipe. Die voorwerpe wat verkry word, is liggewig en styf, wat gewigsgevoelige en kragsensitiewe toepassings moontlik maak. As gevolg van die aard van heuningkoeke, kan geskepte voorwerpe langs een as plat gevou word en dus effektief vervoer kan word in hierdie kompakte vormfaktor.

Benewens 'n papier snymasjien, benodig u die volgende materiale:

• Duidelike PET -plastiekblad/deursigtigheidsfilm
• Koper kleefblad/foelie
• Dubbelzijdige kleefblad
• Geleidende band met dubbelzijdige kleefband
• Gewone groot band of kleefplastiek vinyl

Stap 1: Laai FoldTronics -sagteware af

Die ontwerphulpmiddel vir FoldTronics word in die 3D -redakteur Rhino3D geïmplementeer as 'n Grasshopper -uitbreiding. Sprinkaan voer die lae direk uit vir die heuningkoekvel, isolasieband en berg/vallei -samestelling. Om die bedrading te genereer, het ons ook 'n ULP -inprop geïmplementeer vir die elektroniese ontwerp sagteware EAGLE, wat die bedradingslaag uitvoer en die stapel lae voltooi.

Die sagteware vir ons ontwerphulpmiddel kan gevind word op GitHub:

Jy gaan nodig hê:

• Die nuutste Rhino5 WIP
• Sprinkaan
• AREND
• Illustrator
• Silhouet -ateljee

Stap 2: Ontwerp van toestelle met behulp van die sagteware

Om die LED -stroombaan te skep, begin ons met die skep van 'n 3D -model in die 3D -redakteur Rhino3D waarvoor ons ons FoldTronics -inprop geïmplementeer het. Nadat ons die basiese vorm van die 3D -model geskep het, omskep ons dit in 'n heuningkoekstruktuur deur op die "convert" -knoppie te druk. Sodra die algoritme die model in die heuningkoekselle verdeel het, word die resultaat in die 3D -aansig vertoon.

Ons kan nou die resolusie van die heuningkoek verander met behulp van die meegeleverde skuifbalk om die beste afweging te vind tussen 'n hoër resolusie en genoeg spasie in die selle om die LED, die battery en die kruis-selkonneksie te huisves.

Die resolusie -skuifbalk verander beide die aantal kolomme en die aantal selle gelyktydig omdat die verandering van die resolusie vir kolomme en rye afsonderlik sou veroorsaak dat die finale vorm van die oorspronklike vorm verskil.

Om die LED-, battery- en dwars-sel-aansluiting by te voeg, kies ons dit uit die lys met komponente in die spyskaart en voeg dit by deur op die betrokke knoppie te klik. Dit skep outomaties 'n 3D -model van 'n boks wat die grootte van die geselekteerde elektroniese komponent voorstel. Ons kan nou die LED en ander elektroniese komponente na 'n plek in die 3D -volume sleep. As ons per ongeluk 'n komponent op 'n vou of 'n nie-geldige sel plaas, word dit outomaties na die volgende geldige sel verplaas.

1. Voer 'n 3D -model in Renoster in.
2. Begin die "Sprinkaan" en maak "HoneycombConvert_8.gh" oop.
3. Kies die model in Neushoorn en klik met die rechtermuisknop op 'n brep -komponent en "Stel een brep" op Sprinkaan.
4. Maak die "Afstandsbedieningspaneel" oop in View of Grasshopper.
5. Verander die breedte van die sel met die skuifbalk.
6. Skakel die model om in 'n heuningkoekstruktuur en 2D -snydata deur op 'Skep heuningkoek' te klik.
7. Beweeg die komponent (blou kleur) en verander die grootte deur "kies komponente uit hierdie lys." (nog konstruksie)
8. Skep die komponentdata deur op "skep komponente" te klik.
9. Skep die 2D -data deur op "skep snydata" te klik.
10. Voer snylyne uit met 'geselekteerde voorwerpe' as AI -lêer.

Stap 3: Voer lae uit vir vervaardiging

As ons klaar is met die plasing van die elektroniese komponente, druk ons op die "uitvoer" -knoppie om die lae vir vervaardiging te genereer. By uitvoer skep die 3D -editor -inprop alle lae van die vervaardigingsstapel as 2D -tekenlêers (. DXF -lêerformaat) behalwe die laag wat die bedrading bevat, wat afsonderlik in 'n latere stap in die proses geskep sal word.

Om die ontbrekende bedradingslaag te genereer, maak gebruikers die 2D -lêer van die heuningkoekstruktuur oop in die elektroniese ontwerp sagteware EAGLE en voer ons persoonlike EAGLE ULP -inprop uit. Die inprop genereer 'n stroombaan van die grootte van die heuningkoekpatroon en omskep dan elke gekleurde vierkant terug in 'n elektroniese komponent (dit wil sê die LED, battery en kruis-sel-aansluiting). Met die elektroniese komponente wat reeds op die blad is, kan gebruikers nou die skema opstel. Uiteindelik kan gebruikers die outomatiese bedradingfunksie van EAGLE gebruik om die volledige stroombaan op die vel te skep wat die laaste laag vir die vervaardiging voltooi.

** Tans is ULP -inprop in aanbou. U moet die komponente met die hand plaas.

Stap 4: Vervaardiging, montering en vou

Nou kan ons begin om die gegenereerde lae bymekaar te voeg. Om die lae te vervaardig, hoef ons slegs die 2D -tekening van elke laag (. DXF -lêerformaat) in die regte volgorde met die snyplotter te sny.

Stap 5: Sny en perforasie van die basisvel

Ons plaas eers die basisplaat (PET -plastiek) in die snyer en sny en perforeer dit om die berg-, vallei- en spleetlyne te skep, asook die merkers vir die elektroniese komponente. Die FoldTronics -proses perforeer slegs die vel van die bokant en onderskei tussen berg- en vallei met behulp van aparte visuele notasies (stippellyne vir berge vs stippellyne vir valleie), aangesien dit later in teenoorgestelde rigtings moet vou. Alternatiewelik kan die FoldTronics-proses die vel ook van beide kante af perforeer, dit wil sê die berge van bo af en die valleie van onder af, maar dit vereis dat die plaat weer in die snyplotter geplaas word.

Terwyl al die splete deurgesny word, word die omtrek van die heuningkoek slegs geperforeer om dit aan die hoofblad vas te hou, wat ons in staat stel om die vel met die snyplotter in die volgende stappe verder te verwerk. Laastens word die gebiede waarop elektroniese komponente gesoldeer word, ook geperforeer om dit makliker te maak om uit te vind watter komponent waarheen gaan.

Vir die voorwerpe wat in hierdie papier gebruik word, gebruik ons PET -plastiekblaaie, 0,1 mm dik en sny die velle met 'n snyplotter (model: Silhouette Portrait, instellings sny: lem 0.2mm, snelheid 2cm/s, krag 10, instellings perforasie: lem 0,2 mm, spoed 2 cm/s, krag 6).

Stap 6: Plaas die bedrading met koperband

Vervolgens plaas ons 'n laag eensydige koperband (dikte: 0,07 mm) oor die hele vel. Ons plaas die vel terug in die snyplotter met die koperkant na bo, en voer dan die lêer uit om die vorm van die drade uit te sny, sodat dit nie in die basisblad kan sny nie (snyinstellings: lem 0,2 mm, spoed 2 cm /s, krag 13). Daarna trek ons die koperband af wat nie deel is van die bedrading nie.

Stap 7: Isoleerplaat

Om te verhoed dat die kortsluiting van die drade raak nadat die basisvel gevou is, voeg ons 'n isolerende laag by. Hiervoor plaas ons 'n laag gewone nie-geleidende band oor die hele vel (dikte: 0,08 mm). Ons plaas die plaat terug in die snyplotter, wat die isolasieband slegs verwyder in die gebiede met draadpunte wat óf aan elektroniese komponente gekoppel sal word, óf wat ons nuwe kruisselkringverbinding gebruik. Ons gebruik die snyinstellings: lem 0.1mm, snelheid 2cm/s, krag 4.

Stap 8: Plak berge/dale vas om vas te hou nadat dit gevou is

In die volgende stap maak ons 'n laag gewone dubbelzijdige band aan die onderkant sowel as aan die bokant. Die dubbelzijdige band word gebruik om die valleie en berge wat die heuningkoekstruktuur bymekaar hou, aanmekaar te bind nadat hulle gevou is (berge word van die bokant van die lakens vasgeplak terwyl valleie van onder af vasgeplak word). Nadat die vel in die snyplotter geplaas is, word die dubbelzijdige band uitgesny op alle gebiede wat nie saamgevoeg moet word nie (snyinstellings: lem 0,2 mm, snelheid 2 cm/s, krag 6). Boonop sny die snyplotter die gebiede wat nodig is vir die elektroniese verbindings, vir tapedale valleie/berge wat ook 'n dwars-selkringaansluiting dra. Nadat ons albei kante gesny het, verwyder ons die oorblywende dubbelzijdige band.

Stap 9: Soldeer

In 'n laaste stap voordat ons soldeer, sny ons nou die heuningkoekpatroon af om dit van die laken te ontkoppel. Vervolgens soldeer ons die elektroniese komponente (LED, battery) met behulp van 'n soldeerbout op die drade. As die komponente klein en moeilik is om te soldeer, kan ons ook soldeerpasta as alternatief gebruik. Aangesien dit moeilik is om die kruis-sel-aansluiting te soldeer, gebruik ons 'n dubbelzijdige geleidende band om die verbinding te maak.

Stap 10: vou

Ons vou nou die heuningkoek saam.

Stap 11: Verlig dit

Jou kring is gereed!