Δίπλευρη κατασκευή PCB με τρισδιάστατο εκτυπωτή: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Θα προσπαθήσω να εξηγήσω την κατασκευή ενός μονόδρομου τύπου PCB διπλής όψης τύπου router με τη βοήθεια ενός τροποποιημένου τρισδιάστατου εκτυπωτή.

Αυτή η σελίδα με ενέπνευσε να χρησιμοποιήσω τον τρισδιάστατο εκτυπωτή μου για κατασκευή PCB. Στην πραγματικότητα, η μέθοδος που περιγράφεται σε εκείνη τη σελίδα λειτουργεί αρκετά καλά. Εάν ακολουθήσετε τα βήματα, πιθανότατα προτιμάτε ένα καλά κατασκευασμένο μονόπλευρο PCB. Οι συνεισφορές μου είναι κατά κάποιο τρόπο βελτιωμένη κεφαλή εκτύπωσης (καθιστώντας την απλούστερη και αποδοτικότερη χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτροκινητήρα παιχνιδιών) και την ανάπτυξη μιας μεθόδου για PCB δύο όψεων.

Χρησιμοποίησα αυτήν τη μέθοδο για να κάνω το pcb του Automatic Cat Feed Dispenser εκπαιδευτικό.

-Πιάτο κουπ

-3d εκτυπωτής (τροποποιημένος) και λογισμικό (Repetier)

-Μόνιμο μαρκαδόρο

-Ακετόνη

-Καρφίτσες με επίπεδη κεφαλή

-Λογισμικό κάμερας

-Τρυπάνι

-Κεφαλή εκτυπωτή (μικρός ηλεκτρικός κινητήρας. Χρησιμοποίησα ένα μικρό μοτέρ από ένα ελικόπτερο μικρού μεγέθους rc) και προσαρμοσμένο περίβλημα)

-Διαλυτική λύση. χλωριούχο φερρίδιο.

-Δοχείο

Βήμα 1: Προσθέστε θέσεις καρφίτσες και οπές καρφιτσών στο σχέδιο

Δεδομένου ότι κατασκευάζουμε ένα PCB δύο όψεων, τα σχέδια στις επιφάνειες πρέπει να ευθυγραμμιστούν τέλεια. Ακόμη και μια αλλαγή τέταρτου mm μπορεί να καταστρέψει το PCB.

Χρησιμοποίησα καρφίτσες για επίπεδη κεφαλή για να στερεώσω την πλάκα χαλκού και να ευθυγραμμίσω τα σχέδια.

Χρειαζόμαστε οκτώ καρφίτσες στο κρεβάτι εκτύπωσης και τέσσερις οπές στη χάλκινη πλάκα. Οι τρύπες στον πίνακα πρέπει να ταιριάζουν με τις βελόνες των πείρων. Τέσσερις καρφίτσες χρησιμοποιούνται για την πλευρά Α και άλλες τέσσερις χρησιμοποιούνται για την πλευρά Β. Η θέση των πείρων και των οπών στον πίνακα πρέπει να υπολογίζεται με τρόπο που όταν αναποδογυρίζετε την πλάκα στην άλλη πλευρά να ταιριάζει με το σχέδιο της συγκεκριμένης πλευράς.

Το ερώτημα λοιπόν είναι πώς μπορούμε να υπολογίσουμε τη θέση των ακίδων ώθησης;

Υπάρχει ένα υπέροχο λογισμικό που ονομάζεται FlatCam. Χρησιμοποιώντας αυτό το λογισμικό, μπορείτε να δημιουργήσετε αρχεία που είναι απαραίτητα για τον τρισδιάστατο εκτυπωτή για εκτύπωση σχεδίου PCB και επίσης να λάβετε τις θέσεις των οπών και των τοποθετήσεων καρφιτσών.

Αυτό το λογισμικό έχει σχεδιαστεί για μηχανές CNC. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι αρχές λειτουργίας των μηχανών CNC και των τρισδιάστατων εκτυπωτών είναι σχεδόν πανομοιότυπες, χρειάζεστε μόνο ένα μικρό κόλπο για να σχεδιάσετε θέσεις καρφίτσας.

Η βασική διαδικασία κατασκευής PCB διπλής όψης περιγράφεται εδώ. Εάν ακολουθήσετε αυτά τα βήματα, μπορείτε να βελτιστοποιήσετε τις θέσεις της βελόνας (αποκαλούμενες οπές ευθυγράμμισης στο λογισμικό κάμερας) αλλά όχι τις θέσεις της κεφαλής του πείρου ώθησης. Ευτυχώς, η flatcam διαθέτει χειροκίνητα εργαλεία σχεδίασης γεωμετρίας, ώστε να μπορείτε να προσθέσετε οκτώ κύκλους γύρω από τις οπές των πείρων που αντιπροσωπεύουν τις θέσεις των ακροδεκτών. (εικόνες των πινέζων που τοποθετούνται πάνω σε τρισδιάστατη εστία εκτυπωτή που εμφανίζονται στο επόμενο βήμα)

Βρήκα χειροκίνητα το κέντρο των οπών ευθυγράμμισης και σχεδίασα έναν κύκλο 1 εκατοστού γύρω τους.

Η τελική εικόνα του σχεδίου εμφανίζεται στην εικόνα. Οι κόκκινοι κύκλοι αντιπροσωπεύουν τις πινελιές ώθησης.

Βήμα 2: Εξαγωγή αρχείου συμβατού με εκτυπωτή 3D

Η flatcam μπορεί να εξάγει αρχεία gcode συμβατά με CNC. Αυτός ο τύπος αρχείου είναι σχεδόν συμβατός με 3d εκτυπωτές. Διαφορετικοί εκτυπωτές ενδέχεται να απαιτούν διαφορετική μορφή και πρόσθετες γραμμές εντολών. Για παράδειγμα, ο εκτυπωτής μου διαθέτει λειτουργία αυτόματης ισοπέδωσης, η οποία πρέπει να ενεργοποιηθεί με μια επιπλέον γραμμή εντολών. Μια άλλη αλλαγή που έκανα ήταν η προσθήκη επιπλέον χώρου στην ετικέτα συντεταγμένων Υ. Το έκανα με το εργαλείο εύρεσης και αντικατάστασης σημειωματάριου.

Μπορείτε να ελέγξετε το τελικό σχέδιο χρησιμοποιώντας ένα λογισμικό ελέγχου τρισδιάστατου εκτυπωτή, όπως το repetier.

Οι προσαρμογές επιπέδου z, το μέγεθος του εργαλείου και πολλές άλλες ρυθμίσεις χρειάζονται κάποιο σφάλμα λήξης δοκιμής. Άφησα στον αναγνώστη να βρει τον καλύτερο συνδυασμό αξιών από μόνος του.

Εάν η μορφή και το σχέδιο του αρχείου είναι εντάξει, μπορείτε να το στείλετε απευθείας στον εκτυπωτή.

Βήμα 3: Σχεδίαση θέσεων καρφιτσών και τοποθέτηση καρφιτσών στο κρεβάτι του εκτυπωτή

Σε αυτό το βήμα, χρειάζεστε δύο ξεχωριστά αρχεία gcode flatcam. Μία για τις θέσεις των πείρων ώθησης και άλλη για τις οπές της βελόνας στην πλάκα κουπών.

Αρχικά οι θέσεις των πείρων. Ένα χοντρό χαρτί ή ένα κινούμενο σχέδιο τοποθετείται πάνω από το κρεβάτι του εκτυπωτή και στερεώνεται με μια ταινία διπλής όψης. Χρησιμοποιώντας την έξοδο του λογισμικού επίπεδης κάμερας, σχεδιάζονται θέσεις καρφίτσας στο χαρτί. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα σετ εργαλείων στυλό ή το ίδιο σετ εργαλείων που θα χρησιμοποιήσετε για το ξύσιμο της χάλκινης πλάκας. Μπορείτε επίσης να συμπεριλάβετε τη θέση της πλάκας στο σχέδιο.

Στη συνέχεια, η πλάκα χαλκού τοποθετείται στο κινούμενο σχέδιο, ο εκτυπωτής λειτουργεί για οπές καρφιτσών και τουλάχιστον τέσσερα σημάδια οπών γίνονται ορατά στην πλάκα. Πρέπει να ρυθμίσετε την απόσταση z ανάλογα με αυτό το βήμα. Μπορείτε να τρυπήσετε το πιάτο. Πρέπει να ανοίξετε τουλάχιστον τέσσερις μικρές τρύπες για να κρατήσετε χαρτικά πιάτων στο κρεβάτι του εκτυπωτή κατά την εκτύπωση. Αυτές οι οπές είναι επίσης απαραίτητες για την ευθυγράμμιση της πλάκας για εκτύπωση διπλής όψης.

Σκοτ ταινία δύο όψεων που εφαρμόζεται για να σπρώχνει τις καρφίτσες με επίπεδη κεφαλή. Στη συνέχεια τοποθετούνται προσεκτικά στις ακριβείς θέσεις τους.

Όταν ολοκληρώσετε αυτό το βήμα, πρέπει να μπορείτε να τοποθετήσετε τη χάλκινη πλάκα πάνω από το κρεβάτι του εκτυπωτή, όπως φαίνεται στην εικόνα. Οι τρύπες στην πλάκα πρέπει να ευθυγραμμίζονται ακριβώς με τις βελόνες των πείρων ώθησης και αυτό πρέπει να ισχύει όταν αναποδογυρίζετε την πλάκα.

Βήμα 4: Καθαρίστε και τρίψτε

Καθαρίστε τη χάλκινη πλάκα με σαπούνι και άμμο με γυαλόχαρτο. Η λείανση είναι σημαντική διότι διαφορετικά μπορεί να αφαιρεθεί μελάνι μόνιμου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χάραξης. Χρειάζεστε κάποια τραχύτητα στην επιφάνεια της πλάκας χαλκού

Βήμα 5: Χρωματίστε την πλάκα χαλκού

Χρειάζεστε μια μόνιμη πένα για αυτό το βήμα. Οι περισσότεροι από αυτούς θα κάνουν τη δουλειά τους. Ωστόσο, μπορεί να χρειαστείτε κάποιο πείραμα. Έβαλα δύο στρώσεις χρώματος για επιπλέον προστασία. Η επιφάνεια της πλάκας πρέπει να καλύπτεται ομοιόμορφα. Το μόνιμο μελάνι μπορεί να γρατζουνιστεί εύκολα ειδικά όταν στεγνώσει. Έτσι, πρέπει να είστε προσεκτικοί για να μην γρατσουνίσετε καμία από τις επιφάνειες. Χρησιμοποίησα μια χαρτοπετσέτα για να προστατέψω τουλάχιστον τη μία πλευρά του πιάτου.

Βήμα 6: Τοποθετήστε το Painted Plate στο Printer Bed and Print

Η πλάκα κουτιού πρέπει να τοποθετηθεί στο κρεβάτι του εκτυπωτή όπως φαίνεται. Απαιτείται ταινία διπλής όψης για να διατηρηθεί η πλάκα της κουπίστας στη θέση της.

Η ισοπέδωση του εκτυπωτή είναι πολύ σημαντική σε αυτό το στάδιο. Δεδομένου ότι η κεφαλή γρατσουνιών δεν έχει μηχανισμό ελατηρίου, οποιαδήποτε ασυνέπεια του ύψους του τραπεζιού μπορεί να οδηγήσει είτε σε ανεπαρκή σχισμή του χρώματος είτε σε μεγάλη αντίσταση που μπορεί να προκαλέσει κραδασμούς της κεφαλής. Πέρασα πολύ χρόνο για να βρω το ακριβές περιθώριο z για την πραγματική εκτύπωση.

Ο ορισμός της τρισδιάστατης εκτύπωσης προέρχεται από το λογισμικό flatcam. (βήμα 2) Χρειάζεστε τουλάχιστον 3 αρχεία. Ένα για πάνω, άλλο για κάτω και τέλος τρυπάνι. (δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το αρχείο ορισμού θέσης τρυπανιού και να προσπαθήσετε να τρυπήσετε από καρδιάς.)

Η διαδικασία εκτύπωσης επαναλαμβάνεται δύο φορές.

Πρέπει να ελέγξετε την ευθυγράμμιση των σχεδίων πριν από την χάραξη. (Κατέληξα σε πολλές απόψεις που δεν ήταν ευθυγραμμισμένες στις αρχικές μου προσπάθειες. Πολλά πράγματα μπορεί να πάνε στραβά και να μην τα παρατηρήσετε μέχρι την τελική χάραξη που είναι μη αναστρέψιμο.)

Σημείωση: η κεφαλή εκτύπωσης αποτελείται από ένα μικρό ηλεκτρικό μοτέρ εγκλωβισμένο σε τρισδιάστατο περίβλημα. Αυτό δημιούργησε τις πιο καθαρές γραμμές στην πλάκα. (Δοκίμασα πολλά άλλα διαφορετικά υλικά, σχήματα και μηχανισμό, συμπεριλαμβανομένης μιας συμπαγούς μεταλλικής ράβδου με ελατήριο.)

Βήμα 7: Χαράξτε χρησιμοποιώντας χλωριούχο σίδηρο

Ο πραγματικός χρόνος χάραξης μπορεί να αλλάξει ανάλογα με την πυκνότητα και τη θερμοκρασία του διαλύματος. το δικό μου πήρε περίπου 25 λεπτά.

Η πλάκα πρέπει να βρίσκεται τουλάχιστον 5 mm πάνω από το κάτω μέρος του δοχείου χάραξης. Χρησιμοποίησα πλαστικά απομακρυσμένα μέρη (δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μέταλλο μέσα στο διάλυμα) βιδωμένο στην πλάκα. Εάν δεν το κάνετε αυτό, είτε η επιφάνεια της πλάκας αγγίζει το κάτω μέρος του δοχείου και οι ανεπιθύμητες γρατζουνιές ή το υγρό χάραξης μπορεί να μην φτάσουν ομοιόμορφα στην κάτω επιφάνεια.

Η περίσσεια χρώματος μπορεί να αφαιρεθεί χρησιμοποιώντας ακετόνη.

Στο τέλος της περιγραφόμενης διαδικασίας, απέκτησα ένα καλής ποιότητας διπλής όψης pcb που θα χρησιμοποιηθεί στα ηλεκτρονικά μου έργα

Προσπάθησα να εξουδετερώσω το διάλυμα χλωριούχου σιδήρου προσθέτοντας νερό πλούσιο σε σούπα πριν από την απόρριψη στο σύστημα αποβλήτων. (Η θεωρία μου είναι ότι το σαπούνι είναι βασικό και το χλωριούχο σίδηρο είναι οξύ, επομένως, η ανάμειξή τους δημιουργεί αλάτι και εξουδετερώνει το διάλυμα. Αναρωτιέμαι αν αυτή είναι μια καλή ιδέα και βοηθά πραγματικά στην προστασία του περιβάλλοντος). Στην πραγματικότητα, μπορείτε να διατηρήσετε το διάλυμα σε ένα ασφαλές μπουκάλι και να χρησιμοποιήσετε το ίδιο διάλυμα πολλές φορές.