PCB-Design in 3D: Warum Sie es brauchen und wie es Ihnen helfen wird

Neulich sah ich einen jungen Vater mit seinem einjährigen Sohn auf den Schultern herumalbern. Von seinem Vater sicher gehalten, bewegte sich der Junge ständig hin und her, um seinen Vater aus allen Blickwinkeln zu betrachten. Umwerfend süß linste er zuerst über die linke Seite auf das Gesicht, um dann mit den Haaren zu spielen, zur rechten Seite überzuwechseln und wieder zurück zum Anfang.

Ich habe diesen kostbaren Moment genossen, doch kam mir dabei aber auch ein wichtiger Gedanke in den Sinn. Das Kind wollte alle nur möglichen unterschiedlichen Ansichten von seinem Vater, die es bekommen konnte, und so wechselte es ständig seine Perspektive. Als PCB-Designer wollen wir auch jede nur mögliche Ansicht unserer Entwürfe sehen. In der Vergangenheit war diese Perspektive auf das Arbeiten in einer 2D-CAD-Umgebung beschränkt. Doch jetzt, da 3D-Designumgebungen zunehmend verfügbar werden, sollten wir diese Werkzeuge auch einsetzen, um unsere Designs voranzubringen.

Die 3D-Ansicht eines PCB-Designs hat für den Designer viele Vorteile.

Das bisher übliche 2D-Design und die Vorteile von 3D

In meiner ersten Zeit als PCB-Designer arbeitete ich für ein Unternehmen, das Displays herstellte. Das war damals, als wir noch mit UNIX-basierten CAD-Systemen arbeiteten, die nur eine 2D-Arbeitsumgebung zur Verfügung stellten. Einer meiner ersten Entwürfe wurde an die Mechanik-CAD-Gruppe geschickt, die ihn dann für mich in 3D übertrug. Obwohl sich die Darstellung auf primitive Blockformen beschränkte, war ich doch über das Aussehen meines Designs in 3D erstaunt. Es war das erste Mal, dass ich überhaupt einen meiner Entwürfe so sehen konnte, und die Erinnerung an diesen Moment ist mir geblieben. Das Arbeiten in einer 3D-Umgebung kann PCB-Designern viele Vorteile bieten, von denen ich nun ein paar aufzählen möchte.

Bauteil-Footprints in 3D: Eines der ersten Dinge, die mir bei dem Betrachten dieses Designs in 3D auffielen, war, dass ein großer Elektrolytkondensator durch das Gehäuse des Gerätes hindurchragte. Das hätten meine DRCs eigentlich verhindern sollen, aber aus irgendeinem Grund hatte das wohl nicht geklappt. Deshalb war es eine herbe Überraschung für mich, den Elko wie einen Hundeschwanz aus dem hinteren Ende des Gerätes heraushängen zu sehen. In modernen CAD-Systemen gehört das Festlegen Ihrer DRCs, zum Abfangen solcher Fehler, zum Standard. Mit der Möglichkeit, in 3D zu arbeiten, bekommen Sie ein Echtzeit-Feedback, wie weit Ihre Bauteile auftragen.

Visualisierung von Lagenstrukturen: Für PCB-Designer ist es günstig, wenn sie genau sehen können, wie die Lagenstruktur einer Leiterplatte in 3D aussieht. Man kann das Bild kippen, drehen, schwenken und zoomen, um zu sehen, wie ein Durchkontaktierungs-Aufbau aussehen wird und wie genau er mit den anderen Objekten um ihn herum interagiert.

Komplette 3D-Bearbeitungsmöglichkeiten: Das Betrachten unserer Designs in 3D ist nur der Anfang, denn das Layout kann auch im 3D-Modus bearbeitet werden. Der PCB-Designer kann den Lagenaufbau interaktiv hoch- oder heruntergehen, um Bauteile zu bewegen, Leiterbahnen zu verschieben oder sie auf eine andere Lage zu verlegen.

MCAD/ECAD-Kollaboration: Ein 3D-CAD-System gibt Ihnen auch die Möglichkeit, dem Design ein mechanisches Objekt hinzuzufügen, wie z. B. das Gehäuse des Geräts. Mit dieser Funktionalität können Sie die 3D-Bauteile in Relation zum Gehäuse oder anderen mechanischen Objekten ansehen und 3D-Abstandsüberprüfungen für diese Elemente durchführen.

Flexible Schaltkreise: Ein weiterer Vorteil für die Arbeit in 3D existiert beim Entwerfen von flexiblen Schaltkreisen. Mit einer kompletten 3D-Umgebung haben Sie die Möglichkeit, die fertige flexible Schaltung zusammengefaltet wie im montierten Zustand zu sehen. Stellen Sie sich das einmal vor: Sie müssen nicht mehr Vermutungen darüber anstellen, wie Ihr flexibles Design in Gebrauch aussehen wird, sondern können Ihr 3D-CAD-System für eine genaue Darstellung verwenden. Dies ermöglicht Ihnen, Bestückungs- und Abstandsprobleme in der endgültigen gefalteten Konfiguration des Designs zu sehen, bevor Sie es zum Hersteller geben. Indem Sie die Probleme schon mit Ihrem 3D-CAD-System finden, reduzieren Sie die Notwendigkeit für zusätzliche Durchläufe zum Klären mechanischer Probleme und sparen am Ende bares Geld.

Die Arbeit in einer 3D-Umgebung hilft PCB-Designern, das volle Potenzial ihrer Design-Tools auszuschöpfen.

3D-Design: Der neue Standard für die heutigen Designanforderungen

Traditionell waren PCB-Designer auf eine 2D-Umgebung beschränkt. Dieser Standard hat viele Jahre funktioniert, aber heutzutage entwickelt sich das PCB-Design rasch weiter. Neu entstehende Technologien, wie z. B. Wearables und das IoT, drängen die Design-Industrie zum Arbeiten in 3D. Der Wettbewerb macht es notwendig, dass man ein Design als Erster auf den Markt bringt. Deshalb können sich PCB-Designs nicht mehr den Luxus mehrerer Durchläufe zum Klären mechanischer Probleme leisten. Mechanische Abstände, Details flexibler Baugruppen und Bauteil-Platzprobleme können allesamt präventiv vor der Herstellung gelöst werden, indem die Platine in einer 3D-Umgebung entworfen wird.

So wie der kleine Junge jeden möglichen Blickwinkel ausprobiert hat, um eine bessere Sicht auf seinen Vater zu bekommen, haben wir mit 3D die Möglichkeit, alle Perspektiven unseres Designs zu erforschen. Das Potenzial für eine ganz neue Art des PCB-Designs liegt direkt vor uns – wir müssen nur danach greifen. Mit einer 3D-PCB-Designsoftware wie Altium Designer haben Sie eine hervorragende Möglichkeit, sofort loszulegen.

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