Impression 3D pour l'organisation du laboratoire électronique

La technologie d'impression 3D offre aux concepteurs électroniques des opportunités fantastiques pour améliorer leurs processus de développement, produire des maquettes de produits et même créer des pièces personnalisées pour leurs dispositifs de production. Cependant, les avantages des imprimantes 3D ne s'arrêtent pas là ; elles peuvent avoir un autre but tout aussi important dans votre processus de conception, à savoir, vous aider à organiser l'espace de votre laboratoire électronique afin que vous puissiez travailler de manière plus intelligente.

Problèmes d'espace de laboratoire

L'espace de laboratoire électronique typique sera rempli d'outils, de projets à moitié terminés, de pièces de rechange, de composants aléatoires, et de nombreux câbles et fils. Alors que tout est essentiel et doit être là, souvent c'est un combat pour trouver des places pour tout mettre afin que vous puissiez le retrouver la prochaine fois que vous en aurez besoin. Ce qui peut apparaître comme un désordre indiscipliné pour un observateur occasionnel est un chaos hautement organisé qui a lentement évolué, adhérant aux principes scientifiques de l'entropie.

La clé pour créer de l'ordre à partir du chaos est d'avoir des endroits où tout ranger, une solution de stockage qui fonctionnera pour vos besoins spécifiques et qui pourra évoluer avec votre laboratoire. Chaque nouveau projet que vous commencez viendra inévitablement avec de nouveaux composants et parfois de nouveaux outils. À mesure que vous lancez plus de projets, vos besoins en matière de stockage et d'organisation augmenteront plus rapidement. La réponse est une solution de stockage sur mesure que vous pouvez ajouter chaque fois que vous avez besoin d'éléments supplémentaires. La réponse est de tirer parti de la puissance de votre imprimante 3D ; vous avez déjà la capacité de résoudre votre problème d'organisation, alors pourquoi ne pas l'utiliser pleinement ? Cet article partagera quelques astuces et ressources pour vous aider à démarrer.

Utiliser une imprimante 3D pour des solutions de stockage

Les imprimantes 3D sont désormais une ressource courante utilisée pour le développement électronique grâce à leur polyvalence, leur praticité et, ces dernières années, leur abordabilité. Les imprimantes 3D sont maintenant relativement peu coûteuses à acheter, et tout aussi important, les matières premières qu'elles consomment sont facilement disponibles et à prix raisonnable. Ces avantages ouvrent leur utilisation à tous, des amateurs aux petites entreprises et aux fabricants.

Si vous n'avez pas encore acheté votre première imprimante 3D, quelques types populaires sont idéaux pour tout laboratoire d'électronique. Le type le plus courant est les imprimantes à filament, essentiellement des pistolets à colle chauds contrôlés par ordinateur. Ces imprimantes fonctionnent en prenant en charge une bobine continue de filament plastique, qui fond au niveau de la tête d'impression, permettant un placement précis pour construire des couches de matériau qui se solidifient après dépôt. Les couches se superposent du bas vers le haut pour former un objet 3D. Un avantage clé des imprimantes à filament est la gamme de matériaux disponibles offrant à l'utilisateur différentes propriétés mécaniques et couleurs. Cela vous permet de changer de matériaux entre les travaux ou même en plein milieu d'une impression pour changer de couleur ou produire des objets aux propriétés variées.

Le deuxième type d'imprimante le plus courant utilise une résine liquide durcie à l'aide de lumière ultraviolette (UV) pour solidifier le matériau d'impression. Ces types d'imprimantes peuvent soit avoir un faisceau laser UV pour durcir sélectivement la résine en points précis, soit utiliser un photomasque exposant uniquement certaines zones du réservoir de résine à une lumière UV de large zone. 

Imprimantes 3D à Base de Poudre

Diverses imprimantes à base de poudre qui utilisent des agents liants appliqués à l'aide d'une tête d'impression séparée ou de la chaleur d'une source laser pour solidifier la poudre dans les zones requises sont disponibles. Bien que ces types d'imprimantes offrent la plus grande flexibilité en termes de types de matériaux pour optimiser les propriétés mécaniques et de finition de surface, elles se situent à l'extrémité supérieure de la gamme de prix, et vous ne les trouverez généralement pas dans les petits laboratoires des amateurs et des petites entreprises.

Imprimantes 3D à filament

Mon expérience personnelle au cours des 12 dernières années a révélé que les imprimantes à filament offrent les meilleures performances dans un petit laboratoire. L'utilisation d'une imprimante à résine a été entravée par des problèmes liés à la déformation légère de l'objet imprimé pendant le processus de post-durcissement et le produit final étant trop fragile. L'imprimante à filament produit un produit de meilleure qualité avec de meilleures propriétés mécaniques adaptées aux applications pour des composants tels que les commandes d'appareils et l'équipement de stockage sur mesure discuté ici. Cependant, les avancées récentes dans les matériaux rendent les imprimantes à résine plus attrayantes. Elles pourraient devenir comparables ou même surpasser les imprimantes à filament dans leur applicabilité pour les travaux de laboratoire dans un avenir proche. Restez à l'écoute pour les mises à jour sur les derniers développements en technologie d'impression 3D.

Si vous utilisez une imprimante à filament pour des travaux de laboratoire, le matériau d'impression recommandé est le polyéthylène téréphtalate modifié par glycol, ou PETG en abrégé. Le PET est une résine polymère thermoplastique couramment utilisée de la famille des polyesters, largement utilisée dans la fabrication de tout, des vêtements aux contenants alimentaires et aux bouteilles d'eau. La variante PETG a un point de fusion plus bas, ce qui la rend idéale pour le moulage par injection et l'extrusion de feuilles. Ces propriétés la rendent également excellente pour les extrusions de filaments à utiliser dans une imprimante 3D.

Le filament PETG se présente en petits rouleaux qui sont introduits dans la tête d'impression.

La raison principale pour laquelle ce matériel est excellent pour l'impression en laboratoire est qu'il a un coefficient de dilatation thermique très faible, ce qui signifie que les dimensions des pièces imprimées restent stables pendant le processus de refroidissement, conservant la taille correcte. Les avantages supplémentaires sont que le matériau est relativement bon marché et conserve une flexibilité mécanique lors de la solidification, le rendant très durable pour les applications où les pièces n'ont pas besoin d'être intensément rigides. Cette durabilité est parfaite pour les organisations d'espaces de laboratoire où les matériaux peuvent résister à la manipulation quotidienne lorsque vous sortez des outils et des composants et, espérons-le, vous souvenez de les remettre une fois terminé.

Idées de pièces de rangement imprimées en 3D

Les imprimantes 3D peuvent produire n'importe quelle pièce de rangement dont vous avez besoin ; il vous suffit d'avoir l'imagination pour visualiser ce dont vous avez besoin et des applications pour transformer ces idées en fichiers de conception que votre imprimante comprendra. J'utilise les éléments suivants dans ma solution de rangement que je propose comme suggestions pour améliorer l'organisation de votre espace de laboratoire. Tous les fichiers de conception pour les éléments imprimés en 3D sont disponibles à la fois sur les ressources Thingiverse et Printables, vous pouvez donc les utiliser tels quels ou les adapter à vos propres besoins. Si vous utilisez les fichiers de conception, n'oubliez pas de me faire savoir comment vous vous en êtes sorti et toute suggestion sur la manière dont je peux améliorer les designs.

Tiroirs de rangement

La première suggestion est une amélioration des tiroirs à composants idéaux pour ranger les pièces que vous utilisez régulièrement lors de la conception de prototypes. En tant que concepteurs électroniques, vous savez qu'il y aura toujours plus de composants que de tiroirs disponibles. Par conséquent, une solution simple consiste à ajouter des séparateurs de tiroir imprimés en 3D avec des étiquettes utiles pour séparer les petites pièces et maximiser votre espace de rangement.

Des séparateurs de tiroir et des séparateurs pour boîte à outils imprimés en 3D sont disponibles en ligne, ou vous pouvez les construire vous-même.

Organisation des câbles et des instruments

La prochaine suggestion est un organiseur de câbles inspiré des structures alvéolaires pour les câbles d'alimentation fréquemment utilisés, les gardant accessibles lorsque nécessaire. Cet organiseur de câbles empilable s'adaptera parfaitement à côté des tiroirs ou des étagères, rendant les câbles faciles à saisir et, tout aussi important, à ranger hors de portée.

La suggestion suivante concerne des supports dédiés pour chaque canal d'instrumentation de test, incluant votre multimètre de table et votre oscilloscope. J'ai conçu ces supports pour protéger les sondes contre les dommages accidentels et permettre un accès facile aux câbles de test et aux fils en les gardant organisés lorsque non utilisés, au lieu de les laisser traîner sur votre espace de travail. Ce design est encore en cours de développement et nécessite des améliorations avant d'être parfait, donc je serai à la recherche de vos retours pour améliorer ceux-ci.

Organiseur de Batteries

La prochaine suggestion est un rangement pour les batteries rechargeables avec un rack porte-batteries modulaire afin que vous puissiez garder vos batteries chargées facilement accessibles et aider à éviter que les batteries déchargées se mélangent avec celles prêtes à l'emploi. Il n'y a rien de pire que de découvrir que toutes vos batteries ont besoin d'être rechargées avant de pouvoir continuer votre projet parce que vous avez perdu la trace de celles qui sont prêtes à l'emploi et de celles qui sont à plat. Monter les batteries sur leur extrémité rend également facile de distinguer les AAA des AA, ce qui est excellent pour travailler efficacement.

Porte-bobines

La suggestion suivante concerne des cintres pour les rouleaux de ruban adhésif les plus couramment utilisés afin de les garder hors de portée mais facilement accessibles lorsque nécessaire. Cela évite l'accumulation typique de rouleaux de ruban qui encombrent les tiroirs et les étagères ou l'achat de nouveau ruban parce que vous pensez être à court, puis la découverte de nombreux rouleaux de ce type de ruban cachés au fond des tiroirs ou sous d'autres objets encombrant votre espace de travail.

Le design de ce porte-ruban imprimé en 3D peut être trouvé sur Printables

Voici ensuite une fonctionnalité géniale : des porte-outils pratiques qui vous permettent de garder les outils que vous utilisez le plus fréquemment, comme les tournevis, les dénudeurs de fils et les coupe-câbles, à portée de main. Il comprend également des supports pivotants pour les tournevis Torx et Hex que vous pouvez retirer et emporter pour travailler loin de votre espace de travail en laboratoire si nécessaire. Le design utilise un support à niveaux qui assure qu’il est facile de voir la taille et le type de chaque pièce d’outil pour faciliter la recherche de l’outil adéquat.

La dernière suggestion concerne le rangement des fils qui permet de garder les différentes couleurs et calibres séparés et faciles à trouver lorsque vous avez besoin d'un spécifique. Cette option de support de bobine de fil imprimé en 3D est plus facile à utiliser que les packs de bobines bon marché trouvés sur les places de marché en ligne et n'occupe pas d'espace précieux sur le banc ou l'étagère. Organiser les fils et câbles dans le laboratoire représente la moitié de la bataille pour avoir un espace de travail dégagé où tout est facile à trouver et ne nécessite pas cinq minutes de démêlage avant utilisation ; de plus, ce design assure que l'extrémité de chaque fil est facile à saisir. 

Installer vos pièces de rangement imprimées en 3D

La clé pour installer ces composants de rangement imprimés en 3D est d'utiliser une extrusion en aluminium de 20mm que j'ai conçue pour se monter sur chaque pièce. Ce montage universel rend tout facile à installer. Si vous avez besoin de réorganiser ou de déplacer votre espace de travail, vous pouvez déplacer tous les éléments une fois que les extrusions en aluminium sont en place. Des guides de perçage d'extrusion spécialement conçus rendent cette installation simple et assurent que tout s'assemble de manière homogène. L'expérience a également montré que boulonner l'extrusion ensemble est bien plus robuste que l'utilisation de plaques d'angle ou de supports.

Conclusion

L'article montre comment l'utilisation de l'impression 3D peut créer des solutions de rangement sur mesure pour aider à organiser votre espace de laboratoire et garantir que tout ait sa place appropriée, afin que vous puissiez trouver rapidement ce dont vous avez besoin sans avoir à fouiller dans des piles de faisceaux de câblage à moitié construits et de câbles emmêlés. Cela peut également économiser le temps et les dépenses liés à la commande de nouvelles pièces lorsque vous oubliez que vous avez déjà des pièces de rechange dans les piles de composants qui s'accumulent dans les coins les moins utilisés de votre espace de travail. Dans l'ensemble, les avantages de s'organiser l'emportent clairement sur l'envie de continuer avec vos pratiques de travail habituellement chaotiques.

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