Collaboration entre conception mécanique et électrique avec MCAD Co-Design

Les concepteurs électroniques travaillant dans de petites sociétés de conception ou au sein de grandes entreprises rencontrent souvent un ensemble commun de défis lorsqu’ils interagissent avec des concepteurs mécaniques. Pour de nombreux nouveaux produits, les exigences liées au facteur de forme mécanique limitent la collaboration en conception électrique en termes d’implantation physique, d’emplacement des interfaces et de sélection des composants. 

Pour de nombreux produits électroniques, les conceptions de cartes flexibles et rigides-flex nécessitent une modélisation minutieuse du comportement mécanique de la zone flexible afin de garantir le respect des contraintes de facteur de forme et la fiabilité des zones flexibles. Ces problématiques sont accentuées par des cycles de mise sur le marché plus rapides, obligeant les ingénieurs en conception électrique et mécanique à collaborer plus étroitement que jamais.

La réussite dans ces domaines exige une collaboration étroite entre les environnements MCAD et ECAD afin de garantir que les contraintes mécaniques ne soient pas violées et que la conception finalisée puisse être produite à grande échelle. Étant donné que les systèmes actuels de conception et de gestion des données manquent encore de fonctionnalités d’intégration de base, la collaboration ECAD-MCAD repose toujours sur l’échange de fichiers entre les deux parties.

Altium aide les équipes de conception à surmonter ces défis de collaboration et de productivité entre ECAD et MCAD grâce à Altium MCAD co-design. Cet utilitaire simple de connexion ECAD vers MCAD relie les projets Altium aux applications MCAD électriques 3D les plus populaires. En unifiant le flux de travail traditionnel ECAD/MCAD, les équipes de conception multifonctionnelles peuvent participer à une ingénierie collaborative, tandis que le logiciel d’intégration ECAD-MCAD élimine de nombreux processus manuels d’échange de fichiers normalement requis dans le cadre de la conception de boîtiers, de la définition des contraintes et des vérifications d’interférences. 

Des entreprises innovantes comme Quantel Laser utilisent la co-conception MCAD pour collaborer sur tous les aspects du développement produit. Les équipes de conception mixtes bénéficient d’une visibilité sur les données ECAD et MCAD, ce qui permet de rationaliser le développement produit et d’éliminer de nombreuses inefficacités dans la collaboration ECAD/MCAD/EDMD.

Rendre les flux de travail plus efficaces : Collaboration ECAD-MCAD

Le panneau de co-conception MCAD et son panneau complémentaire correspondant dans le logiciel de collaboration MCAD permettent aux concepteurs électriques et mécaniques d'interagir de manière transparente, permettant un flux de travail collaboratif efficace. En coulisse, ce flux de travail est facilité par un solide support côté serveur, permettant le transfert, la révision, et l'acceptation ou le rejet des modifications de conception sans nécessiter de transferts manuels de fichiers dans des formats de fichiers susceptibles de perte. La co-conception MCAD offre un support de modèle de première classe en préservant les références aux caractéristiques du circuit imprimé, assurant que les mises à jour de conception du boîtier mécanique dans une application sont précisément reflétées dans l'application correspondante.

Après que le placement initial des composants soit complété par l'ingénieur de disposition de PCB, cela devient la tâche de l'ingénieur mécanique de vérifier que tout s'adapte au boîtier et de communiquer les changements nécessaires. Dans de nombreux cas, les concepteurs mécaniques doivent effectuer des vérifications mécaniques détaillées, des analyses par éléments finis (FEA) et des modifications de placement pour s'assurer que les contraintes mécaniques sont satisfaites. La co-conception MCAD permet ces tâches et bien d'autres pour les assemblages de PCB avec des fonctionnalités de synchronisation et de modélisation.

Synchronisation des Données de Conception

La co-conception MCAD met en œuvre un simple processus de Poussée-Traction, où les mises à jour sont échangées entre chaque côté avec un bouton dans le panneau de co-conception. Les mises à jour d'un côté peuvent être transférées à un collègue en quelques secondes, et cela déclenche une notification dans le panneau de co-conception du collaborateur. Chaque côté peut suivre les changements en ajoutant des commentaires à chaque opération de Poussée. Cet échange instantané de données critiques ECAD et MCAD est accompli sans la nécessité d'importations et d'exportations manuelles de fichiers IDF/IDX/STEP/DXF. Les ingénieurs des deux domaines peuvent se concentrer sur la collaboration de conception au lieu de créer et de transférer des fichiers.

Une fois que la conception est importée dans une application MCAD, les changements effectués dans l'outil MCAD sont synchronisés de nouveau vers le côté ECAD avec la fonctionnalité de Poussée-Traction. Une fois que la conception est ramenée dans Altium Designer, les données de disposition du PCB seront immédiatement mises à jour pour refléter les changements dans le contour de la carte, le cuivre, le placement des trous ou les emplacements des composants.

De même, les modifications ultérieures dans Altium Designer peuvent être réintégrées dans le côté MCAD, provoquant la mise à jour du modèle de carte une fois que la conception est rappelée dans l'application MCAD. Cette synchronisation aller-retour est également appliquée au boîtier, qui peut être intégré dans Altium Designer.

L'échange push-pull ECAD-MCAD permet une expérience d'ingénierie collaborative rapide et itérative à travers les domaines électrique et mécanique. Les ingénieurs travaillent dans leurs outils familiers, et un logiciel robuste de collaboration de conception assure que les flux de travail ne sont pas interrompus par des tâches non productives comme les échanges manuels de fichiers.

Représentation précise du modèle

Une fois qu'un assemblage de PCB est importé dans une application MCAD, l'ingénieur mécanique a besoin d'avoir une géométrie de carte précise et, dans de nombreux cas, une définition précise du cuivre et des masques de soudure. Ce modèle précis peut être utilisé pour effectuer des vérifications mécaniques détaillées et pour des simulations d'analyse par éléments finis (FEA), telles que l'analyse thermique ou l'analyse des vibrations.

Environnements ECAD et MCAD Synchronisés

L'application de co-conception MCAD synchronise de nombreux aspects importants d'un environnement ECAD dans une application MCAD et vice versa.

1. Le concepteur mécanique peut travailler avec un modèle du PCBA directement dans une application MCAD.
2. Le concepteur mécanique peut sélectionner et partager des éléments d'un boîtier avec l'application ECAD, permettant à l'ingénieur électronicien de voir un modèle du logement et toutes les contraintes pertinentes.
3. Parce que la co-conception MCAD fonctionne directement avec les données MCAD natives (et avec soin !), toutes les contraintes mécaniques et dimensions définies parmi les éléments sur la carte nue, les composants du PCB ou le boîtier sont préservées lors de chaque synchronisation. De plus, puisque l'ECAD permet aux concepteurs de verrouiller les composants sur le PCB, la co-conception synchronise l'état « verrouillé » de l'ECAD avec l'état « contraint » du MCAD.
4. Une méthode standard pour appliquer des contraintes mécaniques dans une conception électrique est de définir une région d'exclusion dans le modèle MCAD. Comme les références de modèle sont préservées de chaque côté, l'exclusion peut être définie dans l'outil de collaboration MCAD et synchronisée de retour vers le côté ECAD.

L'échange sans faille ECAD-MCAD assure que les ingénieurs collaborant maintiennent l'alignement, évitent les retravaux causés par des mises à jour conflictuelles, et accélèrent le cycle de développement du produit sans compromettre les exigences mécaniques ou électriques.

Contraintes Synchronisées ECAD vers MCAD

Les outils de conception 3D natifs d'Altium Designer offrent des vérifications de contraintes et de dégagements en 3D, et les mêmes types de définitions de dégagements et de contraintes peuvent être transférés dans une application MCAD pour être utilisés dans des organisateurs d'objets mécaniques et des tâches de conception. De manière similaire, ces contraintes et dégagements peuvent être définis dans l'application MCAD, et ils peuvent être renvoyés dans Altium Designer. Ce niveau de synchronisation aide à accélérer la vérification des interférences des deux côtés et permet de détecter les interférences dès le début.

Liaison des composants ECAD et MCAD

La co-conception MCAD synchronise automatiquement les composants placés dans l'outil de collaboration MCAD avec les composants correspondants dans l'outil ECAD et vice versa. Cela permet de gagner du temps dans la collaboration de conception car le concepteur mécanique peut immédiatement déterminer l'emplacement approprié pour les composants mécaniquement contraints, tels que les connecteurs et les trous de montage. Le placement dans l'application MCAD aide à garantir que les contraintes d'enclosure sont satisfaites puisque le concepteur mécanique aura une visibilité complète sur les contraintes d'enclosure, et les définitions des composants du côté ECAD sont synchronisées automatiquement.

Le "keep-out" peut être défini comme une couche supérieure ou inférieure dans l'outil MCAD, et ces attributions de "keep-out" seront reflétées dans la disposition du PCB et vérifiées pour les interférences par rapport aux règles de conception du côté ECAD. Si nécessaire, la forme du "keep-out" peut être ajustée dans Altium Designer et renvoyée vers le côté MCAD.

Support Bidirectionnel pour les Cartes Rigid-Flex

Les assemblages flex et rigid-flex nécessitent une modélisation et une évaluation supplémentaires par rapport à ce qui est appliqué dans les assemblages de PCB rigides. Le plugin de co-conception MCAD fournit un support pour les cartes flex et rigid-flex dans les deux directions. Les régions rigides et flexibles, les lignes de pliage et les formes de carte peuvent être définies dans l'application MCAD et renvoyées dans Altium Designer. Une fois que l'ingénieur de disposition place les composants et termine le routage initial, la conception peut être évaluée et prévisualisée du côté MCAD à côté d'un boîtier. Le support bidirectionnel pour les conceptions rigid-flex est transparent et suit le même flux de travail utilisé pour les PCB rigides.

Support Mécanique pour les Assemblages Multi-Cartes dans les Outils ECAD et MCAD

La plupart des produits contiennent plus d'un circuit imprimé, ce qui nécessite un placement précis des éléments de montage, des interconnexions entre cartes et des composants plus volumineux dans le boîtier du PCB. Le logiciel MCAD est souvent utilisé pour planifier ces arrangements de cartes de circuit afin que l'outillage et le montage puissent être déterminés pour le boîtier du PCB. De plus, le concepteur mécanique peut planifier les étapes de fabrication et d'assemblage pour le boîtier, suivi de l'exportation de dessins de fabrication pour des parties du boîtier du PCB.

Dans l'approche traditionnelle avec l'intégration ECAD/MCAD, les assemblages multi-cartes étaient gérés en important chaque PCB individuel dans une application MCAD et en les arrangeant manuellement dans un modèle 3D aux côtés du boîtier. Maintenant que des logiciels ECAD comme Altium Designer peuvent gérer les assemblages de PCB multi-cartes dans un projet unifié, les outils MCAD peuvent faire de même avec un modèle 3D de l'arrangement des PCB. Les utilisateurs MCAD peuvent définir l'arrangement des cartes et les interconnexions physiques, et ceux-ci peuvent être renvoyés au concepteur ECAD pour vérifier que les connexions logiques s'insèrent dans les contraintes physiques définies du côté MCAD.

Support d'assemblage de PCB multi-cartes dans Autodesk Fusion 360

Support des cavités intégrées

Un aspect de la conception de PCB qui est souvent négligé et généralement inclus uniquement pour les produits spécialisés est les cavités intégrées. Ces cavités peuvent soit être remplies de cuivre pour fonctionner comme dissipateurs thermiques intégrés, soit utilisées pour monter des composants à l'intérieur du PCB. Typiquement, lorsqu'elles sont utilisées pour le montage de composants, les cavités intégrées accueillent des pièces SMD passives ; cependant, en théorie, des circuits intégrés pourraient également être positionnés dans une cavité de PCB.

La co-conception MCAD prend désormais en charge la définition des cavités et la vérification des interférences dans les cavités à l'intérieur des logiciels MCAD, comme dans PTC Creo, comme illustré ci-dessous. Une fois la cavité placée et la mise à jour renvoyée au logiciel ECAD, une région de cavité sera définie dans le PCB, et les pièces peuvent être placées dans la couche de cavité intégrée comme à l'accoutumée. L'utilisateur MCAD peut alors vérifier les interférences de cavité contre les parois latérales, le plafond de la cavité (pour les cavités entièrement intégrées), ou la planéité par rapport à la surface supérieure du tableau.

Définition de cavité PCB dans PTC Creo

La collaboration ECAD-MCAD signifie que l'époque du "lancer par-dessus le mur" est révolue !

Les jours où les assemblages de PCB étaient "jetés par-dessus le mur" aux ingénieurs mécaniques sont révolus, et le logiciel de collaboration de conception d'Altium aide les équipes de conception à surmonter les défis de productivité et de collaboration créés par le flux de travail traditionnel ECAD/MCAD. Un outil d'ingénierie collaborative puissant comme le co-design MCAD aide à combler le fossé entre les domaines ECAD et MCAD.

Au lieu de passer par des transferts de fichiers répétitifs pour collaborer avec les utilisateurs MCAD, utilisez le co-design MCAD dans Altium. Les conceptions de PCB peuvent être importées dans SolidWorks, Autodesk Inventor, Fusion 360 ou PTC Creo, vous donnant tout ce qui est nécessaire pour le développement de produit dans un flux de travail rationalisé.

Prêt à optimiser votre collaboration ECAD-MCAD avec le co-design MCAD ? Commencez à collaborer dès aujourd'hui !