Guida alla progettazione 3D-MID: Un whitepaper completo

Un dispositivo integrato meccatronico (MID) è un plastico stampato ad iniezione che incorpora un modello di circuito conduttivo e integra funzioni sia meccaniche che elettriche. È la fusione tra una parte in plastica e un circuito. 

Le tracce di rame sono incise sulla superficie della parte in plastica, creando piste e pad che possono poi ospitare componenti elettrici. Quello che si ottiene è un pezzo di hardware elettromeccanico interessante.  

Questi dispositivi innovativi offrono una soluzione unica alle sfide del design moderno, fornendo una piattaforma per integrare direttamente i circuiti elettronici in strutture tridimensionali. A supportare questa tecnologia innovativa c'è Altium Designer. Lo strumento di progettazione 3D-MID di Altium Designer offre supporto per il layout 3D, il routing e le regole di progettazione.

Vuoi approfondire il design 3D-MID e le sue applicazioni? Scarica ora il whitepaper completo ed esplora come questa tecnologia sta trasformando il design elettronico!

MID prima e dopo il posizionamento dei componenti

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Dove & Perché vengono utilizzati i MID

Secondo IDTechEx, il mercato per l'elettronica 3D/additiva dovrebbe passare da circa $800 Milioni nel 2020 a circa $1.3 Miliardi entro il 2030.

Puoi trovare gli MIDs in molte industrie e prodotti, dall'ambito medico a quello automobilistico, dai cellulari ai tablet. Gli MIDs sono particolarmente adatti a queste industrie e prodotti a causa della necessità di design più eleganti. A volte, non è pratico o possibile avere molti componenti di interconnessione e cavi. I telefoni sono un ottimo esempio di ciò.

Siamo sempre alla ricerca di soluzioni per inserire più componenti in un pacchetto più piccolo, quindi qualcosa come un MID può aiutarci. Utilizzando un dispositivo integrato meccatronico in un telefono, possiamo avere l'antenna integrata con l'involucro meccanico, risparmiando spazio sulla nostra scheda e ottenendo persino un'antenna che funziona meglio. Questi stessi principi possono essere applicati a qualsiasi campo, incluso quello automobilistico. Qui sotto, puoi vedere la tecnologia MID in un volante di auto, eliminando la necessità di fasci di cavi.

Il settore medico beneficia anche degli MIDs nello sviluppo di dispositivi medici avanzati, consentendo la miniaturizzazione dei componenti elettronici e la creazione di soluzioni più piccole e amichevoli per il paziente.

Gli MIDs fungono da tecnologia innovativa in vari settori, offrendo soluzioni compatte e integrate che migliorano le prestazioni, riducono il peso e contribuiscono all'efficienza e affidabilità complessive dei sistemi elettronici.

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Dai un'occhiata a ciò che ha fatto Harting. Utilizzando la tecnologia MID, Harting è stata in grado di sviluppare un modulo di illuminazione con un'interfaccia compatibile che consente una riduzione dei costi del 35% rispetto alla soluzione precedente, con un'altezza di installazione significativamente inferiore e un numero ridotto di parti.

Il problema attuale nella progettazione di 3D-MID

La maggior parte dei progetti MID viene realizzata utilizzando strumenti CAD meccanici, il che non è l'ideale quando si lavora con l'elettronica. Questo flusso di lavoro esistente presenta diversi svantaggi.

• Manca l'intelligenza schematica per guidare il layout
• Processo manuale di creazione dell'impronta
• Distorsioni e problemi di fusione manuale a causa della proiezione di schizzi 2D su superfici 3D
• Problemi di proiezione da 2D a 3D inclusi distorsione e fusione manuale

Utilizzare Altium Designer per progettare nativamente questi MID risolve questi problemi.

Vantaggi della progettazione MID in Altium Designer 

• Progetti accurati - Progettando direttamente su un substrato 3D e non proiettando un design 2D su una struttura 3D, è possibile ottenere risultati accurati.
• Riduzione del rischio di problemi - Applicare regole di distanza di sicurezza, larghezza delle tracce e altre regole di progettazione al proprio design per minimizzare eventuali problemi di progettazione.
• Corretto Posizionamento - La collaborazione con CAD meccanico garantisce la sincronizzazione del design con il tuo prodotto elettromeccanico.
• Posizionamento preciso - Griglie di allineamento e linee di connessione visive assicurano il corretto posizionamento dei componenti e la connettività per il tuo prodotto.
• Minimizzazione dei problemi di produzione - Fornisci ai produttori esattamente ciò di cui hanno bisogno con output di design completamente personalizzabili.
• Ambiente di Design Unificato - Lavora in un prodotto elettronicamente intelligente dove lo schema guida il tuo layout

Riassunto delle Capacità MID di Altium Designer

Di seguito, troverai le ultime funzionalità per la nostra tecnologia di progettazione di substrati 3D. Questa nuova funzionalità è ancora in fase di sviluppo attivo, il che significa che continueremo a migliorare e introdurre nuove capacità. Vediamo alcune delle principali funzionalità disponibili per l'uso oggi.

Integrazione MCAD: Proiezione del Disegno

Quando si progetta il substrato in MCAD, curve 3D possono essere posizionate sulla superficie del pezzo e incluse nel file IGES esportato. Queste "curve" possono poi essere incluse nell'esportazione IGES utilizzando l'opzione Export 3D Curve features. Quando il file IGES viene importato in Altium Designer per formare il substrato per un 3D-MID, questi elementi possono essere visualizzati selezionando il comando View » Show Sketches.

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Strumenti di Allineamento

All'interno del documento 3D-MID, puoi generare facilmente una griglia su uno qualsiasi dei tre piani di riferimento utilizzando la sezione Griglia di Allineamento nel pannello Proprietà. Una volta creata, la griglia viene proiettata dal piano specificato sulle superfici del substrato 3D. Questa griglia opera indipendentemente da qualsiasi schizzo importato come parte del substrato. Gli utenti hanno il pieno controllo sulle proprietà della griglia, con considerazioni per lo snapping della griglia, la visibilità e varie dimensioni. 

Personalizzazione del Routing

Proprio come in un design piatto standard, il routing può essere completamente personalizzabile con larghezze di routing, regole di distanza e altre regole di progettazione. Inoltre, con linee di connessione visive e griglie di allineamento, il posizionamento di tracce e componenti è preciso e accurato.

Posizionamento dei Via

I via possono essere incorporati nel processo di fabbricazione 3D-MID, soggetti a vincoli. Per le capacità di fabbricazione dettagliate, consultare il produttore. Sebbene il pieno supporto dei via sia in attesa nello strumento 3D-MID, puoi includerli manualmente. Tratta ogni pad del via come un componente e crea un simbolo a singolo pin corrispondente e un footprint con un singolo pad. Posiziona manualmente, assegna nomi di rete e traccia i via utilizzando il processo descritto qui.

Posizionamento di Regioni Solide

Il supporto della Regione Solida consente la creazione di varie forme di rame su una struttura 3D. Le funzionalità includono l'aggancio alle griglie di allineamento e agli schizzi importati, così come la capacità di alternare le aree della regione durante il posizionamento. 

Una volta posizionate, le regioni possono essere selezionate, modificate per le connessioni di rete e cancellate. Le regioni curve tracciate da schizzi importati sono riconosciute, e le regioni sovrapposte sulla stessa rete vengono unite durante l'esportazione, facilitando la creazione di forme complesse.

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Conclusione 

Le MID rappresentano un salto rivoluzionario nel design elettronico, consentendo l'integrazione senza soluzione di continuità di circuiti in substrati tridimensionali. Lo strumento avanzato di progettazione 3D-MID di Altium Designer si posiziona all'avanguardia di questa tecnologia trasformativa.

Le MID dimostrano il loro valore in settori diversi, dall'automobilistico ed elettronica di consumo ai dispositivi medici e applicazioni aerospaziali. La loro integrazione diretta negli elementi strutturali migliora le prestazioni del sistema, riduce il peso, abbassa i costi e contribuisce all'efficienza complessiva. I dispositivi integrati meccatronici emergono come una tecnologia trasformativa, fornendo soluzioni compatte e integrate che ridefiniscono il design dei sistemi elettronici attraverso i settori.

Incorporare le MID nel tuo prossimo progetto elettronico è una scelta trasformativa, e per una precisione di progettazione e un'efficienza ottimali, Altium Designer si distingue come lo strumento principale per liberare il pieno potenziale di questa tecnologia all'avanguardia.

Esplora come Altium Designer supporta l'integrazione di circuiti elettrici con parti meccaniche tridimensionali!