Druk 3D w organizacji laboratorium elektronicznego

Technologia druku 3D oferuje projektantom elektroniki fantastyczne możliwości ulepszenia ich procesów rozwojowych, produkcji makiet produktów, a nawet tworzenia niestandardowych części do ich urządzeń produkcyjnych. Jednak korzyści płynące z drukarek 3D się na tym nie kończą; mogą one pełnić jeszcze jedną równie ważną rolę w procesie projektowania, a mianowicie pomagać w organizacji przestrzeni laboratorium elektroniki, aby można było pracować sprytniej.

Problemy z przestrzenią w laboratorium

Typowa przestrzeń laboratorium elektroniki będzie pełna narzędzi, niedokończonych projektów, części zamiennych, losowych komponentów oraz mnóstwa kabli i przewodów. Chociaż wszystko jest niezbędne i musi się tam znajdować, często trudno jest znaleźć miejsce na wszystko, aby można było to łatwo znaleźć przy następnej potrzebie. To, co może wydawać się nieuporządkowanym bałaganem dla przypadkowego obserwatora, jest wysoko zorganizowanym chaosem, który powoli ewoluował, przestrzegając naukowych zasad entropii.

Kluczem do stworzenia porządku z chaosu jest posiadanie miejsc na wszystko, rozwiązanie do przechowywania, które będzie działać dla Twoich konkretnych potrzeb i które będzie mogło się rozwijać razem z Twoim laboratorium. Każdy nowy projekt, który rozpoczniesz, nieuchronnie przyniesie nowe komponenty, a czasem nowe narzędzia. W miarę rozpoczynania kolejnych projektów, Twoje wymagania dotyczące przechowywania i organizacji będą rosły szybciej. Odpowiedzią jest spersonalizowane rozwiązanie do przechowywania, które możesz dodawać za każdym razem, gdy potrzebujesz dodatkowych elementów. Odpowiedzią jest wykorzystanie mocy Twojej drukarki 3D; masz już dostępną możliwość rozwiązania problemu organizacyjnego, więc dlaczego by z niej nie skorzystać w pełni? Ten artykuł podzieli się wskazówkami i zasobami, które pomogą Ci zacząć.

Korzystanie z drukarki 3D do rozwiązań przechowywania

Drukarki 3D są obecnie powszechnie używanym zasobem w rozwoju elektroniki dzięki ich wszechstronności, praktyczności i w ostatnich latach przystępności cenowej. Drukarki 3D są teraz stosunkowo tanie w zakupie, a co równie ważne, surowce, które zużywają, są łatwo dostępne i w rozsądnych cenach. Te zalety otwierają ich używanie dla wszystkich, od hobbystów po małe firmy i producentów.

Jeśli jeszcze nie zakupiłeś swojej pierwszej drukarki 3D, kilka popularnych typów jest idealnych dla każdego laboratorium elektroniki. Najbardziej powszechnym typem są drukarki filamentowe, które w zasadzie działają jak komputerowo sterowane pistolety na gorący klej. Drukarki te działają poprzez pobieranie ciągłego szpulki plastikowego filamentu, który topi się w głowicy drukującej, umożliwiając precyzyjne umieszczanie materiału w celu budowania warstw, które twardnieją po nałożeniu. Warstwy budują się od dołu do góry, tworząc obiekt 3D. Kluczową zaletą drukarek filamentowych jest szeroki zakres dostępnych materiałów, które oferują użytkownikowi różne właściwości mechaniczne i kolory. Pozwala to na zmianę materiałów między zadaniami, a nawet w trakcie druku, aby zmienić kolor lub produkować obiekty o różnych właściwościach.

Drugim najbardziej powszechnym typem drukarki jest drukarka używająca ciekłej żywicy utwardzanej za pomocą światła ultrafioletowego (UV) w celu stwardnienia materiału drukującego. Te typy drukarek mogą używać albo wiązki laserowej UV do selektywnego utwardzania żywicy w precyzyjnych punktach, albo używać fotomaski, która eksponuje tylko wybrane obszary zbiornika z żywicą na szerokoobszarowe światło UV. 

Drukarki 3D na bazie proszku

Dostępne są różne drukarki proszkowe, które używają środków wiążących aplikowanych za pomocą oddzielnej głowicy drukującej lub ciepła z laserowego źródła, aby utwardzić proszek w wymaganych obszarach. Chociaż te typy drukarek mają największą elastyczność pod względem rodzajów materiałów, aby zoptymalizować właściwości mechaniczne i wykończenie powierzchni, znajdują się one w wyższym zakresie cenowym i ogólnie nie znajdziesz ich w mniejszych laboratoriach hobbystów i małych firm.

Drukarki 3D na filament

Osobiste doświadczenia z ostatnich 12 lat pokazują, że drukarki na filament oferują najlepszą wydajność w małym laboratorium. Użycie drukarki żywicznej było utrudnione przez problemy związane z lekkim deformowaniem się wydrukowanego obiektu podczas procesu utwardzania oraz zbyt dużą kruchością produktu końcowego. Drukarka na filament produkuje produkt wyższej jakości z lepszymi właściwościami mechanicznymi, odpowiednimi dla zastosowań w komponentach takich jak kontrolery urządzeń i omawiane tutaj specjalistyczne wyposażenie magazynowe. Jednakże, niedawne postępy w materiałach czynią drukarki żywiczne bardziej atrakcyjnymi. Mogą one stać się porównywalne, a nawet przewyższyć drukarki na filament pod względem ich przydatności do prac laboratoryjnych w najbliższej przyszłości. Obserwuj tę przestrzeń dla aktualizacji na temat najnowszych rozwojów w technologii drukarek 3D.

Jeśli do pracy w laboratorium używany jest drukarka z filamentem, zalecanym materiałem do druku jest polietylen tereftalan glikolowy, w skrócie PETG. PET jest powszechnie używaną żywicą polimerową termoplastyczną z rodziny poliesterów, szeroko stosowaną w produkcji wszystkiego, od odzieży po pojemniki na żywność i butelki na wodę. Wariant PETG ma niższą temperaturę topnienia, co czyni go idealnym do wtrysku i wytłaczania blach. Te właściwości sprawiają również, że jest świetny do ekstruzji filamentów do użycia w drukarce 3D.

Filament PETG dostarczany jest w małych rolkach, które są wprowadzane do głowicy drukarki.

Kluczowym powodem, dla którego ten materiał jest doskonały do druku laboratoryjnego, jest jego bardzo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co oznacza, że wymiary drukowanych części pozostają stabilne podczas procesu chłodzenia, zachowując prawidłowy rozmiar. Dodatkowe korzyści to stosunkowo niska cena materiału oraz zachowanie mechanicznej elastyczności podczas solidyfikacji, co czyni go wysoce trwałym w aplikacjach, gdzie części nie muszą być intensywnie sztywne. Ta trwałość jest idealna dla organizacji przestrzeni laboratoryjnej, gdzie materiały mogą wytrzymać codzienne obchodzenie się, gdy wyjmujesz narzędzia i komponenty i miejmy nadzieję, że pamiętasz, by je odłożyć po zakończeniu.

Pomysły na części do przechowywania wydrukowane w 3D

Drukarki 3D mogą wyprodukować dowolną część do przechowywania, której potrzebujesz; wystarczy trochę wyobraźni, aby zwizualizować, czego potrzebujesz oraz odpowiednie aplikacje, aby przekształcić te pomysły w pliki projektowe, które Twoja drukarka zrozumie. Używam następujących części w moim rozwiązaniu do przechowywania, które oferuję jako sugestie, aby poprawić organizację przestrzeni w Twoim laboratorium. Wszystkie pliki projektowe do elementów wydrukowanych w 3D są dostępne zarówno na zasobach Thingiverse, jak i Printables, więc możesz użyć ich tak, jak są, lub dostosować do własnych potrzeb. Jeśli użyjesz plików projektowych, nie zapomnij dać mi znać, jak Ci poszło i jakie masz sugestie, jak mogę ulepszyć projekty.

Szuflady do przechowywania

Pierwsza sugestia to ulepszenie szuflad komponentów, idealnych do przechowywania części, których regularnie używasz podczas prototypowania projektów. Jako projektanci elektroniki, wiecie, że zawsze będzie więcej komponentów niż dostępnych szuflad. Stąd proste rozwiązanie polega na dodaniu wydrukowanych w 3D przegródek do szuflad z pomocnymi etykietami, aby oddzielić mniejsze elementy i maksymalizować przestrzeń do przechowywania.

Przegródki do szuflad i przegródki do skrzynek narzędziowych wydrukowane w 3D są dostępne online, lub możesz zbudować je sam.

Organizacja kabli i przyrządów

Następną propozycją jest organizer kabli inspirowany strukturą plastra miodu, przeznaczony do regularnie używanych kabli zasilających, dzięki czemu są one łatwo dostępne, gdy są potrzebne. Ten stosowalny organizer na kable będzie pasował obok szuflad czy półek, ułatwiając szybkie chwycenie kabli i, co równie ważne, sprzątnięcie ich z drogi.

Kolejna propozycja to dedykowane uchwyty dla każdego kanału przyrządów pomiarowych, w tym dla twojego stołowego multimetru i oscyloskopu. Zaprojektowałem te uchwyty, aby chronić sondy przed przypadkowym uszkodzeniem i umożliwić łatwy dostęp do przewodów pomiarowych i kabli, organizując je, gdy nie są używane, zamiast pozostawiać je rozrzucone po miejscu pracy. Ten projekt jest nadal w fazie rozwoju i wymaga dopracowania, więc będę szukał twojej opinii na temat ulepszenia tych rozwiązań.

Organizer na baterie

Kolejna propozycja to przechowywanie akumulatorów z modułowym stojakiem na baterie, dzięki czemu możesz mieć łatwy dostęp do naładowanych baterii i zapobiegać mieszaniu rozładowanych baterii z gotowymi do użycia. Nie ma nic gorszego niż odkrycie, że wszystkie twoje baterie wymagają naładowania, zanim będziesz mógł kontynuować projekt, ponieważ straciłeś kontrolę nad tym, które są gotowe do użycia, a które są rozładowane. Montowanie baterii pionowo ułatwia również wybieranie AAA od AA, co jest świetne dla efektywnej pracy.

Stojak na taśmy

Kolejną propozycją są wieszaki na najczęściej używane rolki taśmy, aby trzymać je poza zasięgiem, ale w łatwo dostępnym miejscu, gdy są potrzebne. Zapobiega to typowemu nagromadzeniu się rolek taśmy, które zaśmiecają szuflady i półki, lub zamawianiu nowej taśmy, ponieważ myślisz, że skończyła się, a potem znajdujesz mnóstwo tego typu taśmy ukrytej na tyłach szuflad lub pod innymi rzeczami zaśmiecającymi twoje miejsce pracy.

Projekt tego drukowanego w 3D uchwytu na taśmę można znaleźć na Printables

Kolejną świetną funkcją są poręczne uchwyty na narzędzia, które pozwalają na trzymanie najczęściej używanych narzędzi, takich jak śrubokręty, ściągacze izolacji i nożyce, w łatwo dostępnym miejscu. Zawiera również wysuwane stojaki na śrubokręty Torx i klucze sześciokątne, które można wyjąć i zabrać ze sobą do pracy poza obszarem laboratorium, jeśli jest to konieczne. Projekt wykorzystuje stojak wielopoziomowy, co zapewnia łatwość w dostrzeganiu rozmiaru i typu każdego elementu narzędzia, co ułatwia poszukiwania odpowiedniego narzędzia.

Ostatnią propozycją jest przechowywanie przewodów, które pozwala na oddzielenie różnych kolorów i rozmiarów, ułatwiając znalezienie potrzebnego w danym momencie. Ta opcja stojaka na szpule do druku 3D jest łatwiejsza w użyciu niż tanie zestawy szpul z internetowych marketplace'ów i nie zajmuje cennego miejsca na stole czy półce. Organizacja przewodów i kabli w laboratorium to połowa sukcesu do utrzymania niezagraconego miejsca pracy, gdzie wszystko jest łatwe do znalezienia i nie wymaga pięciu minut rozplątywania przed użyciem; ponadto, ten projekt zapewnia, że koniec każdego przewodu jest łatwy do chwycenia. 

Montowanie Twoich Części do Przechowywania Wydrukowanych w 3D

Kluczem do instalacji tych elementów do przechowywania wydrukowanych w 3D jest użycie 20mm aluminiowego profilu, który zaprojektowałem, aby montować na każdej części. To uniwersalne mocowanie ułatwia wszystko w instalacji. Jeśli potrzebujesz przearanżować lub przemieścić swoje miejsce pracy, możesz przestawić wszystkie elementy, gdy aluminiowe profile są już na miejscu. Specjalnie zaprojektowane przewodniki wiercenia do profili ułatwiają tę instalację i zapewniają, że wszystko pasuje do siebie bez szwów. Doświadczenie pokazało również, że łączenie profili za pomocą śrub jest znacznie bardziej solidne niż użycie płyt narożnych czy wsporników.

Podsumowanie

Artykuł pokazuje, jak dzięki wykorzystaniu druku 3D można stworzyć niestandardowe rozwiązania do przechowywania, które pomagają zorganizować przestrzeń w laboratorium i zapewnić wszystkim przedmiotom właściwe miejsce, dzięki czemu można szybko znaleźć to, czego potrzebujesz, bez konieczności przeszukiwania stosów splątanych, niedokończonych wiązek przewodów i poplątanych kabli. Może to również zaoszczędzić czas i koszty zamawiania nowych części, kiedy zapomnisz, że masz już zapasy w stosach komponentów, które gromadzą się w rzadziej używanych zakątkach Twojego miejsca pracy. Ogólnie rzecz biorąc, korzyści płynące z organizacji jasno przeważają nad chęcią kontynuowania zwykłych chaotycznych praktyk pracy.

Kiedy będziesz gotowy, aby stworzyć swój układ PCB, użyj narzędzi do projektowania i układu w Altium Designer^®. Aby wdrożyć współpracę w dzisiejszym środowisku interdyscyplinarnym, innowacyjne firmy korzystają z platformy Altium 365™ , aby łatwo udostępniać dane projektowe i wprowadzać projekty do produkcji.

Przedstawiliśmy tylko niewielką część możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.