Guia de Design 3D-MID: Um Whitepaper Abrangente

Um dispositivo integrado mecatrônico (MID) é um plástico moldado por injeção que incorpora um padrão de circuito condutivo e integra funções mecânicas e elétricas. É a fusão entre uma peça de plástico e um circuito. 

Trilhas de cobre são gravadas na superfície da peça de plástico, criando trilhas e pads que podem então abrigar componentes elétricos. O que você obtém é uma peça de hardware eletromecânica interessante.  

Esses dispositivos inovadores oferecem uma solução única para os desafios do design moderno, fornecendo uma plataforma para integrar circuitos eletrônicos diretamente em estruturas tridimensionais. Apoiando essa tecnologia inovadora está o Altium Designer. A ferramenta de design 3D-MID do Altium Designer oferece suporte para layout 3D, roteamento e regras de design.

Quer mergulhar mais fundo no design 3D-MID e suas aplicações? Baixe o whitepaper abrangente agora e explore como essa tecnologia está transformando o design eletrônico!

MID antes e depois da colocação de componentes

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Onde & Por Que os MIDs São Usados

De acordo com a IDTechEx, o mercado para eletrônicos 3D/aditivos deve aumentar de cerca de $800 Milhões em 2020 para cerca de $1.3 Bilhão até 2030.

Você pode encontrar MIDs em diversas indústrias e produtos, desde a área médica até a indústria automotiva, celulares e tablets. Os MIDs são adequados para essas indústrias e produtos devido à necessidade de designs mais elegantes. Às vezes, não é prático ou possível ter muitos componentes de interconexão e fios. Os telefones são um ótimo exemplo disso. 

Estamos sempre tentando colocar mais em um pacote menor, então algo como um MID pode nos ajudar. Ao usar um dispositivo integrado mecatrônico em um telefone, podemos ter a antena integrada com a estrutura mecânica, economizando espaço em nossa placa e até mesmo nos proporcionando uma antena de melhor funcionamento. Esses mesmos princípios podem ser aplicados a qualquer campo, incluindo o automotivo. Abaixo, você pode ver a tecnologia MID em um volante de carro, eliminando a necessidade de chicotes de fios.

O campo médico também se beneficia dos MIDs no desenvolvimento de dispositivos médicos avançados, possibilitando a miniaturização de componentes eletrônicos e a criação de soluções menores e mais amigáveis ao paciente. 

Os MIDs servem como uma tecnologia inovadora em vários setores, oferecendo soluções compactas e integradas que aprimoram o desempenho, reduzem o peso e contribuem para a eficiência e confiabilidade geral dos sistemas eletrônicos. 

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Veja o que a Harting fez. Ao utilizar a tecnologia MID, foi possível para a Harting desenvolver um módulo de iluminação com uma interface compatível que possibilita uma redução de custos de 35% em comparação à solução anterior, com uma altura de instalação significativamente menor e redução no número de peças.

O Problema Atual com o Design de 3D-MIDs

A maioria dos designs de MID é feita usando ferramentas de CAD mecânico, o que não é ideal quando se trabalha com eletrônicos. Esse fluxo de trabalho existente apresenta várias desvantagens.

• Há uma falta de inteligência esquemática para conduzir o layout
• Processo manual de criação de footprint
• Distorsão e problemas de fusão manual devido à projeção de esboços 2D em superfícies 3D
• Problemas de projeção de 2D para 3D incluindo distorsão e fusão manual

Usar o Altium Designer para desenhar nativamente esses MIDs resolve esses problemas.

Benefícios do Design de MID no Altium Designer 

• Designs Precisos - Como você está desenhando diretamente em um substrato 3D e não projetando um design 2D em uma estrutura 3D, você pode alcançar resultados precisos.
• Redução do risco de problemas - Aplique regras de distância, largura de trilha e outras regras de design ao seu projeto para minimizar quaisquer problemas de design.
• Encaixe Correto - A colaboração com CAD mecânico garante a sincronização do design com o seu produto eletromecânico.
• Colocação Precisa - Grades de alinhamento e linhas de conexão visual garantem o posicionamento adequado dos componentes e a conectividade para o seu produto.
• Minimização de problemas de fabricação - Forneça aos fabricantes exatamente o que eles precisam com saídas de design totalmente personalizáveis.
• Ambiente de Design Unificado - Trabalhe em um produto eletronicamente inteligente onde o esquemático direciona o seu layout

Resumo das Capacidades do Altium Designer MID

Abaixo, você encontrará as últimas funcionalidades para a nossa tecnologia de design de substrato 3D. Esta nova funcionalidade ainda está em desenvolvimento ativo, o que significa que continuaremos a melhorar e introduzir novas capacidades. Vamos dar uma olhada em algumas das principais funcionalidades disponíveis para uso hoje.

Integração MCAD: Projeção de Esboço

Ao projetar o substrato no MCAD, curvas 3D podem ser colocadas na superfície da peça e incluídas no arquivo IGES exportado. Essas “curvas” podem então ser incluídas na exportação IGES usando a opção de funcionalidades Exportar Curva 3D. Quando o arquivo IGES é importado para o Altium Designer para formar o substrato de um 3D-MID, esses elementos podem ser exibidos selecionando o comando Ver » Mostrar Esboços.

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Ferramentas de Alinhamento

Dentro do documento 3D-MID, você pode gerar facilmente uma grade em qualquer um dos três planos de referência usando a seção Grade de Alinhamento no painel Propriedades. Uma vez criada, a grade é projetada a partir do plano especificado sobre as superfícies do substrato 3D. Esta grade opera independentemente de quaisquer esboços importados como parte do substrato. Os usuários têm controle total sobre as propriedades da grade, com considerações para o encaixe na grade, visibilidade e várias dimensões. 

Personalização de Roteamento

Assim como em um design plano padrão, o roteamento pode ser totalmente personalizável com larguras de roteamento, regras de distância mínima e outras regras de design. Além disso, com linhas de conexão visual e grades de alinhamento, o posicionamento de trilhas e componentes é preciso e exato.

Colocação de Vias

Vias podem ser incorporadas ao processo de fabricação 3D-MID, sujeitas a restrições. Para capacidades de fabricação detalhadas, consulte o fabricante. Embora o suporte completo a vias esteja pendente na ferramenta 3D-MID, você pode incluí-las manualmente. Trate cada pad de via como um componente e crie um símbolo de pino único correspondente e uma footprint com um único pad. Coloque manualmente, atribua nomes de redes e roteie vias usando o processo descrito aqui.

Colocação de Região Sólida

O suporte da Região Sólida possibilita a criação de diversas formas de cobre em uma estrutura 3D. As funcionalidades incluem o encaixe em grades de alinhamento e esboços importados, bem como a capacidade de alternar áreas da região durante a colocação. 

Uma vez colocadas, as regiões podem ser selecionadas, editadas para conexões de rede e excluídas. Regiões curvas traçadas a partir de esboços importados são reconhecidas, e regiões sobrepostas na mesma rede são mescladas durante a exportação, facilitando a criação de formas complexas.

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Conclusão 

Os MIDs representam um avanço revolucionário no design eletrônico, permitindo a integração perfeita de circuitos em substratos tridimensionais. A ferramenta avançada de design 3D-MID do Altium Designer posiciona-se na vanguarda desta tecnologia transformadora.

Os MIDs comprovam seu valor em diversas indústrias, desde automotiva e eletrônicos de consumo até dispositivos médicos e aplicações aeroespaciais. Sua integração direta em elementos estruturais melhora o desempenho do sistema, reduz o peso, diminui custos e contribui para a eficiência geral. Os dispositivos integrados mecatrônicos emergem como uma tecnologia transformadora, fornecendo soluções compactas e integradas que redefinem o design de sistemas eletrônicos em diversos setores.

Incorporar MIDs em seu próximo projeto eletrônico é uma escolha transformadora, e para uma precisão e eficiência de design ótimas, o Altium Designer destaca-se como a ferramenta principal para liberar todo o potencial desta tecnologia de ponta.

Explore como o Altium Designer suporta a integração de circuitos elétricos com peças mecânicas tridimensionais!