3D печать для организации электронной лаборатории

Технология 3D печати предоставляет электронным конструкторам фантастические возможности для улучшения их процессов разработки, создания макетов продуктов и даже изготовления на заказ деталей для их производственных устройств. Однако преимущества 3D-принтеров на этом не заканчиваются; они могут иметь еще одно, не менее важное назначение в вашем процессе проектирования, а именно, помогать вам организовать пространство вашей электронной лаборатории, чтобы вы могли работать умнее.

Проблемы с пространством лаборатории

Типичное пространство электронной лаборатории будет переполнено инструментами, незавершенными проектами, запасными частями, случайными компонентами и множеством кабелей и проводов. Хотя все это необходимо и должно находиться там, часто бывает сложно найти место для всего, чтобы в следующий раз, когда это понадобится, вы смогли это найти. То, что может показаться неуправляемым беспорядком случайному наблюдателю, является высокоорганизованным хаосом, который медленно эволюционировал, придерживаясь научных принципов энтропии.

Ключ к созданию порядка из хаоса заключается в наличии мест для всего, решения для хранения, которое будет работать именно для ваших нужд и которое сможет развиваться вместе с вашей лабораторией. Каждый новый проект, который вы начинаете, неизбежно принесет с собой новые компоненты и иногда новые инструменты. По мере того, как вы запускаете все больше проектов, ваши требования к хранению и организации будут расти быстрее. Ответом является индивидуальное решение для хранения, которое вы можете добавить, когда вам нужны дополнительные элементы. Ответом является использование возможностей вашего 3D-принтера; у вас уже есть возможность решить вашу проблему с организацией, так почему бы не использовать ее по максимуму? В этой статье мы поделимся некоторыми советами и ресурсами, которые помогут вам начать.

Использование 3D-принтера для решений по хранению

3D-принтеры теперь являются общедоступным ресурсом, используемым для разработки электроники благодаря их универсальности, практичности и в последние годы доступности. 3D-принтеры теперь относительно недороги в покупке, и что не менее важно, сырье, которое они потребляют, широко доступно и имеет разумную цену. Эти преимущества открывают их использование для всех, от любителей до малых предприятий и производителей.

Если вы еще не приобрели свой первый 3D-принтер, существует несколько популярных типов, которые идеально подходят для любой лаборатории электроники. Наиболее распространенным типом являются принтеры с использованием нити, которые по сути представляют собой компьютерно управляемые горячие клеевые пистолеты. Эти принтеры работают, забирая непрерывную катушку пластиковой нити, которая плавится в печатающей головке, позволяя точно размещать материал для построения слоев, которые затвердевают после нанесения. Слои накапливаются снизу вверх для формирования 3D-объекта. Основным преимуществом принтеров с использованием нити является широкий ассортимент доступных материалов, которые предлагают пользователю различные механические свойства и цвета. Это позволяет вам переключаться между материалами между заданиями или даже в середине печати для изменения цвета или создания объектов с различными свойствами.

Вторым по популярности типом принтера являются принтеры, использующие жидкую смолу, которая твердеет под действием ультрафиолетового (УФ) света для затвердевания печатного материала. Эти типы принтеров могут использовать УФ-лазерный луч для выборочного отверждения смолы в точных местах или использовать фотомаску, которая экспонирует только выбранные участки резервуара для смолы широкой области УФ-света. 

Принтеры на основе порошка

В наличии различные порошковые принтеры, использующие связующие агенты, наносимые отдельной печатающей головкой или тепло от лазерного источника для уплотнения порошка в необходимых областях. Хотя эти типы принтеров обладают наибольшей гибкостью в выборе материалов для оптимизации механических свойств и качества поверхности, они находятся в верхнем сегменте ценового диапазона, и обычно их не встретишь в небольших лабораториях хоббиистов и малых предприятий.

Филаментные 3D принтеры

Личный опыт за последние 12 лет показал, что филаментные принтеры обеспечивают лучшую производительность в условиях небольшой лаборатории. Использование принтера на основе смолы осложнялось проблемами, связанными с незначительным искривлением печатного объекта в процессе послепечатной обработки и чрезмерной хрупкостью конечного продукта. Филаментный принтер производит продукцию более высокого качества с лучшими механическими свойствами, подходящими для применения в компонентах, таких как управляющие устройства и специализированное хранилище, о котором идет речь здесь. Однако, последние достижения в области материалов делают принтеры на основе смолы более привлекательными. Возможно, они станут сопоставимыми или даже превзойдут филаментные принтеры по своей применимости для лабораторных работ в ближайшем будущем. Следите за обновлениями, чтобы узнать о последних разработках в технологии 3D печати.

Если для лабораторных работ используется принтер с нитью, рекомендуемым материалом для печати является модифицированный полиэтилентерефталат гликоля, или PETG. PET является широко используемым термопластичным полимерным смолой из семейства полиэфиров, широко применяемым в производстве всего, от одежды до контейнеров для пищевых продуктов и бутылок с водой. Вариант PETG имеет более низкую температуру плавления, что делает его идеальным для литья под давлением и экструзии листов. Эти свойства также делают его отличным для экструзии нитей, используемых в 3D-принтере.

Нить PETG поставляется в небольших рулонах, которые подаются в печатающую головку.

Основная причина, по которой этот материал отлично подходит для лабораторной печати, заключается в том, что он имеет очень низкий коэффициент теплового расширения, что означает, что размеры напечатанных деталей остаются стабильными в процессе охлаждения, сохраняя правильный размер. Дополнительные преимущества заключаются в том, что материал относительно дешев и сохраняет механическую гибкость при затвердевании, что делает его очень прочным для приложений, где детали не должны быть чрезмерно жесткими. Эта прочность идеально подходит для организации лабораторного пространства, где материалы могут выдерживать ежедневное обращение, когда вы достаете инструменты и компоненты и, надеемся, помните о том, чтобы положить их обратно после завершения работы.

Идеи для 3D-печатных деталей хранения

3D-принтеры могут производить любые детали для хранения, которые вам нужны; вам просто нужно иметь воображение, чтобы представить, что вам нужно, и приложения, чтобы превратить эти идеи в файлы дизайна, которые ваш принтер сможет понять. Я использую следующие элементы в моем решении для хранения, которые предлагаю в качестве идей для улучшения организации вашего лабораторного пространства. Все файлы дизайна для элементов, напечатанных на 3D-принтере, доступны как на ресурсах Thingiverse, так и Printables, так что вы можете использовать их как есть или адаптировать под свои нужды. Если вы используете файлы дизайна, не забудьте сообщить мне, как у вас получилось, и предложить, как я могу улучшить дизайны.

Ящики для хранения

Первое предложение - это улучшение ящиков для компонентов, идеально подходящих для хранения деталей, которые вы регулярно используете при создании прототипов проектов. Как дизайнеры электроники, вы знаете, что компонентов всегда будет больше, чем доступных ящиков. Поэтому простое решение - добавление разделителей для ящиков, напечатанных на 3D-принтере, с полезными метками для разделения мелких деталей и максимизации вашего пространства для хранения.

Разделители для ящиков и инструментальные разделители, напечатанные на 3D-принтере, доступны в интернете, или вы можете изготовить их самостоятельно.

Организация кабелей и инструментов

Следующее предложение - органайзер для кабелей, вдохновленный структурой сот, для регулярно используемых кабелей питания, который позволяет держать их под рукой, когда они нужны. Этот стопкаемый органайзер отлично впишется рядом с ящиками или полками, делая кабели легко доступными для использования и, что не менее важно, убираемыми с пути.

Следующее предложение посвящено специальным креплениям для каждого канала испытательного оборудования, включая ваш настольный мультиметр и осциллограф. Я разработал эти крепления, чтобы защитить щупы от случайных повреждений и обеспечить легкий доступ к испытательным проводам и кабелям, организовав их хранение, когда они не используются, вместо того, чтобы они лежали повсюду на вашем рабочем месте. Этот дизайн все еще находится в стадии разработки и требует доработки до совершенства, поэтому я буду ждать вашей обратной связи по улучшению этих креплений.

Органайзер для батареек

Следующее предложение - хранение для аккумуляторных батареек с модульной стойкой для хранения батарей, чтобы вы могли держать заряженные батарейки всегда под рукой и помогать предотвратить путаницу разряженных батареек с готовыми к использованию. Нет ничего хуже, чем обнаружить, что все ваши батарейки нуждаются в перезарядке, прежде чем вы сможете продолжить работу над проектом, потому что вы потеряли контроль над тем, какие из них готовы к использованию, а какие разряжены. Установка батареек вертикально также упрощает выбор между AAA и AA, что отлично подходит для эффективной работы.

Подставка для лент

Следующее предложение — вешалки для наиболее часто используемых рулонов ленты, чтобы они не мешали, но при этом были всегда под рукой, когда они нужны. Это предотвращает типичное накопление рулонов ленты, захламляющее ящики и полки, или покупку новой ленты, потому что вы думаете, что она закончилась, а затем находите много такой ленты, спрятанной в задней части ящиков или под другими вещами, захламляющими ваше рабочее пространство.

Дизайн этой 3D-печатной подставки для ленты можно найти на Printables

Далее идет отличная функция: удобные держатели для инструментов, которые позволяют держать под рукой инструменты, которые вы используете наиболее часто, такие как отвертки, инструменты для снятия изоляции и кусачки. В него также входят выдвижные стойки для винтовых и шестигранных отверток, которые вы можете снять и носить с собой для работы вне вашей лабораторной зоны при необходимости. Дизайн использует многоуровневую стойку, которая обеспечивает легкость визуального определения размера и типа каждого инструмента, чтобы упростить поиск нужного инструмента.

Последнее предложение касается хранения проводов, которое позволяет держать разные цвета и размеры отдельно и облегчает поиск нужного вам провода. Этот вариант стойки для катушек с проводами, напечатанный на 3D-принтере, удобнее в использовании, чем дешевые наборы катушек с онлайн-рынков, и не занимает ценное место на столе или полке. Организация проводов и кабелей в лаборатории - это полдела для поддержания порядка на рабочем месте, где все легко найти и не требует пяти минут распутывания перед использованием; к тому же, этот дизайн обеспечивает легкость захвата конца каждого провода. 

Монтаж ваших частей хранения, напечатанных на 3D-принтере

Ключ к установке этих компонентов хранения, напечатанных на 3D-принтере, заключается в использовании 20-миллиметрового алюминиевого профиля, который я разработал для монтажа на каждую часть. Этот универсальный монтаж делает все легко устанавливаемым. Если вам нужно переорганизовать или переместить ваше рабочее место, вы можете переместить все элементы, как только алюминиевые профили будут на месте. Специально разработанные направляющие для сверления профилей делают эту установку простой и обеспечивают идеальное соединение всех частей. Опыт также показал, что соединение профилей с помощью болтов намного надежнее, чем использование уголков или скоб.

Заключение

Статья показывает, как с помощью 3D-печати можно создать индивидуальные решения для хранения, которые помогут организовать пространство вашей лаборатории и обеспечить каждому предмету свое место, чтобы вы могли быстро найти необходимое, не приходясь пробираться через кучи запутанных наполовину собранных кабельных мотков и перепутанных проводов. Это также позволяет сэкономить время и деньги на заказ новых деталей, когда вы забываете, что у вас уже есть запасные части в кучах компонентов, которые накапливаются в менее используемых уголках вашего рабочего пространства. В целом, преимущества организованности явно перевешивают желание продолжать придерживаться обычных хаотичных методов работы.

Когда вы будете готовы создать свою плату, используйте инструменты проектирования и размещения в Altium Designer^®. Для реализации сотрудничества в современной междисциплинарной среде, инновационные компании используют платформу Altium 365™ для удобного обмена данными о дизайне и запуска проектов в производство.

Мы только начали раскрывать возможности Altium Designer на Altium 365. Начните свою бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.