In Ứng Dụng In 3D Cho Tổ Chức Phòng Thí Nghiệm Điện Tử

Công nghệ in 3D mang lại cho các nhà thiết kế điện tử những cơ hội tuyệt vời để cải thiện quy trình phát triển của họ, tạo mô hình sản phẩm và thậm chí tạo ra các bộ phận tùy chỉnh cho thiết bị sản xuất của họ. Tuy nhiên, lợi ích của máy in 3D không dừng lại ở đó; chúng còn có một mục đích quan trọng khác trong quy trình thiết kế của bạn, đó là giúp bạn tổ chức không gian phòng thí nghiệm điện tử của mình để bạn có thể làm việc thông minh hơn.

Vấn đề Không Gian Phòng Thí Nghiệm

Không gian phòng thí nghiệm điện tử điển hình sẽ đầy ắp các công cụ, dự án dang dở, phụ tùng dự phòng, linh kiện ngẫu nhiên và rất nhiều dây cáp và dây điện. Mặc dù mọi thứ đều cần thiết và cần phải có mặt ở đó, thường thì việc tìm chỗ để đặt mọi thứ sao cho bạn có thể tìm lại chúng vào lần sau khi bạn cần là một thách thức. Điều có thể xuất hiện như một mớ hỗn độn với người quan sát không chuyên nghiệp là một sự hỗn loạn được tổ chức cao độ, đã từ từ phát triển, tuân theo các nguyên tắc khoa học của entropy.

Chìa khóa để tạo ra trật tự từ sự hỗn loạn là có những nơi để đặt mọi thứ, một giải pháp lưu trữ phù hợp với nhu cầu cụ thể của bạn và có thể phát triển cùng với phòng thí nghiệm của bạn. Mỗi dự án mới bạn bắt đầu sẽ không tránh khỏi việc có thêm linh kiện mới và đôi khi là công cụ mới. Khi bạn khởi động nhiều dự án hơn, nhu cầu về lưu trữ và tổ chức của bạn sẽ tăng nhanh hơn. Câu trả lời là một giải pháp lưu trữ được thiết kế riêng bạn có thể thêm vào bất cứ khi nào bạn cần thêm thành phần. Câu trả lời là tận dụng sức mạnh của máy in 3D của bạn; bạn đã có khả năng giải quyết vấn đề tổ chức sẵn có, vậy tại sao không sử dụng nó hết mức? Bài viết này sẽ chia sẻ một số mẹo và nguồn lực để giúp bạn bắt đầu.

Sử dụng Máy In 3D cho Giải Pháp Lưu Trữ

Máy in 3D hiện nay là một nguồn lực phổ biến được sử dụng cho phát triển điện tử nhờ vào sự linh hoạt, tính thực tiễn và trong những năm gần đây là khả năng chi trả. Máy in 3D hiện nay tương đối rẻ để mua, và quan trọng không kém, nguyên liệu thô mà chúng tiêu thụ có sẵn và có giá cả hợp lý. Những lợi thế này mở ra việc sử dụng chúng cho mọi người, từ người chơi hệ thống đến các doanh nghiệp nhỏ và nhà sản xuất.

Nếu bạn chưa mua máy in 3D đầu tiên, có một số loại phổ biến rất lý tưởng cho bất kỳ phòng thí nghiệm điện tử nào. Loại phổ biến nhất là máy in sợi, cơ bản là súng dán nóng được điều khiển bởi máy tính. Máy in này hoạt động bằng cách lấy một cuộn sợi nhựa liên tục, làm chảy sợi nhựa tại đầu in, cho phép đặt chính xác để xây dựng các lớp vật liệu lên nhau và cứng lại sau khi đặt xuống. Các lớp được xây dựng từ dưới lên trên để tạo thành một vật thể 3D. Một lợi ích chính của máy in sợi là dải vật liệu có sẵn, cung cấp cho người dùng các tính chất cơ học và màu sắc khác nhau. Điều này cho phép bạn chuyển đổi vật liệu giữa các công việc hoặc ngay cả trong giữa quá trình in để thay đổi màu sắc hoặc sản xuất các vật thể với các tính chất khác nhau.

Loại máy in phổ biến thứ hai sử dụng nhựa lỏng được cứng hóa bằng ánh sáng cực tím (UV) để làm rắn vật liệu in. Các loại máy in này có thể sử dụng tia laser UV để cứng hóa nhựa một cách chọn lọc tại các điểm chính xác hoặc sử dụng một mặt nạ ảnh chỉ phơi bày các khu vực được chọn của bể nhựa dưới ánh sáng UV diện rộng. 

Máy In 3D Dựa Trên Bột

Các máy in dựa trên bột khác nhau sử dụng chất kết dính được áp dụng bằng đầu in riêng biệt hoặc nhiệt từ nguồn laser để làm cứng bột ở các khu vực cần thiết đang có sẵn. Mặc dù các loại máy in này có tính linh hoạt cao nhất về loại vật liệu để tối ưu hóa các tính chất cơ học và hoàn thiện bề mặt, nhưng chúng nằm ở phân khúc giá cao hơn và bạn sẽ không thường thấy chúng trong các phòng thí nghiệm nhỏ của các hobbyist và doanh nghiệp nhỏ.

Máy In 3D Filament

Trải nghiệm cá nhân trong 12 năm qua đã phát hiện ra rằng máy in filament cung cấp hiệu suất tốt nhất trong môi trường phòng thí nghiệm nhỏ. Việc sử dụng máy in resin bị cản trở bởi các vấn đề xung quanh việc đối tượng in bị cong vênh nhẹ trong quá trình hậu xử lý và sản phẩm cuối cùng quá giòn. Máy in filament tạo ra sản phẩm chất lượng cao hơn với các tính chất cơ học tốt hơn phù hợp với các ứng dụng cho các thành phần như điều khiển thiết bị và thiết bị lưu trữ đặc biệt được thảo luận ở đây. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây về vật liệu đang làm cho máy in resin trở nên hấp dẫn hơn. Chúng có thể trở nên tương đương hoặc thậm chí vượt qua máy in filament về khả năng áp dụng cho công việc phòng thí nghiệm trong tương lai gần. Hãy theo dõi không gian này để cập nhật những phát triển mới nhất trong công nghệ máy in 3D.

Nếu sử dụng máy in sợi cho công việc trong phòng thí nghiệm, vật liệu in được khuyến nghị là polyethylene terephthalate glycol-modified, hay còn gọi là PETG. PET là một loại nhựa polymer thermoplastic thường được sử dụng, thuộc họ polyester, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất từ quần áo đến hộp đựng thực phẩm và chai nước. Biến thể PETG có điểm nóng chảy thấp hơn, làm cho nó lý tưởng cho việc đúc tiêm và ép tấm. Những tính chất này cũng làm cho nó tuyệt vời cho việc ép sợi để sử dụng trong máy in 3D.

Sợi PETG được cuộn nhỏ, được đưa vào đầu in của máy in.

Lý do chính khiến vật liệu này tuyệt vời cho việc in phòng thí nghiệm là nó có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, nghĩa là kích thước của các bộ phận in ổn định trong quá trình làm mát, duy trì kích thước chính xác. Lợi ích bổ sung là vật liệu tương đối rẻ và giữ được độ linh hoạt cơ học khi đông cứng, làm cho nó rất bền cho các ứng dụng nơi các bộ phận không cần phải cứng cáp một cách mạnh mẽ. Độ bền này hoàn hảo cho tổ chức không gian phòng thí nghiệm nơi các vật liệu có thể xử lý hàng ngày khi bạn lấy ra công cụ và linh kiện và hy vọng nhớ đặt chúng trở lại sau khi hoàn thành.

Ý tưởng cho Các Bộ Phận Lưu Trữ In 3D

Máy in 3D có thể sản xuất bất kỳ bộ phận lưu trữ nào bạn cần; bạn chỉ cần có trí tưởng tượng để hình dung ra những gì bạn cần và các ứng dụng để chuyển những ý tưởng này thành các tệp thiết kế mà máy in của bạn sẽ hiểu. Tôi sử dụng các bộ phận sau trong giải pháp lưu trữ của mình mà tôi đề xuất như là những gợi ý để cải thiện việc tổ chức không gian phòng thí nghiệm của bạn. Tất cả các tệp thiết kế cho các phần tử in 3D đều có sẵn trên cả hai nguồn Thingiverse và Printables, vì vậy bạn có thể sử dụng chúng như là hoặc điều chỉnh chúng theo nhu cầu của mình. Nếu bạn sử dụng các tệp thiết kế, đừng quên thông báo cho tôi biết bạn đã làm thế nào và bất kỳ đề xuất nào về cách tôi có thể cải thiện các thiết kế.

Ngăn Kéo Lưu Trữ

Đề xuất đầu tiên là cải tiến cho các ngăn kéo linh kiện lý tưởng để chứa các bộ phận bạn thường xuyên sử dụng khi chế tạo mẫu dự án. Là những nhà thiết kế điện tử, bạn biết rằng luôn có nhiều linh kiện hơn là ngăn kéo có sẵn. Do đó, một giải pháp đơn giản là thêm các ngăn kéo chia bằng in 3D với nhãn hữu ích để phân chia các mảnh nhỏ và tối đa hóa không gian lưu trữ của bạn.

Các ngăn chia kéo và ngăn chia hộp dụng cụ in 3D có sẵn trực tuyến, hoặc bạn có thể tự xây dựng chúng.

Tổ Chức Cáp và Dụng Cụ

Gợi ý tiếp theo là một bộ tổ chức cáp lấy cảm hứng từ tổ ong dành cho các dây cáp nguồn thường xuyên sử dụng, giúp chúng luôn dễ dàng truy cập khi cần. Bộ tổ chức cáp có thể xếp chồng này sẽ phù hợp khi đặt cạnh ngăn kéo hoặc kệ, làm cho việc lấy cáp và quan trọng không kém, cất cáp đi một cách gọn gàng trở nên dễ dàng.

Gợi ý tiếp theo là các giá đỡ dành riêng cho từng kênh của thiết bị đo kiểm, bao gồm đồng hồ đo điện bàn và máy hiện sóng. Tôi đã thiết kế những giá đỡ này để giữ cho các đầu dò khỏi bị hỏng do tai nạn và cho phép truy cập dễ dàng vào dây đo và cáp bằng cách giữ chúng được tổ chức khi không sử dụng thay vì để chúng nằm lăn lóc khắp không gian làm việc. Thiết kế này vẫn đang trong quá trình hoàn thiện và cần được tinh chỉnh để hoàn hảo, vì vậy tôi sẽ tìm kiếm phản hồi từ bạn để cải thiện chúng.

Bộ Tổ Chức Pin

Gợi ý tiếp theo là giải pháp lưu trữ cho các pin sạc với một giá đỡ pin mô-đun để bạn có thể giữ các pin đã sạc sẵn sàng sử dụng và giúp ngăn chặn việc pin đã hết điện bị lẫn lộn với những pin sẵn sàng sử dụng. Không có gì tồi tệ hơn việc phát hiện tất cả pin của bạn cần được sạc lại trước khi bạn có thể tiếp tục dự án của mình vì bạn không theo dõi được pin nào đã sẵn sàng sử dụng và pin nào đã hết. Việc lắp pin theo chiều đứng cũng giúp dễ dàng phân biệt pin AAA với pin AA, điều này tuyệt vời cho việc làm việc hiệu quả.

Giá Đựng Băng Dính

Gợi ý tiếp theo là móc treo cho các cuộn băng dính thường xuyên sử dụng nhất để giữ chúng không bị vướng víu nhưng dễ dàng lấy ra khi cần. Điều này ngăn chặn tình trạng tích tụ cuộn băng dính làm lộn xộn ngăn kéo và kệ hoặc đặt mua băng dính mới vì bạn nghĩ mình đã hết nhưng sau đó tìm thấy rất nhiều loại băng dính đó ẩn sau ngăn kéo hoặc dưới đống đồ lộn xộn làm việc không gian của bạn.

Thiết kế cho giá đựng băng dính in 3D này có thể tìm thấy trên Printables

Tiếp theo là một tính năng tuyệt vời: giá đựng dụng cụ tiện lợi cho phép bạn giữ các dụng cụ bạn thường xuyên sử dụng, như tuốc nơ vít, kìm tuốt dây, và dao cắt, trong tầm tay dễ dàng. Nó cũng bao gồm giá đựng xoay ra cho các tuốc nơ vít Torx và Hex mà bạn có thể tháo ra và mang theo để làm việc xa khu vực phòng thí nghiệm của mình nếu cần. Thiết kế sử dụng giá đựng nhiều tầng đảm bảo rằng dễ dàng nhìn thấy kích thước và loại của từng mảnh dụng cụ để làm cho việc tìm kiếm công cụ phù hợp dễ dàng hơn.

Gợi ý cuối cùng là lưu trữ dây dẫn với các màu sắc và kích cỡ khác nhau được phân loại rõ ràng và dễ tìm khi bạn cần một loại cụ thể. Tùy chọn giá đỡ cuộn dây in 3D này dễ sử dụng hơn so với các gói cuộn dây giá rẻ trên thị trường trực tuyến và không chiếm nhiều không gian quý báu trên bàn làm việc hoặc kệ. Việc tổ chức dây và cáp trong phòng thí nghiệm là một nửa cuộc chiến để có một không gian làm việc gọn gàng, nơi mọi thứ dễ tìm và không cần tới năm phút để gỡ rối trước khi sử dụng; hơn nữa, thiết kế này đảm bảo đầu của mỗi dây dễ dàng được lấy ra. 

Lắp Đặt Các Bộ Phận Lưu Trữ In 3D Của Bạn

Chìa khóa để lắp đặt những bộ phận lưu trữ in 3D này là sử dụng một thanh nhôm 20mm tôi đã thiết kế để lắp vào mỗi bộ phận. Việc lắp đặt chung này làm cho mọi thứ trở nên dễ dàng. Nếu bạn cần tổ chức lại hoặc di chuyển không gian làm việc của mình, bạn có thể di chuyển tất cả các phần tử một khi thanh nhôm đã được lắp đặt. Các hướng dẫn khoan thanh nhôm được thiết kế đặc biệt làm cho việc lắp đặt này trở nên đơn giản và đảm bảo mọi thứ vừa khít với nhau một cách hoàn hảo. Kinh nghiệm cũng đã cho thấy việc bắt vít thanh nhôm lại với nhau chắc chắn hơn nhiều so với việc sử dụng các tấm góc hoặc giá đỡ.

Kết Luận

Bài viết cho thấy việc sử dụng in 3D có thể tạo ra các giải pháp lưu trữ tùy chỉnh giúp tổ chức không gian phòng thí nghiệm của bạn và đảm bảo mọi thứ đều có một vị trí phù hợp để bạn có thể nhanh chóng tìm thấy những gì bạn cần mà không phải lục lọi qua đống dây điện và cáp rối. Nó cũng có thể tiết kiệm thời gian và chi phí đặt hàng các bộ phận mới khi bạn quên rằng mình đã có sẵn phụ tùng trong đống linh kiện tích tụ ở những góc ít sử dụng của không gian làm việc. Tổng quan, lợi ích của việc tổ chức rõ ràng vượt trội hơn so với việc tiếp tục với các phương pháp làm việc hỗn loạn thường thấy.

Khi bạn sẵn sàng tạo bố cục PCB của mình, hãy sử dụng các công cụ thiết kế và bố trí trong Altium Designer^®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngày hôm nay.