फोल्डट्रॉनिक्स: फोल्डेबल हनीकॉम्ब संरचनाओं का उपयोग करके एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ 3डी ऑब्जेक्ट बनाना: 11 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस ट्यूटोरियल में, हम फोल्डट्रॉनिक्स प्रस्तुत करते हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक्स को 3डी फोल्डेड ऑब्जेक्ट्स में एकीकृत करने के लिए 2डी-कटिंग आधारित फैब्रिकेशन तकनीक है। मुख्य विचार यह है कि एक 2डी शीट को काटने और छिद्रित करने के लिए एक काटने वाले प्लॉटर का उपयोग करके इसे 3 डी हनीकॉम्ब संरचना में फोल्ड करने योग्य बनाया जाए; तह करने से पहले, उपयोगकर्ता इलेक्ट्रॉनिक घटकों और सर्किटरी को शीट पर रखते हैं।

निर्माण प्रक्रिया में केवल कुछ मिनट लगते हैं जिससे उपयोगकर्ता तेजी से कार्यात्मक इंटरैक्टिव उपकरणों को प्रोटोटाइप कर सकते हैं। परिणामी वस्तुएं हल्के और कठोर हैं, इस प्रकार वजन-संवेदनशील और बल-संवेदनशील अनुप्रयोगों की अनुमति देते हैं। छत्ते की प्रकृति के कारण, निर्मित वस्तुओं को एक अक्ष के साथ समतल किया जा सकता है और इस प्रकार इस कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर में कुशलता से ले जाया जा सकता है।

कागज काटने की मशीन के अलावा, आपको निम्नलिखित सामग्रियों की आवश्यकता होगी:

• पीईटी प्लास्टिक शीट / पारदर्शिता फिल्म साफ़ करें
• कॉपर चिपकने वाली शीट / पन्नी
• दो तरफा चिपकने वाली शीट
• दो तरफा चिपकने वाला प्रवाहकीय टेप
• नियमित बड़े टेप या चिपकने वाला विनाइल

चरण 1: फोल्डट्रॉनिक्स सॉफ्टवेयर डाउनलोड करें

फोल्डट्रॉनिक्स के लिए डिज़ाइन टूल को 3D एडिटर Rhino3D में ग्रासहॉपर एक्सटेंशन के रूप में लागू किया गया है। टिड्डा सीधे छत्ते की चादर, इन्सुलेट टेप और पहाड़ / घाटी विधानसभा के लिए परतों का निर्यात करता है। इसके अलावा, वायरिंग उत्पन्न करने के लिए, हमने इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर EAGLE में एक ULP प्लगइन लागू किया, जो वायरिंग परत को निर्यात करता है - परतों के ढेर को पूरा करता है।

हमारे डिज़ाइन टूल का सॉफ़्टवेयर GitHub पर पाया जा सकता है:

आपको आवश्यकता होगी:

• नवीनतम Rhino5 WIP
• टिड्डी
• गिद्ध
• इलस्ट्रेटर
• सिल्हूट स्टूडियो

चरण 2: सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डिवाइस डिज़ाइन

LED सर्किट बनाने के लिए, हम 3D संपादक Rhino3D में एक 3D मॉडल बनाकर शुरू करते हैं जिसके लिए हमने अपना FoldTronics प्लगइन लागू किया। 3D मॉडल का मूल आकार बनाने के बाद, हम इसे "कन्वर्ट" बटन दबाकर एक छत्ते की संरचना में बदल देते हैं। जैसे ही एल्गोरिथ्म मॉडल को मधुकोश कोशिकाओं में विभाजित करता है, परिणाम 3D दृश्य में प्रदर्शित होता है।

उच्च रिज़ॉल्यूशन और एलईडी, बैटरी और क्रॉस-सेल सर्किट कनेक्टर को रखने के लिए कोशिकाओं में पर्याप्त जगह होने के बीच सबसे अच्छा ट्रेड-ऑफ खोजने के लिए अब हम प्रदान किए गए स्लाइडर का उपयोग करके हनीकॉम्ब के रिज़ॉल्यूशन को बदल सकते हैं।

रिज़ॉल्यूशन स्लाइडर कॉलम की संख्या और सेल की संख्या दोनों को एक साथ बदलता है क्योंकि कॉलम और पंक्तियों के लिए अलग-अलग रिज़ॉल्यूशन बदलने से अंतिम आकार मूल आकार से भिन्न हो जाएगा।

एलईडी, बैटरी और क्रॉस-सेल सर्किट कनेक्टर को जोड़ने के लिए, हम उन्हें मेनू से घटकों की सूची से चुनते हैं और संबंधित बटन पर क्लिक करके उन्हें जोड़ते हैं। यह स्वचालित रूप से चयनित इलेक्ट्रॉनिक घटक के आकार का प्रतिनिधित्व करने वाले बॉक्स का एक 3D मॉडल बनाता है। अब हम एलईडी और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों को 3D वॉल्यूम में किसी स्थान पर खींच सकते हैं। यदि हम गलती से किसी घटक को फोल्ड या गैर-वैध सेल पर रख देते हैं, तो यह स्वचालित रूप से अगले वैध सेल में स्थानांतरित हो जाता है।

1. गैंडे में एक 3D मॉडल आयात करें।
2. "टिड्डा" चलाएँ और "HneycombConvert_8.gh" खोलें।
3. गैंडे में मॉडल का चयन करें और एक ब्रीप घटक पर राइट क्लिक करें और टिड्डी पर "एक ब्रेप सेट करें"।
4. टिड्डी के दृश्य का "रिमोट कंट्रोल पैनल" खोलें।
5. स्लाइडर का उपयोग करके सेल की चौड़ाई बदलें।
6. "कन्वर्ट हनीकॉम्ब" पर क्लिक करके मॉडल को हनीकॉम्ब स्ट्रक्चर और 2डी कट डेटा में बदलें।
7. घटक (नीला रंग) को स्थानांतरित करें और "इस सूची से घटकों का चयन करें" द्वारा आकार बदलें। (अभी भी निर्माण)
8. "घटक बनाएं" पर क्लिक करके घटक डेटा बनाना।
9. "कट डेटा बनाएं" पर क्लिक करके 2D डेटा बनाना।
10. एआई फ़ाइल के रूप में "चयनित वस्तुओं" के साथ कट लाइनों को निर्यात करें।

चरण 3: निर्माण के लिए निर्यात परतें

एक बार जब हम इलेक्ट्रॉनिक घटकों को रखने के साथ कर लेते हैं, तो हम फैब्रिकेशन के लिए परतें उत्पन्न करने के लिए "निर्यात" बटन दबाते हैं। निर्यात करने पर, 3D संपादक प्लग इन फैब्रिकेशन स्टैक की सभी परतों को 2D ड्रॉइंग फ़ाइलों (. DXF फ़ाइल स्वरूप) के रूप में बनाता है, सिवाय उस परत को छोड़कर जिसमें वायरिंग होती है, जिसे प्रक्रिया के बाद के चरण में अलग से बनाया जाएगा।

अनुपलब्ध वायरिंग परत उत्पन्न करने के लिए, उपयोगकर्ता इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर EAGLE में मधुकोश संरचना की 2D फ़ाइल खोलते हैं और हमारे कस्टम EAGLE ULP प्लगइन को निष्पादित करते हैं। प्लगइन एक सर्किट बोर्ड को हनीकॉम्ब पैटर्न के आकार का बनाता है और फिर प्रत्येक रंगीन वर्ग को एक इलेक्ट्रॉनिक घटक (यानी एलईडी, बैटरी और क्रॉस-सेल सर्किट कनेक्टर) में परिवर्तित करता है। पहले से ही शीट पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ, उपयोगकर्ता अब योजनाबद्ध का निर्माण कर सकते हैं। अंत में, उपयोगकर्ता ईएजीएलई के ऑटो-वायरिंग फ़ंक्शन का उपयोग शीट पर पूर्ण सर्किटरी बनाने के लिए कर सकते हैं जो फैब्रिकेशन के लिए अंतिम लापता परत को खत्म करता है।

**वर्तमान में, यूएलपी प्लगइन निर्माणाधीन है। आपको घटकों को मैन्युअल रूप से रखना होगा।

चरण 4: फैब्रिकेशन, असेंबली और फोल्डिंग

अब हम उत्पन्न परतों को एक साथ जोड़ना शुरू कर सकते हैं। परतों को बनाने के लिए, हमें केवल कटिंग प्लॉटर का उपयोग करके प्रत्येक परत (. DXF फ़ाइल स्वरूप) के 2D आरेखण को सही क्रम में काटना होगा।

चरण 5: बेस शीट को काटना और छेदना

हम पहले बेस शीट (पीईटी प्लास्टिक) को कटर में डालते हैं और इसे पर्वत, घाटी, और स्लिट लाइनों के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए मार्कर बनाने के लिए काटते और छिद्रित करते हैं। फोल्डट्रॉनिक्स प्रक्रिया केवल ऊपर से शीट को छिद्रित करती है और अलग-अलग दृश्य नोटेशन (पहाड़ों के लिए बिंदीदार रेखा बनाम घाटियों के लिए धराशायी लाइनों) का उपयोग करके पहाड़ और घाटी की रेखाओं के बीच अंतर करती है क्योंकि उन्हें बाद में विपरीत दिशाओं में मोड़ने की आवश्यकता होती है। वैकल्पिक रूप से, फोल्डट्रॉनिक्स प्रक्रिया दोनों तरफ से शीट को छिद्रित कर सकती है, यानी ऊपर से पहाड़ों और नीचे से घाटियों को छिद्रित कर सकती है, हालांकि, इसके लिए शीट को कटिंग प्लॉटर में फिर से डालने की आवश्यकता होती है।

जबकि सभी झिल्लियों को काट दिया जाता है, छत्ते की रूपरेखा को केवल मुख्य शीट से जोड़े रखने के लिए छिद्रित किया जाता है, जो हमें अगले चरणों में कटिंग प्लॉटर के साथ शीट को आगे संसाधित करने की अनुमति देता है। अंत में, जिन क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनिक घटकों को टांका लगाया जाएगा, वे भी छिद्रित होते हैं जिससे यह पता लगाना आसान हो जाता है कि कौन सा घटक कहां जाता है।

इस पेपर में प्रयुक्त वस्तुओं के लिए, हम पीईटी प्लास्टिक शीट, मोटाई 0.1 मिमी का उपयोग करते हैं और कटिंग प्लॉटर के साथ शीट काटते हैं (मॉडल: सिल्हूट पोर्ट्रेट, सेटिंग कटिंग: ब्लेड 0.2 मिमी, गति 2 सेमी / एस, बल 10, सेटिंग्स छिद्रण: ब्लेड 0.2 मिमी, गति 2 सेमी / एस, बल 6)।

चरण 6: तारों को कॉपर टेप से रखना

इसके बाद, हम पूरी शीट पर एक तरफा तांबे के टेप (मोटाई: 0.07 मिमी) की एक परत लगाते हैं। हम शीट को कॉपर साइड के साथ कटिंग प्लॉटर में वापस डालते हैं, फिर तारों के आकार को काटने के लिए फ़ाइल को निष्पादित करते हैं जो कि बेस शीट में कटौती नहीं करने के लिए सुनिश्चित करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है (कटिंग सेटिंग्स: ब्लेड 0.2 मिमी, गति 2 सेमी / एस, बल 13)। बाद में, हम तांबे के टेप को छील देते हैं जो वायरिंग का हिस्सा नहीं है।

चरण 7: इन्सुलेट शीट

बेस शीट को मोड़ने के बाद तारों को छूने से किसी भी शॉर्ट सर्किटिंग को रोकने के लिए, हम आगे एक इंसुलेटिंग परत जोड़ते हैं। इसके लिए हम पूरी शीट (मोटाई: 0.08 मिमी) पर नियमित गैर-प्रवाहकीय टेप की एक परत लगाते हैं। हम शीट को वापस कटिंग प्लॉटर में डालते हैं, जो केवल उन क्षेत्रों में इंसुलेटिंग टेप को हटाता है जिसमें तार के सिरे होते हैं जो या तो इलेक्ट्रॉनिक घटकों से जुड़े होंगे या जो हमारे उपन्यास क्रॉस सेल सर्किट कनेक्टर का उपयोग करते हैं। हम कटिंग सेटिंग्स का उपयोग करते हैं: ब्लेड 0.1 मिमी, गति 2 सेमी / एस, बल 4।

चरण 8: फोल्डिंग के बाद पकड़ने के लिए पहाड़ों / घाटियों को गोंद करें

अगले चरण में, हम नियमित दो तरफा टेप की एक परत को उसके नीचे और उसके शीर्ष पर शीट पर लागू करते हैं। दो तरफा टेप का उपयोग घाटियों और पहाड़ों को जोड़ने के लिए किया जाता है जो तह के बाद छत्ते की संरचना को एक साथ रखते हैं (पहाड़ चादर के ऊपर से चिपक जाते हैं जबकि घाटियाँ नीचे से चिपक जाती हैं)। कटिंग प्लॉटर में शीट डालने के बाद, दो तरफा टेप को उन सभी क्षेत्रों में काट दिया जाता है जिन्हें एक साथ टेप नहीं किया जाना चाहिए (कटिंग सेटिंग्स: ब्लेड 0.2 मिमी, गति 2 सेमी / एस, बल 6)। इसके अलावा, टेप की गई घाटियों/पहाड़ों के लिए जो क्रॉस-सेल सर्किट कनेक्टर भी ले जाते हैं, कटिंग प्लॉटर इलेक्ट्रॉनिक कनेक्शन के लिए आवश्यक क्षेत्रों को काट देता है। दोनों तरफ से काटने के बाद, हम बचे हुए दो तरफा टेप को छील देते हैं।

चरण 9: सोल्डरिंग

सोल्डरिंग से पहले अंतिम चरण में, अब हम छत्ते के पैटर्न को शीट से डिस्कनेक्ट करने के लिए काट देते हैं। अगला, हम टांका लगाने वाले लोहे का उपयोग करके तारों पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों (एलईडी, बैटरी) को मिलाते हैं। यदि घटक छोटे और सोल्डर के लिए कठिन हैं, तो हम विकल्प के रूप में सोल्डर पेस्ट का भी उपयोग कर सकते हैं। चूंकि क्रॉस-सेल सर्किट कनेक्टर को सोल्डर करना मुश्किल है, इसलिए हम कनेक्शन बनाने के लिए दो तरफा प्रवाहकीय टेप का उपयोग करते हैं।

चरण 10: तह

अब हम मधुकोश को एक साथ मोड़ते हैं।

चरण 11: इसे हल्का करें

आपका सर्किट तैयार है!