I det siste tiåret, prisen for å lage en enkelt PCB plummeted. Og vi har omtalt tonnevis av hacks med bretthår fra steder som Osh Park eller SEED Studio. Men dette fenomenet er ikke isolert, og alle slags en-off prototyping-tjenester blir billigere og ser for å tilfredsstille både hobbyist og ingeniør.
I dag vil jeg blåse lokket av noen få steder som tilbyr engangs mekanisk prototypingstjenester. Jeg tar oss gjennom en historie om hvordan vi kom hit, introdusere noen få nye spillere, og til slutt markere noen viktige avvik før du begynner å bestille skreddersydde aluminiumsdeler rett til dørstokken.
Gå nå med ANSI Z87 + Safety Glasses, og la oss komme i gang.
Vår PCB Origins.
I løpet av et tiår siden var å bestille trykte kretskort (PCB) en dyr (nei, for dyrt) prøvet for hobbyisten. Å få et enkelt bord gjort ville koste deg flere hundre amerikanske dollar på PCB Fab House. Problemet var ikke prisen per brett. Det var den fremtredende produksjonskostnaden for å presse styret gjennom fabrikken. Dessverre, PCB er bare ikke gjort en-på-en-tid. De er konsolidert med andre kopier av samme PCB på et større panel for å forenkle reparasjonsprosessen når du flytter designet fra maskinen til maskinen i produksjonen.
Men kort tid har et lite selskap kalt Osh Park noe vilt annerledes. Fungerende som mellomagent, konsoliderte de forskjellige PCB fra forskjellige designere på et delt panel og sendte det paneldesignet ut for produksjon i stedet. Resultatet var at hobbyister kunne bestille en enkelt PCB gjennom OSH Park for en brøkdel av kostnaden for å måtte plassere en batch rekkefølge direkte. Og hva var en gang en profesjonell prosess ble tilgjengelig for ettertidsingeniøren for noen få dollar og noen ukers ledetid.
Selvfølgelig kom denne prosessen ikke med alle fordelene med å bestille direkte. Offeret var at PCB-designere måtte være enige om noen produksjonsinnstillinger som ville være felles for panelet, som lagtall, minimal hullstørrelse, PCB-overflatefinish og farge, som er hvordan vi fikk Osh Parks umiskjennelige lilla soldrask. Endelig, siden OH Park trengte å samle nok ordrer for å sende ut et panel, ville ordrene ta omtrent to til tre uker for å komme tilbake til kunden. Men til tross for begrensningene er designrommet til det som er mulig enormt, og den lave prisen gjorde den ekstra ventetiden verdt det for hobbyistiske prosjekter.
I årene som fulgte, fanget andre produsenter på, spesielt i Kina. Og det virket som en rase-til-bunn for å tilby det billigste single-mengde kretskortet. For første gang var elektronikkhobbyister på et budsjett i stand til å bruke de samme produksjonsprosessene som fagfolk. Nå, navn som JLCPCB, skitne PCB, sett studio, og PCBWAY er ganske vanlig blant dette fellesskapet av hackere.
Prototyping som en tjeneste
Mange av oss kjenner historien ovenfor. Heck; Vi bodde gjennom det! Men det stopper ikke der. Faktisk skjer noe lignende i andre domener. Andre produksjonstjenester åpner dørene sine til engangsprototyper som pleide å kreve høyere minimumsordrer, og resultatet er at nærmeste hackerspace kan være helt virtuelt der deler blir bestilt og levert til dørstokken.
Det er verdt å spørre: Hvor skjer dette? Akkurat nå ser vi disse alternativene som kommer fra 2D-datastyrte produksjonsprosesser som laserskjæring, vannjetting og 2D CNC-ruting. Det vanlige temaet? Hver av disse prosessene bruker verktøy som opererer på store arkmateriale. Oppgangen er at, med noen oppstrøms forbehandling, kan batches of bestillinger konsolideres på samme ark – akkurat som Osh Park gjorde det. I teorien kan dette trikset strekke seg til enhver produksjonsprosess hvor programvare kan lim sammen samlet sett i en batchprosess.
Akkurat nå, batching bestillinger på ark med felles lager materiale gir mye mening. Men med noe arbeid er det mulig å utvide dette konseptet til andre prosesser. I mellomtiden er det på tide å dra nytte av de ekstra prosessfunksjonene som kan leveres til dørstokken vår for en brøkdel av sin opprinnelige pris.
Spillerne
La oss ta en rask tur til hvem som leverer produserte singler rett til dørstokken din. Jeg tenker på at våre lesere vil være kjent med Shapeways for SLS 3D-utskrift og Ponoko for laserskjæring, så jeg skal sidestykke dem for å markere noen andre opp- og kommende tilbud.
Laser-skjæring: Sendcutsend
Laser kuttere for kutting metaller er fantastiske verktøy, men verktøyene selv kan ta opp et betydelig fotavtrykk i et hjem garasje – for ikke å nevne å gjøre en betydelig buk i vår lønn! I stedet for å installere en metalllaserskutter og lære å bruke det selv, har jeg begynt å velge alternativer i SendCutsends katalog.
For de korte partiene av elementer som jeg har begynt å bestille fra Sendcutsend, har jeg hatt deler sendt tilbake til meg tidlig neste uke. De fleste metalldeler fra Sendcutsend ArriVE som standard med en karakteristisk grov kant, men jeg har myknet de kanter med et par minutter med stålull og albuefett. Dessuten er hullene som er laget av Sendcutsends aluminiumslinje, kuttet nøyaktig nok til at jeg har klannet hullene med M3x0.5 tråder. Og hvis du er spesielt lat, vil SendCutsend til og med gjøre tappingsprosessen for deg.
Endelig er det verdt å merke seg at SendCutsend bruker Kerf-kompensasjon til alle sine laserskårne deler. Det betyr at du kan sende inn en DXF-fil som er den eksakte størrelsen på din side, og produksjonsprosessen vil justere slik at deler er kuttet så nær nominell størrelse som mulig. Hvis du vanligvis jobber med laserskuttere ut av din lokale butikk eller skole, er dette en ganske stor bekvemmelighet siden vi generelt må kompensere DXF-geometrien for å ta hensyn til spotstørrelsen på laserskutten.
Jeg vil nevne: Minimumsprisen for deler fra Sendcutsend er $ 30, men jeg var i stand til å få en batch på 10 av de ovennevnte delene uten prisøkning.
Carbon Fiber CNC-ruting: CNCMADNESS
For quadcopterbyggere der ute, er karbonfiberdeler den hemmelige sausen for å lage robuste flygende rammer som er både lyse og stive. Dessverre er Laser Cutting Composite Carbon Fiber Sheets Out-of-the-the-Question siden disse arkene vil spytte ekkel røyk fra limene de er laget av. Maskinering av disse arkene er heller ikke bare vanskelig, siden karbonfiber spiser gjennom normale skjæreverktøy som sandpapir, er det også farlig siden ruskene som er laget av å kutte disse arkene, kan være skadelige for å puste. Siden kutting av dette eksotiske materialet hjemme er det vanskelig i beste fall, ville det ikke være veldig bra hvis vi bare kunne bestille disse delene som en strømlinjeformet tjeneste?
Skriv inn CNCMADNESS. Jeg har brukt dem gjennom årene for alle slags tilpassede plater av forskjellige tykkelser. Normalt vil jeg nå for karbonfiber når du sparer vekt er en sentral designhensyn. Men CNCMADNESSs prisklasse er så bra, jeg finner meg selv å nå for karbonfiber, selv når det ikke betyr noe. På en typisk rekkefølge får jeg vanligvis deler (bestilles fra USA) innen neste uke etter bestilling.
6mm karbonfiberplater gir min ol ‘laser cutter bygge litt innramming.
Endelig er det verdt å nevne: I motsetning til aluminium, som kan omarbeides med håndverktøy og til og med resirkulert for skrap, er karbonfiberdeler mer av en engangsavtale. Hvis jeg finner designfeil, er disse delene av til papirkurven, så jeg prøver vanligvis å holde den tanken på baksiden av tankene mine før jeg slår på “Kjøp” -knappen.
Andre produksjonstjenester:
Noen av disse neste spillerne tilbyr noe enten helt nytt eller ganske nisje. Likevel, for fullstendighet, er de fortsatt verdt å nevne siden de hint på hvor prototypingstjenester kan vokse i fremtiden.
Resin 3D-utskrift: PCBWAY
Pcbway er forgrening og tilbyr nå ulike 3D-utskriftstjenester, inkludert et nifty Clear Resin-tilbud. Mens det fortsatt er tidlig, begynner noen av resultatene å dukke opp på Twitter, og saken er overbevisende for å gi dem et forsøk. For en produsent som fikk navnet sitt i hobbyistiske landskapet som gjør kretskort, er det fint å se dem grening ut mens det også henter på hvordan vårt forhold til prototypingstjenester endrer seg.
Bilde kreditt: @pcbayofficial
Bilde kreditt: @pcbayofficial
Lav volum injeksjonsforming fra Igus
Bilde Kreditt: Igus
Injeksjonsforming har generelt en enorm oppsidskostnad for produksjon av formen. Men Igus tilbyr 3D-trykte mugg laget av en av deres spesialpolymerer som reduserer slitasje betydelig og kan brukes til lavere volumer ved nedre frede kostnader. Siteringsprosessen er involvert, men denne tjenesten kan være en nyttig ressurs for å holde i baklommen din.
Make-it-Quick Townoffs
Akkurat som Osh Park, tjener tjenestene ovenfor noen ofre for lovende de raske økonomiske deltilbudene. Men selvfølgelig, i mange tilfeller, spiller ikke de avvikene. Likevel er det verdt å være eksplisitt om de tre alternativene som blir ofret: design inspeksjon, spesifikasjoner og toleranser.
Design inspeksjon
Først av, mister vi design inspeksjon. Med dyre produksjonstjenester vil mennesker vanligvis inspisere bestillingen din for å sikre at det du skal få dem til å gjøre, er fri for skarp feil. Tidlig i min ingeniørkarriere hadde jeg min arbeidsgiverpunkt til PCB Fab House, peker på noen av de skarpe feilene med PCB-designen min, det verste som var å la litt trykt tekstland på kobberlaget i stedet for silkeskjermlaget. Hadde de gjort mitt styre som-er, ville jeg ha ventet to uker for tusenvis av dollar verdt ubrukelige kyster og kanskje en lett irritert sjef.
Med disse nye lavpris prototypingstjenestene, er det lite sannsynlig at ethvert menneske vil gripe inn for å fortelle oss hva som er galt med vår designfil. Det blir bare gjort som-er. Når det er sagt, selv om vi bestiller noen skrapaluminium, er kostnaden for å gjøre det galt første gang mye billigere. Heck, Le.t oss bare si at vi kommer til å gjøre flere designiterasjoner.
Spesial Spesifikasjoner
Til prisen av hastighet, disse tjenestene ofre spesifikasjonene. Det vil si at vi ikke får alle de tilgjengelige alternativene for oss som vi ellers ville fått ved sitering med en mer tradisjonell maskinverksted. blant disse ofrene, mister vi ut på spesialmaterialer, overflater, belegg, varmebehandling og andre post-prosessering oppgaver som avgrading skarpe kanter. Hvis vi søker ut disse butikkene, vi sannsynligvis visste om dette kompromisset på forhånd, men det er verdt å gjøre eksplisitt. Til slutt, hvis det er noen spesiell etterbehandling teknikk som du trenger, men ser ikke tilbudt, nå ut til dem. De kan være villig til å gjøre et unntak for deg for et gebyr. og med nok folk spør, kan det bli den neste spesifikasjonen de ruller ut.
toleranser
Endelig har vi avveininger i måltoleranser. Dette er uten tvil den viktigste kompromisset å vurdere. Den triste virkeligheten om maskinerte deler er at de aldri vil være eksakte mål at våre fila spesifiserer. Som designere, må vi designe for innfall, noe som gjør at våre design som fungerer over et lite utvalg av størrelse avvik kalles dimensjonale toleranser.
Med en high-end maskin butikk, Måltoleransene er bare specs. Du kan angi hvor nøyaktige de del dimensjoner trenger å være, og butikken vil prøve å gjøre den delen innenfor de toleranser, øker prisen for strammere spesifikasjoner. men med disse rimelige tjenester, har vi ikke kommer til å spesifisere hvor nøyaktige våre del dimensjoner vil bli. I stedet vil de enten liste ganske grove toleranser up-front, eller vil ikke vise noen produksjon toleranser helt.
Uten dimensjonale toleranser, har vi to alternativer. siden de fleste prosesser er laget av CNC-maskiner, kan vi trolig forvente rime innbyrdes toleranser mellom funksjoner, men litt grovere toleranser på disse funksjonene selv. Med andre ord, kan avstanden mellom to hull være ganske stramt, men hullstørrelsen kan være litt for liten eller for stor. Ett alternativ er å bare leve med disse grove toleranser som-er og design rundt dem slik at de ikke gjør det uansett.
Hvis trange del dimensjoner gjør saken, er neste mulighet til å gjøre noen hjemme-post-prosessering. For eksempel, hvis vi ønsker å sikre en tett toleranse på et lite hull, kan vi bestille deler med understørrelse hull og deretter bore dem ut hjemme oss til en mye strammere spesifikasjon. Dette alternativet er ikke alltid praktisk, skjønt. Selv om det kunne være rimelige og lett å bore hull av aluminium, kan etterbehandlings materialer som karbonfiber være mye mer upraktisk ettersom det krever spesialhardmetall for å være i stand til å bore gjennom uten hurtig sløver borkronen.
Til slutt, det er verdt å merke seg at tykkelse og flathet toleranser er heller ikke tilgjengelige spesifikasjoner med disse rimelige tjenester heller. Det er spesielt viktig for laser-cut plastmateriale, hvor fremgangsmåten laserskjæring delen kan faktisk føre til at det for å deformere eller krøller seg litt oppover. Alt som er sagt, når vi vet om disse begrensningene, kan vi sette dem til å bruke på en måte som konsekvent gir deler som oppfyller våre forventninger.
Hvor vi kom fra; Hvor vi går
Akk! Mine PCB etsning ferdigheter har blitt lagt til hvile siden 2013.
Om et tiår siden, virket det som å forstå skitne prosessen med etsning PCB i garasjen med ekkel kjemikalier vil gjøre deg den kuleste hacker på blokken. men i dag de mest skitne delen av håndverket kretskortet gjør har blitt erstattet med et bestillingsprosessen som er altfor lettvint å overse. Hva kan ha vært garasje trolldom har blitt redusert til noen få klikk unna. men resultatet har vært en eksplosjon av hardware prosjekter som alle er avhengige av det som pleide å være et enten kommersielt eller boutique prosess for de med penger eller tålmodighet.
Det er verdt å spørre: Hvordan er vårt forhold til hardware design kommer til å endres etter hvert som vi begynner å utnytte disse tjenestene for våre etter arbeidstid