au cours de la dernière décennie, le prix de fabrication d’un seul PCB a chuté. Et nous avons présenté des tonnes de hacks avec des planches hier des endroits comme Osh Park ou de Studio. Mais ce phénomène n’est pas isolé et que toutes sortes de services de prototypage unique deviennent moins chères et cherchent à satier à la fois la hobbyiste et l’ingénieur.

Aujourd’hui, je veux faire sauter le couvercle de quelques endroits proposant des services de prototypage mécanique uniques. Je vais nous emmener à travers l’histoire de la façon dont nous sommes arrivés ici, introduisez quelques nouveaux joueurs, puis mettez enfin des compromis importants avant de commencer à commander des pièces en aluminium sur mesure directement à votre porte.

Maintenant, allez chercher vos lunettes de sécurité ANSI Z87 + et commençons.

Nos origines PCB

Il y a un peu plus de dix ans, commander des cartes de circuit imprimé (PCB) était une épreuve chère (nay, trop chère) pour l’amateur. Obtenir une seule carte commune vous coûterait plusieurs centaines de dollars américains au PCB Fab House. La question n’était pas le prix par conseil. C’était le coût de la fabrication à l’avant pour pousser le tableau à travers l’usine. Malheureusement, les PCB ne sont tout simplement pas fabriqués un à la fois. Ils sont consolidés avec d’autres copies du même PCB sur un panneau plus large pour simplifier le processus de fixation lors du déplacement de la conception de la machine à la machine dans la fabrication.

Mais peu de temps après, une petite entreprise appelée Osh Park a fait quelque chose de malade. Agir en tant qu’agent intermédiaire, ils ont consolidé différents PCB de divers concepteurs sur un panel partagé et ont envoyé cette conception du panel pour la fabrication. Il en résultait que les amateurs de vraisemblants pouvaient commander un seul circuit imprimé via Osh Park pour une fraction du coût de la nécessité de passer une commande par lots directement. Et quelle était une fois qu’un processus professionnel est devenu disponible pour l’ingénieur après quelques heures pendant quelques dollars et quelques semaines de temps de conduite.

Bien sûr, ce processus n’est pas venu avec tous les avantages de commander directement. Le sacrifice était que les concepteurs de la PCB devaient être d’accord sur certains paramètres de fabrication qui seraient communs au panneau, tels que le nombre de couches, la taille du trou minimum, la finition de la surface de circuit imprimé et la couleur, ce qui a obtenu le massif de soudure violet incomparable d’Osh Park. Enfin, depuis que Osh Park devait regrouper suffisamment de commandes pour envoyer un groupe spécial, les commandes prendraient environ deux à trois semaines pour revenir au client. Mais, malgré les contraintes, l’espace de conception de ce qui est possible est formidable et le prix bas a rendu le temps d’attente supplémentaire en vaut la peine pour les projets de hobbyiste.

Dans les années qui ont suivi, d’autres fabricants capturés, en particulier en Chine. Et cela semblait être une course au fond pour offrir la carte de circuit imprimé unique la moins chère. Pour la première fois, les amateurs d’électronique sur un budget ont pu utiliser les mêmes processus de fabrication que les professionnels. Maintenant, des noms tels que JLCPCB, des PCBES DIRES, SEEED STUDIO et PCBWay sont assez courants parmi cette communauté de pirates.

Prototypage comme service

Beaucoup d’entre nous connaissent l’histoire ci-dessus. Zut; Nous y avons vécu! Mais ça ne s’arrête pas là-bas. En fait, quelque chose de similaire se passe dans d’autres domaines. Les autres services de fabrication ouvrent leurs portes à des prototypes ponctuels qui nécessitaient des commandes minimales plus élevées, et le résultat est que votre espace de hackers le plus proche pourrait être entièrement virtuel où les pièces sont commandées et livrées à votre porte.

Ça vaut la peine de demander: où est-ce que cela se produit? En ce moment, nous voyons ces options émergent des processus de fabrication contrôlés par ordinateur 2D tels que la découpe au laser, le jet d’eau et le routage 2D CNC. Le thème commun? Chacun de ces processus utilise des outils qui fonctionnent sur de grandes feuilles de matériel de stock. Le résultat est que, avec un pré-traitement en amont, des lots de commandes peuvent être consolidés sur la même feuille, tout comme Osh Park. En théorie, cette astuce pourrait s’étendre à tout processus de fabrication où le logiciel peut coller ensemble des commandes agrégées dans un processus de lot.

À l’heure actuelle, les commandes par lots sur des feuilles de matériel de stock partagé ont beaucoup de sens. Mais, avec quelques travaux, il est possible d’étendre ce concept à d’autres processus. Entre-temps, il est temps de tirer parti des capacités de processus ajoutées pouvant être livrées à notre porte pour une fraction de leur prix initial.

Les joueurs

Prenons une visite rapide de qui livrait des célibataires fabriqués directement à votre porte. Je pense que nos lecteurs seront familiers avec Shapeways pour l’impression 3D SLS et Ponoko pour la découpe au laser, donc je les éviterai de mettre en évidence d’autres offrandes à venir.

Coupe au laser: SendCutSend

Les couteaux laser pour les métaux coupants sont des outils étonnants, mais les outils eux-mêmes peuvent prendre une empreinte importante dans un garage à domicile – sans parler de faire une bosse substantielle dans notre salaire! Au lieu d’installer un coupeur de laser en métal et d’apprendre à l’utiliser moi-même, j’ai commencé à opter pour des options dans le catalogue de SendcutSend.

Pour les brefs lots d’articles que j’ai commencé à commander à partir de SendcutSend, j’ai eu des pièces qui me sont renvoyées au début de la semaine prochaine. la plupart des pièces métalliques de SendcutSend Arriai par défaut avec un bord rugueux caractéristique, mais je l’ai adouci les bords avec quelques minutes de la laine d’acier et d’huile de coude. De plus, les trous fabriqués à partir de la ligne d’aluminium SendCutSend sont coupés de manière suffisamment précise que je suis en mesure d’exploiter les trous avec des fils M3x0.5. et si vous êtes particulièrement paresseux, SendCutSend fera même le processus tapotant pour vous.

Enfin, il convient de noter que SendCutSend applique une indemnité kerf à toutes leurs parties découpées au laser. Cela signifie que vous pouvez envoyer dans un fichier DXF qui est la taille exacte de votre part et le processus de fabrication ajusterons telles que les pièces sont découpées aussi près de la taille nominale que possible. Si vous normalement avec découpe au laser de votre magasin local ou à l’école, c’est une pratique assez importante puisque nous avons en général pour compenser la géométrie DXF pour tenir compte de la taille du point de coupe laser.

Je vais mentionner: le prix minimum pour les pièces de SendCutSend est de 30 $, mais je suis en mesure d’obtenir un lot de 10 des pièces ci-dessus fait sans augmentation de prix.

Fibre de carbone de routage CNC: CNCMadness

Pour les constructeurs de quadcopter là-bas, des pièces en fibre de carbone sont la sauce secrète pour fabriquer des cadres Accrochage solides qui sont à la fois léger et rigide. Malheureusement, la découpe au laser composite feuilles de fibre de carbone est hors-la-question étant donné que ces feuilles vomira fumées désagréables des colles qu’ils sont fabriqués à partir. L’usinage de ces feuilles est non seulement difficile, car Eats en fibre de carbone grâce à des outils de coupe normale comme du papier de verre, il est aussi dangereux car les débris en taillant ces feuilles peuvent être nocifs pour respirer. puisque la découpe ce matériau exotique à la maison est difficile au mieux, serait-il pas formidable si nous pouvions simplement commander ces pièces comme un service simplifié?

Entrez CNCMadness. Je les ai utilisés au fil des années pour toutes sortes de plaques personnalisées de différentes épaisseurs. Normalement, je tends la main en fibre de carbone en gain de poids est un facteur de conception clé. mais la gamme de prix de CNCMadness est si bon, je me trouve pour atteindre la fibre de carbone, même lorsque le poids n’a pas d’importance. Sur un ordre typique, je vais généralement obtenir des pièces (commandées à partir des États-Unis) la semaine prochaine après la commande.

Plaques de 6 mm en fibre de carbone donne mon vieux build de coupe laser un peu d’encadrement.
Enfin, il convient de mentionner: contrairement à l’aluminium, qui peut être retravaillé avec des outils à main et même recyclés pour la ferraille, des pièces en fibre de carbone sont plus d’un contrat d’un coup. Si je trouve des erreurs de conception, ces pièces sont hors de la poubelle, donc je l’habitude d’essayer de garder cette pensée à l’arrière de mon esprit avant de frapper le bouton « acheter ».

Autres industries manufacturières Services:

Certains de ces joueurs suivants offrent quelque chose soit neuf ou tout à fait niche. Néanmoins, pour être complet, ils sont encore méritent une mention d’un car ils laissent entrevoir où les services de prototypage pourrait se développer à l’avenir.

Résine Impression 3D: PCBWay
PCBWay est essaimer et offre maintenant divers services d’impression 3D, y compris une offre de résine nifty claire. Bien qu’il soit encore trop tôt, certains des résultats commencent à émerger sur Twitter, et le cas est convaincant pour les essayer. Pour un fabricant qui a obtenu son nom dans les cartes de circuits de fabrication de paysage amateur, il est agréable de les voir se ramifient alors qu’il aussi à la façon dont notre conseils relation aux services de prototypage est en train de changer.

Crédit d’image: @PCBWayOfficial

Crédit d’image: @PCBWayOfficial

Faible volume Moulage par injection de IGUS
Crédit d’image: Igus
moulage par injection a généralement un coût initial énorme pour la fabrication du moule. mais IGUS offres moules imprimé 3D fabriqués à partir de l’un de leurs polymères spéciaux qui réduit considérablement l’usure du moule et peuvent être utilisés pour des volumes inférieurs à réduire les coûts initiaux. Le processus de soumission est impliqué, mais ce service peut être une ressource utile pour garder dans votre poche arrière.

Make-it-rapide Compromis

Tout comme la SST Park, les services ci-dessus font des sacrifices pour promettre ces offres de partie économique rapide. Mais, bien sûr, dans beaucoup de cas, ces compromis ne comptent pas. Néanmoins, il vaut la peine d’être explicite sur les trois options qui se sacrifièrent: Contrôle de la conception, les spécifications et les tolérances.

inspection design

Tout d’abord, nous perdons l’inspection de conception. Avec les services de fabrication coûteux, les humains inspecteront généralement votre commande pour vous assurer que vous êtes sur le point de les faire faire est exempt d’erreurs flagrantes. au début de ma carrière d’ingénieur, j’ai eu mon aller à l’employeur maison usine de fabrication de PCB de bien vouloir signaler quelques-unes de ces erreurs flagrantes avec ma conception de PCB, le pire qui laissait des terres de texte imprimé sur la couche de cuivre au lieu de la couche sérigraphique. avaient-ils fait de mon conseil d’administration en l’état, je l’aurais attendu deux semaines pour des milliers de-dollars-de-verres inutiles et peut-être un patron légèrement agacé.

Avec ces nouveaux services de prototypage à faible coût, il est peu probable que tout humain interviendra pour nous dire ce qui ne va pas avec notre dossier de conception. Il vous reste plus qu’à se fait en l’état. Cela dit, même si nous commandons un peu d’aluminium de la ferraille, le coût de faire mal la première fois est beaucoup moins cher. Heck, leT’s vient de dire que nous devons faire plus d’itérations de conception.

Spécifications spécialisées

Au prix de la vitesse, ces services sacrifient des spécifications. C’est-à-dire que nous n’avons pas à la disposition de toutes les options que nous serions autrement obtenus lors de la citation avec une boutique de machine plus traditionnelle. Parmi ces sacrifices, nous perdons des matériaux spécialisés, des finitions de surface, des revêtements, des traitements thermiques et d’autres tâches de post-traitement, telles que l’ébavurage des arêtes vives. Si nous recherchons ces magasins, nous connaissons probablement ce compromis à l’avance, mais cela vaut la peine d’être explicite. Enfin, s’il y a une technique de post-traitement spéciale dont vous avez besoin mais que vous ne voyez pas offerts, contactez-leur. Ils pourraient être disposés à vous faire une exception pour des frais. Et avec assez de gens de renseignements, cela pourrait devenir la prochaine spécification qu’ils déploient.

Tolérances

Enfin, nous avons des compromis dans des tolérances dimensionnelles. Celui-ci est de loin le compromis le plus important à considérer. La triste réalité sur les pièces usinées est qu’ils ne seront jamais les dimensions exactes que notre fichier spécifie. En tant que designers, nous devons concevoir pour cette quirk, en veillant à ce que notre conception fonctionne sur une petite gamme de déviations de taille appelées tolérances dimensionnelles.

Avec une boutique de machine haut de gamme, les tolérances dimensionnelles ne sont que des spécifications. Vous pouvez spécifier à quel point les dimensions de la pièce doivent être exactes et le magasin essaiera de faire la pièce dans ces tolérances, augmentant ainsi le prix des spécifications plus serrées. Mais avec ces services à faible coût, nous ne pouvons pas préciser à quel point nos dimensions de pièces seront exactes. Au lieu de cela, ils répertoriendront des tolérances assez grossières à l’avant, ou n’écouteront aucune tolérance de fabrication.

Sans tolérances dimensionnelles, nous avons deux options. Étant donné que la plupart des processus sont fabriqués à partir de machines CNC, nous pouvons probablement s’attendre à ce que des tolérances relatives raisonnables entre caractéristiques, mais des tolérances légèrement plus grossières sur ces caractéristiques elles-mêmes. En d’autres termes, l’espacement entre deux trous pourrait être assez serré, mais la taille du trou peut être un peu trop petite ou trop grande. Une option ici est de vivre simplement avec ces tolérances grossiers.

Si les dimensions des parties serrées comptent, la prochaine option est de faire du post-traitement à la maison. Par exemple, si nous voulons assurer une tolérance serrée sur un petit trou, nous pouvons commander des pièces avec des trous sous-servir, puis les percer à la maison à une spécification beaucoup plus étroite. Cette option n’est pas toujours pratique, cependant. Bien que cela puisse être coûteux et facile à percer des trous de l’aluminium, les matériaux de post-traitement tels que la fibre de carbone peuvent être beaucoup plus difficiles, car il nécessite des outils de carbure de spécialité pour pouvoir percer sans éruptionner rapidement le foret.

Enfin, il convient de noter que les tolérances d’épaisseur et de planéité ne sont également pas des spécifications disponibles avec ces services à faible coût. C’est particulièrement important pour les pièces plastiques coupées au laser où le processus de coupe au laser la pièce peut en réalité la déformer ou se currer légèrement. Tout ce qui a dit, une fois que nous connaissons ces limitations, nous pouvons les mettre à utiliser d’une manière qui donne constamment des pièces qui répondent à nos attentes.

D’où nous venons de; Où nous allons

Hélas! Mes compétences de gravure de la PCB ont été mises au repos depuis 2013.
Il y a environ une décennie, il semblait de comprendre le processus sale de gravure de PCB dans votre garage avec des produits chimiques méchants vous ferait le pirate informatique le plus cool du bloc. Mais de nos jours, la partie la plus sale de la création de cartes de circuit imprimé a été remplacée par un processus de commande trop pratique pour négliger. Ce qui peut avoir été de la sorcellerie de garage a été réduit à quelques clics de clics. Mais le résultat a été une explosion de projets matériels qui s’appuient tous sur ce qui était utilisé pour être un processus commercial ou boutique pour ceux qui ont de l’argent ou de la patience.

Ça vaut la peine de demander: comment notre relation entre la conception matérielle va-t-elle changer alors que nous commençons à tirer parti de ces services pour nos heures d’heure