i det sidste årti, prisen for at lave en enkelt PCB faldt. Og vi har featured tonsvis af hacks med brædder, der hylder fra steder som Osh Park eller seeed Studio. Men dette fænomen er ikke isoleret, og alle slags engangsprototypingstjenester bliver billigere og søger at mætte både hobbyist og ingeniør.

I dag vil jeg blæse låget af et par steder, der tilbyder engangsmekaniske prototypingstjenester. Jeg tager os gennem en vis historie om, hvordan vi kom her, introducere et par nye spillere, og endelig fremhæve nogle vigtige afvigelser, før du begynder at bestille skræddersyede aluminiumsdele direkte til din dør.

Gå nu få dine ANSI Z87 + sikkerhedsbriller, og lad os komme i gang.

Vores PCB Origins.

For lidt over et årti siden var bestilling af trykte kredsløb (PCBS) en dyr (nej, for dyrt) prøvelse for hobbyisten. At få en enkelt bestyrelse lavet ville koste dig flere hundrede amerikanske dollars på PCB Fab House. Spørgsmålet var ikke prisen pr. Bestyrelse. Det var de up-front produktionsomkostninger til at skubbe bordet gennem fabrikken. Desværre er PCB ikke lavet en-til-a-time. De er konsolideret med andre kopier af det samme PCB på et større panel for at forenkle armaturprocessen, når du flytter designet fra maskine til maskine i fremstillingen.

Men kort efter, en lille virksomhed kaldet Osh Park gjorde noget vildt anderledes. Aktiveret som mellemagent, konsoliderede de forskellige PCB’er fra forskellige designere på et delt panel og sendte det paneldesign ud til fremstilling i stedet. Resultatet var, at hobbyister kunne bestille en enkelt PCB gennem OSH Park for en brøkdel af omkostningerne ved behovet for at placere en batchordre direkte. Og det, der engang var en professionel proces, blev tilgængelig for efter-times ingeniør for et par dollars og et par uger førende tid.

Selvfølgelig kom denne proces ikke med alle Perks of Bestilling Direct. Offeret var, at PCB-designere havde brug for at blive enige om nogle fremstillingsindstillinger, der ville være fælles for panelet, som lagantal, minimumshulstørrelse, PCB-overfladefinish og farve, hvilket er, hvordan vi fik Osh Parks umiskendelige lilla loddermask. Endelig, da OSH Park havde brug for at aggregere nok ordrer til at sende et panel, ville ordrer tage omkring to til tre uger for at vende tilbage til kunden. Men på trods af de begrænsninger er designrummet for, hvad der er muligt, enormt, og den lave pris gjorde den ekstra ventetid værd for hobbyistprojekter.

I de efterfølgende år, der fulgte, blev andre producenter fanget på, især i Kina. Og det syntes som en race-til-bunden for at tilbyde det billigste enkeltmængde printkort. For første gang kunne elektronikhobbyister på et budget bruge de samme fremstillingsprocesser som fagfolk. Nu er navne som JLCPCB, Dirty PCB’er, seed Studio og PCBWAY, temmelig almindelige blandt dette samfund af hackere.

Prototyping som en tjeneste

Mange af os kender historien ovenfor. Heck; Vi levede igennem det! Men det stopper ikke der. Faktisk sker der noget lignende i andre domæner. Andre produktionstjenester åbner deres døre til engangsprototyper, der plejede at kræve højere minimumsordrer, og resultatet er, at din nærmeste hackerspace kunne være helt virtuel, hvor dele bliver bestilt og leveret til din dør.

Det er værd at spørge: Hvor sker det her? Lige nu ser vi disse muligheder, der kommer fra 2D-computerstyrede fremstillingsprocesser som laserskæring, vandstråle og 2D CNC-routing. Det fælles tema? Hver af disse processer bruger værktøjer, der opererer på store plader af lagermateriale. Upshotet er, at med en vis opstrømsforbehandling kan batches ordrer konsolideres på samme ark – ligesom Osh Park gjorde. I teorien kan dette trick strække sig til enhver fremstillingsproces, hvor software kan limere sammen aggregerede ordrer i en batchproces.

Lige nu giver batching ordrer på lagner af delt lagermateriale meget mening. Men med noget arbejde er det muligt at udvide dette koncept til andre processer. I mellemtiden er det på tide at udnytte de ekstra procesfunktioner, der kan leveres til vores dørtrin til en brøkdel af deres oprindelige pris.

Spillerne.

Lad os tage en hurtig tur til, hvem der leverer fremstillede singler direkte til din dør. Jeg tænker på, at vores læsere vil være bekendt med ShapeWays for SLS 3D-udskrivning og Ponoko til laserskæring, så jeg vil siddeplade dem for at fremhæve nogle andre up-and-coming-tilbud.

Laser-skæring: SendCutSend

Laserskærere til skære metaller er fantastiske værktøjer, men værktøjerne selv kan tage et betydeligt fodaftryk i et hjem garage – for ikke at nævne at gøre en betydelig del i vores løn! I stedet for at installere en metal laserskærer og lære at bruge det selv, har jeg begyndt at vælge muligheder i SendCutSend’s Catalog.

For de korte partier af varer, som jeg har begyndt at bestille fra SendCutSend, har jeg haft dele sendt tilbage til mig tidligt i næste uge. De fleste metaldele fra SendCutSend ARRIve som standard med en karakteristisk ru kant, men jeg har blødgjort disse kanter med et par minutter af ståluld og knofedt. Hvad mere er, er hullerne lavet af SendCutSend aluminum linje skære præcist nok, at jeg har været i stand til at udnytte de huller med M3x0.5 tråde. og hvis du er specielt doven, vil SendCutSend endda gøre den aflytning processen for dig.

Endelig er det værd at bemærke, at SendCutSend anvender savsnittet kompensation til alle deres laser-cut dele. Det betyder, kan du sende i en DXF-fil, der er den nøjagtige størrelse af din side og fremstillingsprocessen vil justere sådan, at dele er skåret så tæt på den nominelle størrelse som muligt. Hvis du normalt arbejder med laserskærere ud af din lokale butik eller skole, det er en temmelig stor bekvemmelighed, da vi generelt er nødt til at kompensere for DXF geometri til grund for spot størrelsen af laserskærer.

Jeg vil nævne: minimumsprisen for dele fra SendCutSend er $ 30, men jeg var i stand til at få et parti på 10 af de ovennævnte dele fremstillet uden nogen prisstigning.

Carbon Fiber CNC Routing: CNCMadness

For quadrokopter bygherrer derude, kulfiber dele er den hemmelige sauce at gøre robust flyvende rammer, der er både let og stiv. Desværre, laserskæring sammensatte kulfiberplader er out-of-the-spørgsmål, da disse plader vil udspy ubehagelige dampe fra lim, de er lavet af. Bearbejdning disse plader er heller ikke bare svært, da kulfiber spiser gennem normale skærende værktøjer som sandpapir, det er også farligt, da resterne lavet af skære disse plader kan være skadeligt at indånde. da skære denne eksotiske materiale i hjemmet er vanskeligt i bedste fald, ville det ikke være fantastisk, hvis vi bare kunne bestille disse dele som en strømlinet tjeneste?

Indtast CNCMadness. Jeg har brugt dem i årenes løb for alle former for brugerdefinerede plader af forskellige tykkelser. Normalt ville jeg rækker ud efter kulfiber når spare vægt er en vigtig design overvejelse. men CNCMadness pris sortiment er så god, vil jeg finde mig selv at nå til kulfiber, selv når vægten betyder ikke noget. På en typisk ordre, vil jeg normalt få dele (bestilt fra USA) inden den næste uge efter bestilling.

6mm Carbon Fiber Plader give min ol’laserskærer bygge nogle indramning.
Endelig er det værd at nævne: i modsætning til aluminium, som kan omarbejdet med håndværktøj og endda genanvendes til skrot, kulfiber dele er mere af en one-shot deal. Hvis jeg finder design fejl, disse dele er slukket til papirkurven, så jeg normalt forsøger at holde den tanke i baghovedet, før der trykkes på ”køb” knappen.

Andre fremstillingsvirksomhed Service:

Nogle af disse næste spillere tilbyde noget enten helt nye eller helt niche. Ikke desto mindre, for fuldstændighed, de er stadig værd at nævne, da de antyde hvor prototyping tjenester kunne vokse i fremtiden.

Harpiks 3D Printing: PCBWay
PCBWay er forgrener sig ud og tilbyder nu forskellige 3D trykning, herunder en fiks klar harpiks udbud. Mens det er stadig tidligt, er nogle af resultaterne begyndt at dukke op på Twitter, og sagen er overbevisende til at give dem en chance. For en producent, der fik sit navn i hobbyist landskab gør printplader, at det er rart at se dem forgrener mens det også antyder, hvordan vores forhold til prototyping tjenester er under forandring.

billede kredit: @PCBWayOfficial

billede kredit: @PCBWayOfficial

Lav volumen Sprøjtestøbning fra IGUS
Billede Credit: Igus
Sprøjtestøbning har generelt en enorm indledende omkostninger til fremstilling af formen. men Igus tilbud 3D printet forme fremstillet af en af deres speciale polymerer, der væsentligt reducerer sliddet på formen og kan bruges til lavere mængder ved lavere startomkostninger. Den citerer proces er involveret, men denne service kan være en nyttig ressource til at holde i baglommen.

Make-det-Quick Kompromiser

Ligesom arbejdsmiljø Park, de tjenester ovenstående gøre nogle ofre for lovende disse hurtige økonomiske del tilbud. Men, selvfølgelig, i masser af tilfælde, disse kompromiser ikke noget. Ikke desto mindre er det værd at være eksplicit om de tre muligheder, der bliver ofret: design inspektion, specifikationer og tolerancer.

design Inspektion

First off, mister vi design inspektion. Med dyre fremstilling tjenester, vil mennesker typisk inspicere din for at gøre sikker på, hvad du er ved at have dem gøre er fri for himmelråbende fejl. tidligt i min teknik karriere, jeg havde min arbejdsgivers go-to PCB fab hus venligt påpege nogle af disse grelle fejl med min PCB design, den værste, som var at lade nogle trykt tekst jord på kobber lag i stedet for silketryk lag. havde de gjort mit bord som-er, ville jeg har ventet to uger for tusinder-af-dollars værd af ubrugelige coastere og måske en let-irriteret chef.

Med disse nye lavpris-prototyping tjenester, er det usandsynligt, at noget menneske vil gribe ind for at fortælle os, hvad der er galt med vores design-fil. Det vil bare få lavet som de er. Når det er sagt, selvom vi bestiller nogle skrot af aluminium, omkostningerne ved at gøre det forkert første gang, er meget billigere. Heck, let os bare sige, at vi kommer til at gøre mere design iterationer.

Specialty Specifikationer

Til en pris af hastighed, disse tjenester ofrer specifikationer. Det vil sige, vi ikke får alle de muligheder til rådighed for os, at vi ellers ville få, når citere med en mere traditionel maskinværksted. blandt disse ofre, vi glip af specialmaterialer, overfladebehandlinger, belægninger, varmebehandlinger og andre efterbehandling opgaver som afgratning skarpe kanter. Hvis vi søger ud disse butikker, vi sandsynligvis vidste om denne afvejning på forhånd, men det er værd at gøre eksplicit. Endelig, hvis der er nogle specielle efterbehandling teknik, som du har brug for, men ikke kan se tilbudt, nå ud til dem. De kan være villige til at gøre en undtagelse for dig for et gebyr. og med nok folk spørgende, kan det blive den næste specifikation de ruller ud.

tolerancer

Endelig har vi kompromiser i måltolerancer. dette er langt den vigtigste tradeoff at overveje. Den triste virkelighed om bearbejdede dele er, at de aldrig vil være de nøjagtige dimensioner, at vores fil specificerer. Som designere, er vi nødt til at designe for denne ejendommelighed, at sikre vores design værker over et lille område af størrelse afvigelser kaldet måltolerancer.

Med en high-end maskinværksted, dimensionelle tolerancer er blot specs. Du kan angive, hvor præcis den del dimensioner skal være, og butikken vil forsøge at gøre den del inden for disse tolerancer, hvilket øger prisen for strammere specs. men med disse billige tjenester, behøver vi ikke at angive, hvor præcis vores del dimensioner vil være. I stedet vil de enten liste temmelig grove tolerancer up-front, eller vil ikke liste nogen fremstiller tolerancer helt.

Uden dimensionelle tolerancer, har vi to muligheder. da de fleste processer er fremstillet af CNC-maskiner, kan vi sandsynligvis forvente rimelige relative tolerancer mellem funktioner, men lidt grovere tolerancer på disse funktioner selv. Med andre ord, kan afstanden mellem to huller være temmelig stram, men hullet størrelse kan være en smule for lille eller for stor. En mulighed her er simpelthen at leve med disse grove tolerancer som-er og design omkring dem sådan, at de ikke gør sagen.

Hvis stramme del dimensioner gør sagen, den næste mulighed er at gøre nogle derhjemme efterbehandling. For eksempel, hvis vi ønsker at sikre en stram tolerance på et lille hul, kan vi bestille dele med understørrelse huller og derefter bore dem ud derhjemme os til en meget strammere specifikation. Denne indstilling er ikke altid praktisk, selv om. Selv om det kan være billig og let at bore huller ud af aluminium, kan post-processing materialer som kulfiber være langt mere upraktisk da det kræver speciale hårdmetal værktøjer til at være i stand til at bore igennem uden hurtigt triste boret.

Endelig er det værd at bemærke, at tykkelse og planhed tolerancer er heller ikke tilgængelige specifikationer med disse billige tjenester enten. Det er især vigtigt for laserskårne plastdele, hvor processen med laserskæring den del kan faktisk få det til kæde- eller krølle lidt opad. Alt dette sagt, når vi ved om disse begrænsninger, kan vi sætte dem til at bruge på en måde, der konsekvent giver dele, der opfylder vores forventninger.

Hvor vi kom fra; Hvor vi skal hen

Ak! Mine PCB ætsning færdigheder er blevet sat til at hvile siden 2013.
Om et årti siden, virkede det som at forstå den beskidte processen med ætsning PCB i din garage med nasty kemikalier ville gøre dig den sejeste hacker på blokken. men i dag det mest beskidte del af håndværket i kredsløb making er blevet erstattet med en bestilling proces, der er for bekvemt at overse. Hvad der kan have været garage trolddom er blevet reduceret til et par klik væk. men resultatet har været en eksplosion af hardware projekter, som alle er afhængige af, hvad der plejede at være et enten kommerciel eller boutique proces for dem med penge eller tålmodighed.

Det er værd at spørge: hvordan er vores forhold til hardware design kommer til at ændre som vi begynder at udnytte disse tjenester til vores after-timer