Voltera V-One: 3D-принтер для быстрого создания печатных плат

Инженеры канадской компании Voltera дали пользователям возможность производить печатные платы любой сложности. Об их модели  3D-принтера Voltera V-One , ее особенностях и сферах применения пойдет речь ниже.

• Обзор 3D-принтера Voltera V-One
  • Плюсы и минусы Voltera V-One
  • Комплектация Voltera V-One
  • Качество печати и примеры изделий Voltera V-One
  • Кому подойдет?
• Какие материалы используются?
• Инструкция по первоначальной настройке и подготовке к работе
• Подводя итог

Обзор 3D-принтера Voltera V-One

Voltera V-One – коммерческий аппарат от канадского стартапа Voltera. Компания образовалась в 2013 году благодаря четырем студентам из University of Waterloo, расположенном в городе Уотерлу, Онтарио. Разработчикам понадобилось всего два года, чтобы их первое детище увидело свет.

В профессиональной среде создание аппарата встретили крайне тепло. После выпуска в 2015 году компания стала одним из победителей международной премии в сфере инженерного проектирования и промышленного дизайна James Dyson Award. Это престижная награда, созданная для стимулирования работы молодых перспективных кадров.

Устройство предназначено для оперативной печати плат. В стандартном режиме всем желающим приходится ждать несколько недель, прежде чем любой производитель осуществит заказ и доставит его до адресата. Модель Voltera V-One дает возможность получить плату в течение 60 минут.

Способ печати устройства похож на систему работы стандартного струйного принтера. Заменой чернил в V-One выступает специальный токопроводящий материал, который наносится аппаратом на плату. Если создается многослойная плата, тогда в приборе используется изолирующий материал, который помогает отделить слои друг от друга.

Для нанесения изолирующего состава нужно использовать печатную головку другого типа. Это не вызывает труда, поскольку меняются они за пару мгновений.

Разработчики подумали не только о функционале своего устройства, но и о пользовательском удобстве. Перед началом работы каждый может ознакомиться с подробным видеоуроком, который представляет собой инструкцию к действию. С его помощью процесс калибровки упрощен до максимума.

Фирма предоставляет пользователям проводящие чернила собственной разработки. Поэтому у покупателей не возникает дополнительных трудностей с поиском нужных расходных материалов.

Сам Voltera V-One представляет собой небольшой настольный принтер. Его габариты – 390 × 257 × 207 мм. При этом размеры области построения составляют 128 × 105 мм. Параметры рабочей камеры следует учитывать заранее, потому что из-за этого у будущих печатных плат есть ограничения по максимально возможным размерам.

Для управления устройством требуется участие оператора. Сам процесс создания изделия бьется на несколько этапов. Общее время работы от начала до конца создания продукта составляет около 60–120 минут (в зависимости от сложности строения изделия). С функциями оператора справится даже начинающий инженер, поскольку в этом ему поможет понятное ПО.

Первая версия устройства была создана только с возможностью выполнения электропроводящего рисунка. Рабочее ПО нужно было устанавливать на компьютер. Текущая версия способна просверлить технологические отверстия. Аппарат для сверления надежно закрепляется магнитным замком. Для взаимодействия с моделью можно работать на компьютерах с Windows 7, 8, 10 (64bit) или OSX 10.11+.

Функционал модели позволяет использовать его в виде диспенсера паяльной пасты. Она наносится в необходимых местах за несколько секунд. В нужный момент изделие нагревается до той температуры, при которой паста начнет плавиться. Далее на нее устанавливаются нужные компоненты.

Для работы на аппарате рекомендуется применять только оригинальные печатные материалы. Использование сторонних материалов не даст никаких гарантий. Производитель уверяет, что на одном родном картридже хранится запас чернил, которых хватит на производство 85 простых плат.

Следует отметить, что при взаимодействии с устройством необходима высокая точность. От правильности нанесения печатного материала напрямую зависят характеристики проводящего контура.

V-One надежно держит постоянную высоту печатного слоя в зависимости от уровня, заданного настройками. Минимальная ширина дорожки составляет 0,2 мм. Показатель максимальной высоты основания – 3 мм. В виде диэлектрической основы можно применять разные гибкие и твердые материалы, к примеру стекло, керамику, полиимид, стеклотекстолит FR4.

Поставляется прибор в готовом виде. Покупателю будет необходимо сделать всего лишь несколько простых манипуляций. Модуль для сверления продается отдельно, поэтому в базовую комплектацию не входит.

Плюсы и минусы

У устройства есть положительные и отрицательные стороны, о которых необходимо знать заранее. Среди положительных моментов:

• Экономия времени. Плата печатается за 1–2 часа, а не ожидается в течение нескольких недель.
• Производить изделия можно в любое время и в любом месте. Каждая лаборатория сможет применять оборудование в своих нуждах.
• Качество работы. Все платы выходят именно такими, какими они нужны пользователю.
• Точность печати. Параметр находится на высоте, минимальная ширина дорожки составляет 0,2 мм.
• Системой запекания удобно пользоваться. Процесс не занимает много времени и не требует сложных манипуляций.
• Для производства оснований можно использовать разные материалы, что удобно.
• Интерфейс для взаимодействия с моделью интуитивно понятен.

Теперь рассмотрим недостатки V-One:

• Устройство выгодно использовать для создания штучных продуктов. Серийное изготовление плат обойдется дешевле, если делать его стандартным способом, т.е. заказывать у производителя, а не печатать самостоятельно.
• Ограниченность размера печатных плат.
• Компоненты нужно раскладывать вручную.
• Можно использовать только чернила от Voltera. Таким образом производитель контролирует цену на товар, и нет возможности найти более доступную и удобную альтернативу.

3D принтер Voltera V-One

• Размеры, мм 390 x 257 x 207
• Программное обеспечение Voltera
• Вес, кг 7

• Количество экструдеров 1
• Максимальная толщина платы 3 мм
• Минимальная ширина дорожки 0,2 мм
• Печать FDM
• Температура печатного стола 250 °C
• Формат файла Gerber
• Область рабочей камеры 138 x 102 мм
• Интерфейсы USB

Перейти к товару

Комплектация

Помимо самого устройства в комплект поставки входят:

• проводящие чернила;
• сетевой шнур питания ;
• USB-кабель;
• инструкция пользователя;
• гарантийный талон;
• паспорт изделия.

Качество печати и примеры изделий

Уровень работы устройства находится на высоте. Качество печатных плат получается максимально высоким.

Кому подойдет?

Voltera V-One – узкоспециализированный принтер, который создан только для того, чтобы производить печатные платы. Соответственно, он подойдет лишь тем пользователям, которым нужно их создавать для своих целей. Однако сами печатные платы используются в довольно широком спектре приборов, а потому принтер может применяться в разных сферах производства.

Печатные платы широко используются при изготовлении бытовых приборов и электроники. Среди них:

• медицинская аппаратура;
• электронная начинка автомобилей;
• военная техника;
• цифровые камеры;
• телевизоры;
• смартфоны;
• клавиатуры;
• видеокарты.

Печатные платы в том или ином виде можно встретить в обширном перечне устройств и оборудования. В модели используются чернила, содержащие 90 % частиц серебра. Это делает их применимыми в сфере создания плат для слаботочной электроники и цифровых устройств.

Таким образом, V-One выступает помощником на этапе производства более сложных приборов. Если пользователь занимается изобретением и разработкой какого-либо электронного устройства или техники, в котором нужна печатная плата, то именно эта модель создана для того, чтобы помощь в работе и исследованиях.

Какие материалы используются?

Пока что есть возможность использовать только тот материал, который предлагает производитель, то есть проводящие чернила Voltera Flexible. Они совместимы с PET (пластичная смола), поликарбонатом и Kapton (полиимидом). Их нельзя совмещать с легкими металлами и сильными окислителями.

Картридж с чернилами требуется постоянно хранить в холодильнике. Его нельзя использовать в помещении, которое плохо проветривается. В работе от материала ощущается запах спирта.

Материал может подвергаться пайке только с использованием припойной проволоки или оригинальной паяльной пасты Tin Bismuth Silver. Объем одного картриджа составляет 2 мл. Цена за единицу товара варьируется в пределах 42 000 руб.

Материал замерзает при 100 °C. Температура отверждения составляет 120 °C (в течение 30 мин.) или 140 °C (в течение 10 мин.).

Инструкция по первоначальной настройке и подготовке к работе

Поскольку изделие поставляется в собранном виде, то первоначальный пуск в работу не вызывает затруднений даже у новичков в работе с подобными устройствами. Разберемся, что нужно сделать, когда принтер находится на рабочем столе:

1. Требуется подключить устройство к компьютеру.
2. После соединения с компьютером нужно запустить фирменное ПО для калибровки аппарата.
3. Калибровка выполняется в два шага. Сначала в V-One устанавливается специальный зонд. Он нужен для определения высоты печатного шаблона. Также он поможет определить положение печатной платы.
4. Второй этап калибровки заключается в пробном нанесении печатных чернил.
5. В случае, если дорожка выходит слишком толстой или чересчур тонкой, инженер при помощи компьютера меняет настройки силы нажима сопла и ширины дорожки. Так достигается оптимальное значение ширины дорожки.

Когда аппарат включен в сеть, соединен с компьютером и откалиброван, наступает время печати платы.

1. В комплекте поставки находится фирменное программное обеспечение. Оно же выступает средством управления принтером. Там же находится простая и понятная инструкция для начала печати.
2. В текущий момент модель V-One совместима с операционной системой Windows 7, 8, 10 (64bit) и с OSX 10.11+.
3. Для работы с принтером можно использовать только файлы в формате Gerber (*.gbr).
4. Когда рабочий файл загружен в ПО принтера, нужно закрепить основу платы на подогреваемой рабочей платформе. Делается это с помощью линейных прижимов.
5. После фиксации основы из текстолита можно переходить к печати токопроводящего рисунка. Загрузка картриджа с печатными чернилами в специальный отсек делается в одно движение. Капсула оборудована простым механическим приводом подачи печатной пасты.
6. Когда напечатан проводящий слой, плату нужно перевернуть рисунком вниз и положить ее на направляющие. Это делается, чтобы предотвратить соприкосновение с платформой, нагретой для отверждения печатного материала. Чернила переходят из пастообразного состояния в твердое под воздействием нагрева платформы.
7. Для просушки пасты требуется около получаса. Когда нагрев платформы активируется, на световых индикаторах, расположенных сбоку устройства, меняется цвет. Он становится красным вместо синего. Таким образом посылается предупреждение оператору печати.

Модель имеет возможность производить двухслойные платы. В них содержится два проводящих слоя. Для изоляции первого проводящего слоя от второго устройство способно наносить сверху первого диэлектрический материал.

8. Если печатается двухслойная плата, то нанесение второго слоя нужно начинать после просушки нанесенного изолирующего материала.
9. Картриджи крепятся при помощи магнитных держателей, поэтому их замена не составляет труда и происходит очень быстро. Для этого не нужно разбирать аппарат.
10. В конце процесса принтер наносит паяльную пасту в те места, где будет последующий монтаж электронных компонентов. Материал не содержит вредных для здоровья веществ, поэтому можно не бояться с ним взаимодействовать. Допускается нанесение паяльной пасты не только на печатные платы в V-One. Это можно делать с платами, на которых уже есть готовый проводящий рисунок.
11. Когда все необходимые электронные компоненты размещены на плате, платформа начинает нагреваться. Все детали припаиваются к контактным площадкам.

Таковы основные особенности работы с принтером.

Подводя итог

После обзора всех возможностей и хода работы прибора от Voltera можно сделать следующие выводы:

• Пока что V-One по своему назначению и характеристикам уникален. У него практически отсутствует конкуренция, с которой можно было бы сравнить устройство подобного уровня.
• Модель рассчитана не только на применение в сложном производстве, но и на работу среди инженеров-любителей.
• Устройство не требует сложной сборки, калибровки и настройки. Вся система максимально готова к работе, останется лишь совершить ряд несложных действий.
• ПО, которое идет в комплекте, простое и понятное. С ним разберется любой желающий.
• Принтер имеет относительно доступную цену.
• Недостатком модели выступает необходимость использовать только фирменные чернила от Voltera.