Breadboards nu in elke vorm te 3D-printen (video)

Breadboards zijn bordjes om elektrische schakelingen tijdelijk op te bouwen en te testen. De bordjes zijn vlak – en dat is niet optimaal als de elektronica uiteindelijk moet worden verwerkt in een 3D vorm.

In een paper (  2020-CHI-curveboard-paper) dat wordt gepresenteerd op de Conference on Human Factors in Computing Systems, beschrijven de onderzoekers ‘CurveBoards’, 3D-geprinte objecten met de structuur en functie van een breadboard. Aangepaste software ontwerpt automatisch de objecten, compleet met het patroon van gaatjes die kunnen worden gevuld met geleidende siliconen om de elektronica te testen. De prints zijn nauwkeurige weergaven van het eindproduct, maar met breadboardoppervlak.

De onderzoekers hebben CurveBoards geprint voor slimme armbanden en horloges, frisbees, helmen, koptelefoons, een theepot en een flexibele, draagbare e-reader.

"Op breadboards maak je een prototype van de functie van een circuit. Maar je hebt geen context van zijn vorm – hoe de elektronica zal worden gebruikt in een echte prototype-omgeving", zegt eerste auteur Junyi Zhu, van het Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL). "Ons idee is om deze leemte te vullen en vorm- en functietests samen te voegen in een zeer vroeg stadium van het prototypen van een object. … CurveBoards voegen in wezen een extra as toe aan de bestaande [driedimensionale] XYZ-assen van het object – de ‘functie’ as. "

Soft- en hardware

Een kerncomponent van het CurveBoard is software voor het bewerken van ontwerpen. Gebruikers importeren een 3D-model van een object. Vervolgens selecteren ze het commando ‘pinholes genereren’ en de software verdeelt automatisch alle gaatjes over het object. Gebruikers kiezen vervolgens automatische of handmatige lay-outs voor de verbindingen. Met de automatische optie kunnen gebruikers met een klik op een knop verschillende lay-outs verkennen. Voor handmatige lay-outs is ereen interactieve tool om groepen te selecteren en het type verbinding daartussen aan te geven. Het definitieve ontwerp wordt geëxporteerd naar een bestand voor 3D-printen.

De onderzoekers 3D-printten hun objecten van flexibele, niet-geleidende siliconen. Voor de verbindingen ontwikkelden ze geleidende siliconen die in de gaatjes kunnen worden gespoten en vervolgens na het printen door de kanalen stromen. Dit mengsel van siliconenmaterialen heeft een  minimale weerstand, waardoor verschillende soorten elektronica kunnen worden getest.