Elektronik cihazlara kutu yapmak

Albenili cihazlarda ilk göze çarpan kısım herşeyden önce cihazın kutusunun kalitesi oluyor.

Küçük çaplı bir araştırma ardından aşağıdaki gibi bir kutunun plastik enjeksiyon kalıbının 20 bin TL civarında bir maliyete mal olacağını öğrendim. Picproje forum sitesinde kalıplarla içli dışlı olan bir arkadaşımız, aylık üretim 3000'in altında ise plastik enjeksiyonla basılan kutu yerine alternatif çözümlere yönelinmesi gerektiğini tavsiye etti.

Bu aşamada ticari geleceğini göremediğim projem için bu boyutta bir harcama yapmayı göze alamıyorum ve yaklaşık bir aydan beri  Corona step motor sürücüsüne kendi imkanlarımla kaliteli bir kutu imal etmenin yollarına kafa yoruyorum.

Seri üretimi zor olsa da  cihaz kutusunu reçine döküm tekniği ile kendim üreteceğim. Kalıp içindeki reçinenin 24 saatte katılaştığı varsayılırsa en azından 10 tane kalıp yapmalıyım ki  günlük üretim hiç olmazsa 10 olsun. Aslını sorarsanız 100 lük döküm seti yapıp haftanın bir gününü kutu üretimine ayırmak ve kutu stoklamakta fayda fayda var.

İddialı bir kutu tasarımı için kollarımı sıvadım.  Her bir kutu aşağıdakine benzer bir şey olacak.

Kutu

 3D yazıcı işi ne oldu derseniz bu kutu projesi yüzünden ara verdim. Raspi yazılımları nerede ise bitti. Fakat python ile geliştirdiğim yazılımın çalışma hızını beğenmedim. Aynı yazılımı bu kez Lazarus ile geliştiriyorum. Fakat önce kutu.

Kutuyu reçine ile yapacağıma göre öncelikle kutunun orjinal bir kopyasına (master) ihtiyacım var. Bu orjinal kutunun kalıbını alırsam artık kalıba reçineyi döker döker kutu ihtiyacımı çözerim.

Gerçi reçine döküm de o kadar kolay bir iş değil. Reçinenin kalıba boşaltılması aşamasında hava baloncuklarına engel olunmazsa kutunun yüzeyinde oluşacak minik kraterler hemen göze batacaktır. Daha da kötüsü eğer kalıba reçine doldurulurken kalıp içindeki havanın hepsi çıkmazsa kutumuz eksik oluşacaktır.  Bu yüzden silikon kalıp yapılırken reçine döküm ve hava tahliye deliklerinin mantıklı noktalarda oluşturulması çok çok önemlidir.

Mastar kutuyu ya cnc de işleteceksiniz ya da kendiniz elinizdeki imkanlarla yapacaksınız. Master kutunun gövdesinin illaki  metal olması gerekmiyor. Tahta, plastik vs herşey olabilir. Yeter ki temiz çalışın üzerinde ezik çizik olmasın. Çünkü master kutunun kalıbını aldığınızda master üzerinde ne var ne yok herşey kalıba da aynen geçer. (Parmak iziniz bile)

Üreteceğim kutunun üzerinde amblem, yazı , delikler ve köşeli oyuklar olduğu için en uygun çalışmanın kutunun PCB devre tasarımı şeklinde olacağında karar kıldım. Aslında router cihazım yanımda olsaydı kendim de yapabilirdim.

Kutunun gövdesini PCB ile, yazı ve amblemlerin olduğu kısmı ise stencil (çelik elek) şeklinde çalıştım. Çalıştım derken bilgisayarda çizimlerini yapıp üretilmesi için Çin'e yolladım.

Bu çalışma bana 35 USD'ye mal oldu. Kutunun 2 ayrı çizimı için 5 dolardan 10 Dolar. Stencil ise 25 USD tuttu.

Aşağıdaki resimde kutu tasarımıma ait 2 ayrı PCB yi görmektesiniz. Soldaki kutunun ust kısmı iken aynı zamanda stencil çizimi. O, R ve A nın orta başluklarını 2. bir stencil sayesinde yapıstırıcı vs kullanarak dolgu şeklinde yapacağım. Aslında sembol ve yazı için stamp/kaşe de yaptırdım fakat stamp üzerindeki gözenekler hoşuma gitmedi.

PCBKutu

Kutu üzerinde yeralan CORONA yazısında bazı harflerin için doldurmak için negatif resimler de gerekiyor. Bunun için Eagle'ın kendi özelliklerini ve yazılmış ulp programları inceledim fakat pek işime yaramadı.

Ben de yazıyı dilediğim fontla BMP formatında kendim hazırlayıp pozitif ve negatif dönüşümleri paint ile yaptım. Ardından Delphi'de yazdığım dönüştürücü ile bmp yi eagle çizimine çevirdim.

Kendi ihtiyaçlarıma özel çözüm olduğu için olsa gerek Eagle'ın kendi bmp convert ulp programına göre daha kullanışlı buluyorum.

Her bir pixel 0.01 mm varsayımıyla yazı yada resimi siyah beyaz renklerle istediğiniz boyutta çiziyorsunuz. Örneğin x2000 y1000 olan bmp dosyası pcb de 20mm x 10mm olacak demektir. Üstelik yazının PCB'de hangi koordinata ve hangi layerlara yerleşeceğini de siz belirleyebiliyorsunuz. Neyse, merak edenler aşağıdaki linkten dönüştürü programı indirip  kurcalayabilir.

Unutmadan, program Text.bmp ve Negatif.bmp adında iki bmp dosyası istiyor.  Ben Negatif.bmp dosyasını Text.bmp dosyasının kopyasını alıp siyah beyaz değişimini elle yaparak elde ediyorum.

Dönüştürücü programın linki:

https://drive.google.com/drive/folders/1vgGTVmGHJBRr4DgaxGx_Fa32Uh4byVPV?usp=sharing

Dönüştürücü için hazırladığım grafik çalışmalarım aşağıda.

Text

Yukarıdaki Text.bmp, aşağıdaki ise negatif.bmp ve amac O, R ve A harfinin ortasındaki oyukları olusturmak.

Negatif

Stencil tasarımım aşağıdaki gibi. Amaç sadece kutu üzerinde 0.2mm derinliğinde yazı ve sembol oluşmasını sağlamak.

stencil1

Neyse PcbWay fırmasından Pcbler ve stencil gelince nasıl bir master hazırlayacağım daha iyi anlaşılacak.

Kalıbı yüksek shore değerli silikon ile yapacağım. SRT30 silikon ve reçine sparişlerim bugün  geldi.

SRT30

Step motorların gövdesi genellikle siyah. Corono motor sürücüsünün kutusunu ise farklı bir renkte imal edeceğim.  Aşağıda pigment alacağım firmanın stoklarındaki renklerin siyahla uyumunu görmek için yaptığım seçim tablosu görülmekte.  * ile işaretlediğim pigmenti kullanacağım. Aslını sorarsanız tüm renkler siyah ile yakışıyor.

Fakat renk konusunda takıntılı müşterilere ilave fiyatlandırma karşılığında renk seçim imkanı da tanıyacağım.

Pigment

Pcbler ve stencil nihayet geldi.

PCB-Stencil

Şimdi ilk iş stencilda sağdaki kısım ile sağ üstte duran kutu kapağına O, R ve A harfinin eksik parçalarını basmak. Bunun için epoxy yapıştırıcıyı stencilde ilgili deliklere damlatıp yayacağım.

Ardından stencilda soldaki parçayı dikkatlice kesip kapağın üstüne yapıştıracağım.

Uzun çalışmalardan sonra aşağıdaki master kutuyu yaptım. Üzerinde biraz daha çalışacağım biraz daha ince zımpara işi var. Yazı işçiliği tahminimden de zor oldu.

MasterBox

Mastar kutunun silikon kalıbını döktüm. Silikon 24 saatte tam katılaşıyor. Silikon kutusu üzerindeki açıklamayı yanlış okuyup  %3 oranında sertleştirici koydum.

Normalde oran %5 olmalı. Bu nedenle de 24 saat yerine 36 saat beklemek zorunda kaldım. Bekleme süresini kalıba dokunarak kalıbın kazandığı sertlikten anlıyorsunuz. Olması gereken sertlik hissi, bir iki kalıp yapıldığında kolayca edinilebilecek bir tecrübe.

Kalıbın ikinci yarısını  %5 sertleştirici kullanarak doktum.

Corona döneminde posta hizmetleri inanılmaz yavaşladı. Sipariş ettiğim pigmentler umarım yarın mesai saatlerinde gelmiş olur.  Aksi halde ilk kutu dökümünü epoxynin kendi doğal rengiyle yapmak zorunda kalacağım.

Gerçi renklendirme için pigment yerine tükenmez kalemlerin mürekebi de iş görüyor fakat istenen sert tonları veremiyor.

SilikonKalibimiz

Silikon kalıplar hazır ve artık ilk deneme dökümüne yapabilirim.

Fakaaaat;

İki büyük sorun çıktı. İlki, sipariş ettiğim epoxy resinin kapağını daha bugün açtım. İki bileşenli reçinenin birisinin toz olduğunu gördüm. B sıvısı ile karıştırıldığında alçı kıvamına geliyor ve zor akıyordu.

Bu malesef işimi görmedi.

Diğer sorun ise çelik stencil ile PCB yi birbirine yapıştırmıştım. Ancak arada yer yer ufak gözle görülmeyen aralıklar kalmış. Silikon kalıpta bu boşluklara silikon girip donduguğunda kalıpta zar gibi parçalar oluştu. Bu da dökülen kutuda hoş olmayan görsel hatalara neden oluyor.

Mecburen yeniden epoxy siparişi verdim.  Kutunun üst kapağını bu kez 1.5 mm çelikten laser kesim yaptıracağım.

Virüs yüzünden bu ay Viktorya eyaletinde 4. seviyede günlük hayat kısıtlamış durumda. Sıkıyönetim benzeri bir durum var.  İşyerlerinin pek çoğu kapalı ve laser kesim işim çok ters bir zamana rastladı. Bir firmaya attığım maile geri dönüş bile olmadı. Neyseki Allah yüzümü güldürdü ve arkadaşım Erol'un Avustralya'lı bir arkadaşı atölyelesine milyon dolara yakın bir fiyata laser kesim makinesi almış. Şu günlerde makinenin kurulumu yapılıyor ve teknik eğitimleri veriliyor. Herhalde laser kesim işinde firmanın ilk müşterisi ben olacağım ve arkadaşımın hatırına ücretsiz olarak keseceklermiş. Hem Erol'a hem de Avustralyalı firma sahibine duacıyım. İnanın Hızır gibi yetiştiler.

Sanırım bir iki gün içerisinde kesim tamamlanmış olacak.

ResinBu arada sipariş ettiğim sıvı reçineler de geldi. İlk siparişimde polymer sipariş etmişim ve hiç işime yaramadı.

Pigmentler de geldi. Şu renklerin güzelliğine bakarmısınız.

Pigment

Yeni yaptığım yeni dökümde de cok sayıda kozmetik hata var.  Bir kez daha mastar çalışacağım.

Deneme1

Deneme2

Mastar

Evde basit araç gereçlerle yapabileceğim en iyi mastar ancak bu kadar oldu.

Bu kez mastara CORONA yazısını eklemedim. Çünkü özellikle yazı karakterlerinde çok sorun yaşadım. Üstelik harflerin derinliği az olduğundan silikon kalıptaki harfler kısa zamanda bozulacak hissine kapıldım.

Son yaptığım mastar kutuda CORONA yazısını kağıda print edip reçine ile ıslatıp kutunun yüzeyine yakın bir derinliğe gömdüm. Eğer normal A4 kağıt estetiği bozmazsa bu şekilde sorunu çözeceğim. Yok ıslanan A4 çirkin olursa asetata baskı alacağım.

 Kutu-Deneme

Bu kez istediğim yüzey kalitesini elde ettim.

Fakat  CORONA yazılı kağıt kaymış. Bir de hava kabarcığı nedeniyle büyük bir delik var.

Silikon kalıbı tekrar yapıp bu kez aceleci davranmayacağım.

Silikon kalıplamada en büyük düşman acelecilik. (Çok aceleci davrandım)

Bir diğer hatam da karışımı gramı gramına hesaplayarak yapıyor olmam. Bu kez ihtiyacın %15 fazlası karışım hazırlayacağım.

Çünkü kalıba döküm yaparken karıştırma kabında kalan bulaşık eksik döküme neden oluyor. Göya israf olmasın diyorum ama bu hatalar misli misli israfa neden oluyor.

Satın aldığım pigmentlere ilave ettiğim renkli toner tam erimeyip karanlık noktacıklara neden oldu.

Bu kez olacak. Yeni bir silikon kalıp ve yeni bir reçine döküm....

Kalip

Kalbın açılmasına bir kaç saat kaldı. Merkezleme pinleri alt ve üst kalıbın hizalanmasına yarıyor.

Alt yada üst kalıptan birisinin renklendirilmiş silikonla yapılmasında fayda var. Böylece birleşim yeri çok doğru bilinebiliyor.

Bir diğer trick ise karıştırma kabında bir miktar fazla karışım kalsın.  Kalıbı sökmeden önce karıştırma kabındaki silikonun katılığına bakararak kalıbı söküp sökmeyeceğinize karar verebilirsiniz.

Mümkünse geç sökün. Sökebileceğiniz kadar geç sökün. Silikon, tam anlamıyla katılaşmadıysa fakat sert dursa bile kalıptan çıkartıldığında genleşecek ve genleşmiş halde iken sertleşmeye devam edecektir. Bu da kalıp ölçülerinde şaşmaya ve kalıp açılarında hatalara neden olacaktır.

Kalıpla iş görür dökümler yapıyor olsanız dahi silikon kendi halinde gün ve gün sertleşmeye devam eder.

RTV2 kalıp silikonuna %3..5 oranında sertleştirici konmaktadır.  Silikonun özgül ağırlığı yaklaşık 1grm/cm küp dür.

Kalıplayacağınız nesnenin hacmini her yönden boyutlarını 1 cm büyük hesaplayın ve bu ölçülerde kutu bulun yada yapın. Örneğin üreteceğim nesne 3 cm ebatlarında küp olsun.

Bu durumda kalıbımın hacmi en azından 4x4x4=64 cm küp olmalıdır. Kalıbı ince yapmak açısal sorunlara neden olur. Mesela 3x3x3 küp yapmak için silikonu 3.2x3.2x3.2=33cm küp de yapabilirdim. Fakat kalının dik kenarları yer çekimi etkisinde eğim yapacağından reçineden kenarları dik olmayan hatalı küpler üretilirdi.

Siz isterseniz silikon çeperlerini 1cm den daha da kalın yapabilirsiniz.  Fakat silikon maliyeti artar. Bir de kalıp biraz daha tok duracağından reçine nesneyi silikon kalıptan çıkartırken biraz daha fazla güç harcamanız gerekir.

Neyse 3x3x3 küp  için 64 cm küp  kalıp hacmi gerekli yani 64 gram silikon karışım yapacağız. Karıştırma kabında da biraz bulaşık kalsın. %10 artırsak ilave olarak 6.4 gram. Düz hesap 70 gram diyelim.

%5 sertleştirici eklendiğinde 70 gram karışım elde etmek için kaç gram silikon gerekir onu hesaplayalım.

 RTV= Ağırlık*100/105

Eğer  %3 sertleştirici kullanacaksanız  RTV= Ağırlık*100/103

Bu durumda RTV=7000/105=66.6 gram  Demekki  3.4 gram da sertleştirici koyacağım.

Sertleştirici miktarı azaltılırsa silikon çok geç katılaşır. Sertleştici oranı arttıkça silikon daha çabuk katılaşır. Sertleştirici miktarını abartırsanız silikon karışımını kalıba dökemeden sertleşme başlarsa kalıp dözgün dolmaz ve her şey çöp olur.

Sertleştirici oranını düşük tutmak, kalıp çeperlerindeki hava baloncuklarının yüzeye çıkması için avantajlıdır. Sertleştirici oranı yüksek tutulursa baloncuklar yüzeye çıkamadan silikon içinde hapis kalırlar.

Ayrıca, sertleştirici oranı artınca kalıbın ömrü azalır. Çalışılan ortamda en azından %30 nem olmak zorunda. Sıcaklığın 20 derece olması çok iyi olur. Sıcaklık artarsa sertleşme de çabuklaşır. 18 derecenin altında sertleşme olmaz.  (Bunlar RTV üreticilerinin söyledikleri.)

Tekrar söylüyorum. Silikonla çalışmak sabır işidir. Yukarıdaki örneklerde sabırsızlığımın neden olduğu hatalar gördünüz. Yaptığınız silikon ve reçine dökümü unutun kendi haline bırakın. Mıncıklamayın.

SılıkonkalıpsokuluyorÇift renk çalışmanın faydası burda. Silikon kalıpları tam birleşme yerinden ayıracağım. Her ne kadar kolay ayrılmaları için birleşim yüzeyine ayakkabı cılası sürmüş olsam da bazı yerlerde kalıplar kaynaşmış olabilir. Farklı renklerdeki birleşim yerine jilet atmak çok kolay.

Silikonkalipayrildi

Silikon kalıplar çok kolay söküldü.

Kalıpsokuldu

Mastar kutuyu da kalıp içinden çıkarttım.  Dört dört mü olmuş derseniz hayır.

Fakat işimi göreceğini sanıyorum.

Şimdi reçine döküme geçebilirim. Önce kağıda bastığım yazıyı kalıpta yerleşeceği yeri pigment katılmamış reçine ile ıslatıp üstüne kağıdı serip kağıdın da üstünü tekrar reçine ile ıslatacağım. Ardından bir saat kadar bekleyeceğim. Kağıt oynamaz hale geldiyse üstüne pigent katılmış reçineyi boşaltacağım.

Bilin bakalım neyi unuttum. Unuttuğum şey reçine döküm deliği ve hava tahliye oyukları. Silikon kalıpta bazı yerleri mecburen jiletle keseceğim. Aslında RTV silikon döküm öncesinde bunları yapabilirdim. Neyseki cok sorun değil.

Pembe renkli üst kalıp içindeki aluminyum lama dikkatinizi çekmiş olabilir. Şart değil. Reçine döküm sonrası silikonu sökmek için güç uygulamak gerekiyor. Kuvveti dağıtmak vs vs amaçlı. Asıl amacı göçmeyi engellemek. Ama dediğim gibi şart değil.  Kutunun çeperleri 1.5mm civarında. Üst yüzeyin cidar kalınlığını garanti etmek adına bu kalıpta yoğurt yeme şeklim böyle.

6 saatten beri reçine kalıp içinde beklemede.  Karıştırma kabındaki artık reçine hala yapış yapış.

Bu arada aptalca bir hata yaptığımı farkettim. İki bileşenli (A ve B) reçinede karışımlar 5A +B şeklinde. Bunu yeni farkettim ve %5 oranında B kullanıyormuşum.

Örneğin 100 gram karışım için A=500/6=83.3 gram  ve B=100/6=16.6 gram olması gerekirken

Ben RTV karışımı gibi  yapıp A=10000/105=95.2  B=4.8 gram.

Dolayısı ile reçine kuruyamıyor ve bazı kısımları sorunlu oluyordu.

Benim kullandığım reçine için oranlar.

A=Ağırlık*5/6
B=Ağırlık/6

Devam edecek.

Bu yazı 2- Arm ve Asm kategorisine gönderilmiş. Kalıcı bağlantıyı yer imlerinize ekleyin.