Software-Paket für Elektronik- und 3D-Flex-Designs: Schneller ans Ziel gelangen

3D-Designentwürfe animiert darstellen

Anders als bei einer Datenübergabe zu einem dreidimensionalen M-CAD-System oder einem File Viewer, ist die 3D-Betrachtung in Altium Designer durch einfaches Ändern des Viewing-Modus möglich. Eine dreidimensionale Orthogonalprojektion macht verdeckte Komponenten sichtbar – mit präzisen Abmessungen und Positionsangaben sowie einer realistischen Darstellung.

Die Entwickler bei Kaba nutzen ferner die Fähigkeit von Altium Designer (Bild 2), um den Vorgang des Faltens der starr-flexiblen Leiterplatte in ihrer finalen Konfiguration animiert darzustellen. Da die Software die mechanischen Parameter der flexiblen Verbindungen „versteht“, bietet die animierte Darstellung überdies eine realistische Ansicht, wie der Faltvorgang ablaufen wird. Kaba kann somit die Abstände verifizieren und das Risiko etwaiger Konflikte, auch während die Baugruppe gefaltet wird, eliminieren.

Vorteile der Rigid-Flex-Technologie für den Designprozess

Stefan Wyss bestätigt darüber hinaus, dass die Rigid-Flex-Technologie zu den neuesten Features von Altium Designer gehöre. Ergänzend fügt er hinzu: „Wir können damit den Radius einer gebogenen Leiterplatte in 3D darstellen. Außerdem lassen sich Kollisionen zwischen Leiterplatte und Gehäuseteilen schon in einem sehr frühen Entwicklungsstadium erkennen, um abzuschätzen, ob die Flex-Steckverbinder des tatsächlichen Produkts zuverlässig sein werden oder nicht.“

Es gibt unterschiedliche Gründe, sich für starr-flexible Konstruktionen zu entscheiden: Ein Produkt kann Teile oder Abschnitte aufweisen, die unter Aufrechterhaltung der zwischen ihnen bestehenden elektronischen Verbindungen wiederholt bewegt werden müssen. Ein weiteres Beispiel: Nach dem finalen Zusammenbau erfolgt keine Bewegung mehr zwischen den verschiedenen Teilen , die einzelnen Schaltungsteile müssen aber unterschiedlich ausgerichtet in einem komplexen Gehäuse montiert werden und dafür gibt es zu wenig Fläche für die Montage einer durchgängigen Leiterplatte. Eine Variante dieses Falls liegt vor, wenn die finale Anordnung der PCBs unter so knappen Platzverhältnissen erfolgt, dass das Falten die beste Möglichkeit der Montage darstellt. Starr-flexible Leiterplatten bieten eine elegante Lösung, welche zuverlässiger sein kann als Steckverbinder und Kabelbäume. Es wird weniger Platz benötigt und die Verbindungen haben eine besser vorhersagbare Performance.

Das Design solcher Verbindungen als Bestandteil eines einzigen Board setzt umfangreiches Wissen darüber voraus, wie sich der flexible Teil der Leiterplatte verhalten wird: Welchen Biegeradius verträgt er, wie wird er terminiert, wie viel Platz muss als Zugentlastung eingeplant werden und wie ändert sich die Geometrie des Flex-Teils während der Bewegung. Üblicherweise wurden diese Aufgaben an einen versierten Mechanikentwickler mit besonders viel Erfahrung im Verhalten dieser Verbindungsart übertragen. Anders bei Altium Designer: Hier wird das gesamte Verhalten der starr-flexiblen Konstruktionen in einer einzigen Designumgebung behandelt: Von der Definition des Lagenaufbaus und der Kupferstrukturen – unter vollständiger Integration des elektronischen Designs – bis zum für die Biegung notwendigen 3D-Einbauraum im Produktgehäuse.

3D-Druck als Fertigungstechnik nutzbar machen

Kaba kann noch ein weiteres Feature des aktuellen Prototypenbaus nutzen: den 3D-Druck. Altium Designer besitzt die Fähigkeit zur Ausgabe von Druckdateien, mit welchen sich auf einem 3D-Drucker schnell räumliche (wenn auch funktionslose) Modelle herstellen lassen. Selbst wenn anhand der Designdaten und Bildschirmdarstellungen verifiziert wurde, dass alle nötigen Abstände eingehalten werden, wird der Designprozess um die Dimension eines kostengünstigen physikalischen Modells bereichert. Ein solches Modell, das den finalen Aufbau von Leiterplatten und Gehäuse exakt nachbildet, kann in die Hand genommen und hinsichtlich seiner Ergonomie beurteilt werden.

Mit dem wachsenden Vertrauen in die kombinierte virtuelle Darstellung von Elektronik und Mechanik können sich weitere Vorteile für den Designprozess ergeben – das gilt sowohl für die so überaus wichtige Designzykluszeit als auch für das „Time to Market“. Früher mussten immer wieder mechanische Prototypen erstellt werden, um Freigaben vom Kunden und Management zu erwirken oder Designänderungen besser zu implementieren. Der Zeitaufwand dafür war beträchtlich. Dank Altium Designer kommt die Zeitersparnis dem eigentlichen Design zugute. Eine dreidimensionale Darstellung eines Produkts mit Hilfe der Software bildet eine zuverlässige Grundlage für die moderne Produktentwicklung.