Wie 3D-Modelle die Elektronikbranche revolutioniert haben

July 24, 2019 Michael Doyon

3d modeling in pcb design has changed everything example - robots

In den späten 1990ern und den Jahren nach der Jahrtausendwende liefen PCB-Designprozesse noch unter völlig anderen Voraussetzungen ab. Damals gab es meistens keine strengen Vorgaben hinsichtlich der Leiterplattenfläche und -form. Und auch die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften hielten sich üblicherweise in Grenzen. Heute werden Leiterplatten jedoch nicht nur mit sehr viel kleineren Komponenten bestückt als vor 15 oder 20 Jahren, sondern müssen auch in sehr viel kleinere Geräte- und Maschinengehäuse passen.

Daher ist es mittlerweile äußerst wichtig, die mechanischen Eigenschaften eines neuen PCB-Designs genau zu untersuchen und auf das Gesamtsystem abzustimmen. Leiterplatten können nicht länger getrennt von den Maschinen oder Geräten entwickelt werden, für die sie vorgesehen sind. Das wirft die Frage auf, welchen Beitrag 3D-Modelle bei der Analyse der mechanischen Eigenschaften eines PCBs leisten.

Die Erstellung von 3D-Modellen in Altium

Altium war der erste Anbieter, der seine PCB-Designsoftware um 3D-Technologie erweiterte, indem er 3D-Funktionen in seine einheitliche Designplattform Altium Designer® integrierte. Der Rest ist, wie man so schön sagt, Geschichte. Mittlerweile kann Altium Designer MCAD-Dateien in STEP und anderen Formaten importieren und exportieren. Außerdem haben wir viel Aufwand betrieben, um – auf der Grundlage von Parasolid- oder SOLIDWORKS®-Modellen – einen direkten, reibungslosen Austausch zwischen Altium Designer und SOLIDWORKS® zu ermöglichen und so elektronische und mechanische Designprozesse enger miteinander zu verzahnen. Dadurch hat unsere 3D-Technologie die Entwicklung von elektronischen Geräten revolutioniert, wie die folgenden Beispiele zeigen:

Rigid-Flex-Designs

Altium Designer unterstützt Rigid-Flex-Designs und versetzt PCB-Entwickler in die Lage, 3D-Modelle von komplett bestückten starrflexiblen Leiterplatten zu erstellen und diese dann im Hinblick auf ihre mechanischen Eigenschaften zu überprüfen. Dabei können die Rigid-Flex-Modelle auch in ihren endgültigen Montagezustand versetzt werden, sodass sich die Einhaltung der jeweils geltenden Platzvorgaben unmittelbar feststellen lässt.

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3D-Modell eines Rigid-Flex-PCBs in Altium Designer

Die Erstellung von Leiterplattenformen anhand von 3D-Modellen

Außerdem können Elektroingenieure jetzt – wie bereits angesprochen – STEP-Modelle in Altium Designer importieren. Bei einem solchen 3D-Modell handelt es sich um ein von einem Maschinenbauingenieur erstelltes MCAD-Paket, in dem alle Montageflächen, -leisten und -bohrungen nachgebildet sind. Auf dieser Grundlage kann der Elektroingenieur direkt die Form des PCBs festlegen und zugleich überprüfen, dass dieses alle nötigen Anforderungen in Bezug auf seine mechanischen Eigenschaften erfüllt.

Die dreidimensionale Modellierung von PCB-Komponenten im Rahmen der Footprint-Verwaltung

Als weiterer Vorteil erweist sich, dass der Footprint eines PCB-Bauteils mit einem 3D-Modell verknüpft werden kann, sodass sich beide ganz nach Bedarf in ein PCB-Layout einfügen lassen. Dies ist ein äußerst wichtiger Schritt in Richtung eines sauberen, funktionstüchtigen Designs. Wenn der Footprint auf einem 2D-PCB-Layout platziert wird, wird im 3D-Modus an der entsprechenden Stelle das dreidimensionale Modell des dazugehörigen Bauteils angezeigt, das dann mithilfe der 3D-DRC-Funktionen auf Interferenzen überprüft werden kann.

Darüber hinaus können Sie mit dem IPC Compliant Footprint Wizard von Altium Bauteil-Footprints auf der Grundlage von dreidimensionalen STEP-Modellen der entsprechenden Komponenten erstellen. Der so erzeugte Footprint kann dann entweder in das PCB-Layout eingebettet oder in einem anderen PCB-Design gespeichert werden.

Neue Möglichkeiten zur Erstellung von PCB-Designs

Die hier genannten Beispiel verdeutlichen die enormen Fortschritte, die Altium in den letzten Jahren im Bereich 3D gemacht hat, und illustrieren zugleich einige der zahlreichen neuen Möglichkeiten zur schnelleren und kostengünstigeren Erstellung von hochwertigen Produkten. Diese Neuerungen erweisen sich bei der Erstellung von Leiterplatten mithilfe von PCB-Designsoftware als wahrer Segen und erleichtern insbesondere die Abstimmung des Layouts auf die Gehäuseabmessungen. Wenn Sie mehr über die neuesten 3D-Funktionen und -Features von Altium und deren bahnbrechende Wirkung auf die Elektronikbranche erfahren möchten, können Sie unser kostenloses Whitepaper herunterladen.

Über den Autor

Michael currently serves as a Field Application Engineer at Altium and is responsible for providing technical assistance to Corporate Strategic Account Managers, Sales Managers, Resellers, and Application Engineers. He graduated from University of Hartford with a BSEE and has spent six years as an Electronics Technician in US Navy. Michael has also spent a number of years as a senior design engineer, working almost exclusively designing electronic fuel controls for military and commercial helicopters. Michael started at Altium in 2007 as an Applications Engineer and has worked in the role of FAE and Senior FAE since 2008.

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