Převod souboru GERBER do STL

3D tiskárna, slicer nebo CAD program založený na meshích může vyžadovat STL, pokud jsou dostupná data PCB pouze ve formě výrobního balíčku Gerber. Převodem vznikne plochý model desky, šablona, přípravek nebo vizuální aproximace; nevytvoří se jím elektricky upravitelný návrh PCB.

Co je formát GERBER

Gerber, běžně založený na RS-274X nebo Gerber X2, je 2D vektorový plotovací formát používaný k výrobě desek plošných spojů. Balíček desky obvykle obsahuje samostatné soubory pro měď, solder mask, silkscreen, pastu a obrys desky, s názvy souborů jako .GTL, .GBL a .GKO. Data vrtání se obvykle dodávají samostatně v souborech Excellon, například .DRL.

PCB aplikace včetně KiCad, Altium Designer, Autodesk Fusion Electronics a OrCAD generují balíčky Gerber prostřednictvím svých nástrojů pro výrobní výstupy. Výrobci, osazovací firmy, inspektoři a inženýři tyto soubory používají, když není k dispozici nativní soubor návrhu desky nebo když je nutné vyměňovat výrobní data bez informací pro úpravu návrhu.

Co je formát STL

STL reprezentuje povrch pomocí trojúhelníkových plošek. Slicery, jako jsou PrusaSlicer, Cura a Bambu Studio, spolu s aplikacemi podporujícími meshe, jako jsou FreeCAD, Blender a MeshLab, jej mohou importovat. Binary STL je obvykle menší než ASCII STL a představuje vhodnou volbu exportu pro běžný tisk.

STL může reprezentovat těleso ve tvaru desky, šablonu, vrtací přípravek nebo vizuální 3D aproximaci, ale neukládá identity komponent, sítě, vrstvy, apertury, metadata vrtání, elektrická pravidla ani upravitelnou geometrii PCB. STL také nemá standardizované určení jednotek, proto při importu do CAD nebo sliceru zadejte či ověřte milimetry.

Jak soubory převést

Pokud je k dispozici nativní návrh PCB

1. Otevřete původní soubor desky v jeho PCB CAD aplikaci a ověřte obrys desky, otvory, footprinty komponent, tloušťku desky a všechny požadované 3D modely komponent.
2. Exportujte solidní CAD model namísto opětovného sestavování desky z plotů. V KiCad poskytuje PCB Editor obecně File → Export → STEP; ekvivalentní export STEP je dostupný v mnoha komerčních PCB nástrojích, ačkoli názvy nabídek se podle verze liší.
3. Otevřete soubor STEP ve FreeCAD nebo jiné CAD aplikaci. Odstraňte nežádoucí komponenty nebo podle potřeby přidejte mechanické prvky.
4. Pomocí File → Export uložte vybraný solid jako binary .stl. Nastavte odchylku meshe a úhlovou odchylku podle požadované rozměrové přesnosti a přesnosti zakřivených povrchů; přísnější nastavení zvýší počet trojúhelníků a velikost souboru.

Pokud jsou k dispozici pouze soubory Gerber a Excellon

1. Shromážděte úplný balíček včetně vrstvy obrysu desky, relevantních vrstev mědi a souboru s vrtáním Excellon. Jediný Gerber s mědí nemůže spolehlivě definovat kompletní fyzickou desku.
2. Otevřete jednotlivé Gerber soubory ve FlatCAM, zavedené desktopové CAM aplikaci, pomocí File → Open Gerber. Soubor s vrtáním otevřete pomocí File → Open Excellon.
3. Zkontrolujte jednotky, počátek souřadnic, polaritu vrstev a registraci. K potvrzení měřítka použijte soubor Gerber job, výrobní výkres nebo známý rozměr desky. Vrstvy neměřítkujte nezávisle.
4. Jako zdroj obvodu použijte vrstvu obrysu. Vrstvy mědi, solder mask a silkscreen vynechte, pokud zamýšlený model tyto prvky výslovně nepotřebuje. Vyexportujte vyčištěný obrys jako SVG, DXF nebo jiný vektorový formát podporovaný CAD aplikací.
5. Importujte obrys do FreeCAD, opravte mezery, duplicitní hrany a vzájemná křížení, poté vytvořte uzavřenou plochu. Použijte Part → Extrude se zadanou tloušťkou desky.
6. Importujte geometrii vrtání Excellon, vytvořte válcové řezy se skutečnými průměry vrtáků a odečtěte je od solidu desky. Rozměry otvorů neodhadujte z vykresleného obrazu Gerber.
7. Exportujte platný solid jako binary .stl. Zkontrolujte mesh v MeshLab nebo cílovém sliceru a potvrďte jeho rozměry, umístění otvorů, orientaci a měřítko.

FlatCAM je užitečný pro prohlížení a přípravu geometrie Gerber, ale vícevrstvý výrobní balíček automaticky nepřevede na kompletní 3D desku. Gerber viewer může poskytnout vizuální referenci, zatímco FreeCAD, Blender nebo jiný CAD nástroj musí zajistit tloušťku a modelování solidu.

Omezení kvality a kompatibility

Data Gerber obvykle neobsahují tloušťku desky, skladbu dielektrik, konstrukci pokovených otvorů, výšku komponent, těla komponent ani zamýšlený vztah mezi mědí a fyzickým materiálem. Výsledný STL proto obsahuje ručně zadané předpoklady. Export STEP z původního návrhu PCB je vhodnější, kdykoli zahrnuje požadované mechanické detaily.

Pro vnější tvar použijte vyhrazený soubor obrysu desky nebo obrys z nativního CAD. Měď obvykle končí před hranou, takže rozsah mědi není bezpečnou náhradou obvodu. Při kombinování vrstev zachovejte původní souřadnicový systém.

STL může být neplatný, pokud profil obsahuje otevřené křivky, překrývající se plochy, nemnohostěnné hrany nebo obrácené normály. Před extruzí profil opravte a ověřte, že exportovaný mesh je uzavřený. V CAD přidejte vůli pro tiskárnu k otvorům a spojovacím hranám; zvýšení rozlišení STL neopraví nesprávné rozměry.

Pro úplný balíček Gerber a Excellon neexistuje obecně spolehlivý online převod jedním kliknutím, protože služba musí interpretovat více souborů, polaritu, registraci, data vrtání a tloušťku desky. Obecné konvertory mohou soubor .GBR považovat za nesouvisející obrázek nebo nepodporovaný dokument. Pro rozměrové zpracování použijte lokálně FlatCAM a FreeCAD; online službu použijte pouze tehdy, pokud výslovně podporuje kompletní balíček Gerber/Excellon, umožňuje zadat jednotky a tloušťku, zobrazuje náhled vrstev a jste ochotni přijmout riziko spojené s nahráním výrobních dat.