Bayleaf – Eine leise kabellose Split-Tastatur komplett selbst bauen

 (graz.io)
11 Punkte von GN⁺ 2025-03-05 | 3 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Der Autor lernte Elektronik, PCB-Design, Fertigungsgerechtes Design und weitere Hardware-Techniken von Grund auf, um eine kabellose, geteilte, Ultra-Low-Profile-Tastatur zu bauen
  • Vom Build-Prozess bis zum Endergebnis wird alles detailliert erklärt

BAYLEAF kabellose Tastatur

  • Typ: kabellos und Split
  • Layout: 60 % · ortholinear
  • Switches: Kailh · PG1316S
  • Keycaps: MFJ · individuelles Design
  • Gehäuse: CNC-Bearbeitung · Aluminium
  • Größe: W139 · L93 · H5
  • Gewicht: 180 g
  • Firmware: ZMK Studio

Motivation

  • Begeistert von ergonomischen Custom-Tastaturen begann der Autor seinen ersten Custom-Build mit dem Ziel einer kommerziell wirkenden Optik und Verarbeitung
  • Da keine CAD-Erfahrung vorhanden war, bot das Projekt eine gute Gelegenheit, neue Fähigkeiten wie Hardware-Design und Elektronik zu erlernen

Designentscheidungen

  • Kabellos: Besonders bei einer Split-Tastatur war das essenziell, um keine Kabel zu verwenden. Während des Spielens die rechte Hälfte für mehr Mausbewegung einfach wegnehmen zu können, fühlt sich immer noch wie Magie an
  • Ortholinear: Die beiden vorherigen Tastaturen waren ebenfalls ortholinear, daher war der Autor daran gewöhnt und inzwischen geübt darin
  • Ohne Stagger: Nicht aus grundsätzlicher Ablehnung, sondern wegen der Vorliebe für eine saubere rechteckige Form. Ohne Stagger wird die Hardware-Arbeit außerdem einfacher
  • Layout: Da häufig zwischen MacBook und Desktop gewechselt wird, fiel die Wahl auf ein größeres 60-%-Layout, um Kontextwechsel zu vermeiden. Außerdem wurde ein Switch-Abstand von 17×17 mm gewählt
  • Ergonomie: Ein bewusst geplantes Design, bei dem die Form Vorrang vor der Funktion hatte
  • Aluminium: Gewählt für Ästhetik und ein kommerziell wirkendes Finish, trotz möglicher Einbußen beim RF-Signal und potenzieller ESD-Probleme

Build-Log

  • Auf Reddit beeindruckte besonders ein Tastaturbeitrag von Mikefive. Er zeigte, dass sich kommerziell anmutende flache ergonomische Tastaturen bauen lassen und das als Hobby zugänglich ist. Daraufhin fiel die Entscheidung, Zeit und Ressourcen in das Projekt zu investieren
  • Das Projekt begann mit Skizzen. Eine einige Monate zuvor erstellte 2D-Skizze wurde genutzt, um zu testen, wie die Komponenten ins Gehäuse passen würden, und um neue Ideen zu integrieren
  • Danach ging es an den furchteinflößenden Schaltplan. Hier wurde nicht experimentiert, sondern eine einfache Tastaturmatrix für die Switches verwendet. Das ist bei MCUs dieser Größe gängige Praxis. Jede Zeile und Spalte wurde mit dem jeweiligen Pinout der MCU verbunden, insgesamt über 11 Pins
  • Nach dem Schaltplan folgte mit Freude das PCB-Layout. Es wurde entschieden, die Seiten per V-Cut zu trennen, damit sich das PCB von Hand auseinanderbrechen lässt. Durch das Zusammenfassen der Seitenteile blieb die Datei sauber und die Fertigungskosten konnten leicht gesenkt werden
  • Die eigentliche Logik wurde rund um den nice!nano-Mikrocontroller aufgebaut. Dieser bringt alle wichtigen Funktionen wie Power-Management und Antenne bereits mit, sodass das Design ohne zusätzliche LEDs, Displays oder Rotary Encoder einfach gehalten werden konnte. Benötigt wurde nur eine Minimal-Konfiguration für Stromversorgung und Kommunikation
  • Das Aluminiumgehäuse zu entwerfen war eine weitere Herausforderung. Die erste Nutzung parametrischer Design-Software erforderte ein Umdenken. Anfangs wurden viele fast fertige Dateien verworfen, weil sie beim Anpassen von Maßen durch eine falsche Änderungsreihenfolge scheinbar zufällig kaputtgingen
  • Erst nach rund 100 Gehäuseversionen wurde die finale Version erreicht. Etwas zu modellieren, das später physisch existieren würde, wirkte sehr motivierend
  • Später wurde klar, dass das Design für CNC-Bearbeitung optimiert werden musste. Das bedeutete, geschlossene Überhänge oder Funktionen zu entfernen, die ein Bohrer physisch nicht erreichen kann. Auch scharfe Ecken, die sich mit einem runden Bohrer nicht schneiden lassen, mussten beseitigt werden
  • Die Arbeit an den Custom-Keycaps begann direkt nach Abschluss des Builds. Die Standard-Keycaps reichten weder bei den für PG1316-Switches nötigen individuellen Toleranzen noch beim Klangprofil aus. Recherchen zeigten, dass MJF-/SLS-Druck mit kleinen Toleranzen umgehen kann
  • Zum Zeitpunkt des Schreibens sind die Keycaps noch in Arbeit, und verschiedene Passformen und Größen werden getestet. Da kein eigener 3D-Drucker vorhanden ist, mussten zur Kostensenkung alle Varianten auf einmal entworfen werden

Montage

  • Für die Montage wurde die Küche als Arbeitsplatz genutzt
  • Die übliche Produktion von Carbonaras wurde eingestellt und durch die Produktion von Keyboarnaras ersetzt
    • Daran erkennt man, dass dieser Text nicht von einer KI geschrieben wurde
  • Werkzeuge
    • Bismutbasierte und bleifreie Niedrigtemperatur-Lötpaste
    • Wasserlösliches No-Clean-Flux
    • Miniware 50x50mm Hotplate
    • Isopropylalkohol zum Reinigen
    • Standard-Lötwerkzeug
    • Multimeter

Herausforderungen

  • Während des Builds stachen zwei Herausforderungen besonders hervor: Löten und Reinigen
  • Beim Löten von 1 mm dicken PCB-Platinen auf einer Hotplate kam es zu Verzug. Eine verzogene Oberfläche lässt sich nur schwer gleichmäßig erhitzen. Bei jedem Lötversuch mussten Oberflächenkontakt, Reflow-Temperatur, Temperaturanstiegsprofil, Vermeidung von Überhitzung, korrekte Switch-Ausrichtung, das Aufspüren von Lötkügelchen mit Flux und der Schutz vor Verbrennungen gleichzeitig überwacht werden. Die Hände waren also voll
    • Es wurde zwar eine riesige SMD-Schablone mit Rahmen bestellt, aber am besten funktionierte es, ungefähr dreimal so viel Paste wie mit der Schablone von Hand aufzutragen, um gute Verbindungen an den Switches sicherzustellen
  • Die zweite Herausforderung war die Reinigung. Selbst „No-Clean“-Lötflussmittel musste zur Vermeidung von Oxidation abgewaschen werden. Isopropylalkohol half nicht, und am Ende wurden die Flux-Rückstände mit kochendem Wasser entfernt. Die Spezifikation hätte genauer gelesen werden sollen
    • Das Bismut-Lot war schwierig zu handhaben, und beim Löten spritzten winzige flüssige Lötperlen in alle Richtungen. Selbst perfekte Lötstellen mussten anschließend manuell mit einer Bürste gereinigt werden
    • Die Lösung: Die Switches in Vierergruppen löten, nach jeder Runde reinigen und dann erst weitermachen
    • Das Löten eines 5×6-Switch-Grids dauerte einen ganzen Tag; vermutlich war das zeitweise die ineffizienteste Fertigungsfabrik der EU

Abschließende Bewertung

  • Obwohl vieles hätte schiefgehen können, verlief insgesamt alles reibungslos
  • Die benötigten Teile passten exakt, und der elektronische Schaltplan funktionierte ordnungsgemäß
  • Die Toleranzen stimmten, und auch der Li-Po-Akku explodierte nicht
  • Dank der ZMK-Firmware war auch die Installation der Firmware sehr einfach
  • Alle Fehler, die während des Builds entstanden, ließen sich bei der Montage beheben
  • Tipperlebnis
  • Durch die geringe Höhe der Tastatur bleiben die Handgelenke gerade, was angenehm ist
  • Die Switches mit 32 g Auslösekraft sind für eine Laptop-ähnliche Tastatur eher schwer und sehr klickig
  • Das Tippgefühl ist gut, und die Custom-Keycaps machen den Klang weicher
  • Fazit: Der Build-Prozess war eine hervorragende Lernerfahrung, und das Endprodukt übertraf die Erwartungen
  • Nach all den neu erlernten Fähigkeiten wächst die Vorfreude auf die nächste Version

Fehler (Oopsies)

  • Den Kupferpads der Switches wurden keine Vias hinzugefügt, wodurch die Verbindung zwischen Hotplate und PCB etwas kühler war
  • Weiße Soldermask verwendet, die sich bei Überhitzung rot verfärbt
  • Das nice!nano-PCB-Footprint wurde nicht von Through-Hole auf SMD geändert
  • Lösung: Polyamidband aufkleben und per Hand nachlöten
  • Es hätte einen physischen Reset-Button geben sollen
  • Dieser ist derzeit unter dem Gehäuse versteckt, weshalb ein Reset bei sehr niedrigem Akkustand schwierig ist
  • Das PCB wurde vor dem Löten nicht vorgewärmt
  • Während des Lötens bildeten sich kleine Erhebungen auf der PCB-Oberfläche, vermutlich durch Feuchtigkeit
  • Zu wenig Augenmerk auf Schall- und Vibrationsdämpfung gelegt
  • Mit einer etwas besseren Gehäusekonstruktion wäre die Schallübertragung besser geworden
  • Beim Bestellen des Gehäuses den Anodisierungsprozess nicht klar spezifiziert
  • Nach dem Media Blasting hätte anodisiert werden müssen, um Fingerabdrücke und Oxidation zu verhindern

Verbesserungen für die nächste Version

  • Thumb-Cluster verbessern
  • Besseres ergonomisches Design in Betracht ziehen
  • Stagger-Konfiguration erneut prüfen
  • Physischen Reset-Button hinzufügen
  • Mehr Anpassungsoptionen für das Aluminiumgehäuse hinzufügen
  • Durch PCB-Integration mehr Kontrolle über die Antennenplatzierung gewinnen
  • Die Seiten des Chassis länger gestalten, damit zusätzliche Schaumstofflagen eingelegt werden können
  • Material zum Verschließen der Unterseite hinzufügen, damit sich das PCB nicht frei durchbiegt
  • Praktische Magnet-Snap-Funktion für Reisen ergänzen
  • Größere Krümmung an den Gehäusekanten für weichere Ränder
  • 1x3-LED-Array hinzufügen, um Layer und Befehle anzuzeigen
  • Mit kleineren PG1316M-Switches experimentieren, um neue Layout-Möglichkeiten zu erkunden
  • Weitere Experimente mit Pointing Device und Rotary Encoder

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3 Kommentare

 
canor 2025-03-05

In letzter Zeit scheint sich bei Split-Keyboards der Fokus eher auf Home-Row-Mods als auf Daumen-Cluster zu verlagern, sodass fraglich ist, ob es überhaupt nötig ist, den Daumen-Cluster unbedingt zu verbessern. Wenn man ohnehin an ortholineare Layouts gewöhnt ist, denkt man allerdings schon, dass es schön gewesen wäre, wenn den Homing-Bar-Keycaps etwas mehr Aufmerksamkeit geschenkt worden wäre.
 
qyurila 2025-03-05

Es wird zwar erwähnt, dass vorgefertigte ortholineare Tastaturen verwendet wurden, aber wenn auch vorgefertigte Split-Tastaturen ausprobiert worden wären, hätte dann nicht ein wirklich ergonomisches Design möglich sein können? Das A und O einer Split-Tastatur ist schließlich der Daumen-Cluster..
 
GN⁺ 2025-03-05
Hacker-News-Kommentare
  • Das ist die Tastatur, von der ich mir seit Langem gewünscht habe, dass Apple sie baut. Ich nutze derzeit ein UHK 60, aber wenn ich dieses Produkt kaufen könnte, würde ich wahrscheinlich darauf umsteigen. Besonders wenn es ein Standard-Apple-Tastaturlayout gäbe, müsste ich beim Wechsel zwischen dem UHK und einer MacBook-Tastatur nicht Dinge wie die Pfeiltasten und cmd neu lernen.
  • Bravo! Du hast ein präzises Werkzeug zu einem wirklich reizvollen Werk erhoben. Die große Herausforderung im Design besteht darin, das Gleichgewicht zwischen gnadenloser Effizienz und anziehender Originalität zu finden.
    • Ich habe vor ein paar Jahren ein Let's Split v2 gekauft, aber es noch nicht zusammengebaut. Jetzt scheint die Zeit dafür gekommen zu sein.
  • Nur meine persönliche Meinung, aber ich verstehe Low-Profile-Tastaturen nicht. Ich brauche immer eine Schaumstoff-Handballenauflage, deshalb ist ein normales Profil für mich immer am bequemsten. Mit Auflage ist es zu niedrig, ohne fühlt es sich immer noch zu hoch an.
  • "Ohne Stagger — ich bin nicht gegen Stagger, ich mag nur ordentliche Schmerzrechtecke." [sic]
    • Ein wirklich passender Tippfehler :)
  • In der nächsten Version solltest du vielleicht eine Trackpad-Integration in Betracht ziehen.
    • Der Wechsel zur Maus und zurück ist so mühsam, dass Menschen von Interfaces besessen werden, die nur mit der Tastatur bedient werden.
    • Ich habe ein Trackpad mit Klettband in der Mitte meiner Kinesis Advantage befestigt. Jetzt kann ich die Maus mit beiden Händen bedienen und das Pad mit Fingern oder Daumen erreichen, ohne die Tasten zu verlassen. Diese Bewegung unterscheidet sich kaum vom Tippen auf der Tastatur.
    • Bei einer Split-Tastatur bräuchte man allerdings auf jeder Seite ein Trackpad, und in einer leicht verfügbaren Größe gibt es so etwas nicht. Hm.
  • Großartiger Artikel und wunderschöne Designentscheidungen. Wirklich erstaunliche Arbeit! Als weiterer Datenpunkt für den Markt: Wenn das auf den Markt käme, würde ich gerne einen Premiumpreis zahlen.
  • Eine fantastisch schöne Tastatur!
    • Tastaturen sind ein großartiges Hobbyprojekt. Der Umfang ist relativ klein, aber innerhalb dieses Rahmens stößt man auf viele interessante Themen und Herausforderungen. Und man kann auswählen, womit man sich beschäftigen will: kabellos oder kabelgebunden, Löten oder Handverdrahtung, Custom Firmware oder ZMK/QMK, Split oder traditionell usw.
  • Das Grid-Layout lässt dieses Produkt sehr futuristisch aussehen, wie aus einer Animation [1]. Sieht sehr cool aus, aber als jemand, der nur staggered Layouts benutzt hat, frage ich mich, wie lange die Umgewöhnung dauert.
  • OP, Glückwunsch zum Produkt und zur investierten Arbeit. Es gibt nichts Besseres als Prototyping und Bauen.
    • Wenn du dir andere Split-Mechanical-Keyboards ansehen willst, schau dir diese an:
    • ZSA Voyager
    • Moergo Glove 80
  • Großartiger Artikel.
    • Bei etwas so Dünnem sind Lötprobleme nicht überraschend. Die Standardmethode, das zu handhaben, besteht darin, alles auf einmal auf einer Hot Plate zu löten (Reflow-Löten).
    • https://www.youtube.com/watch?v=QarizoUnRfk