Eine ultradünne Visitenkarte führt FLIP-Fluidsimulation aus

 (github.com/Nicholas-L-Johnson)
2 Punkte von GN⁺ 2025-08-09 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Das flip-card-Projekt ist ein Open-Source-Hardwareprojekt, das FLIP (Fluid-Implicit-Particle)-Simulation auf einer ultrakompakten Visitenkarte ausführt
  • PCB-Design-Dateien und die Simulationslogik sind direkt enthalten, wodurch Referenzierung und Weiterverwendung leicht möglich sind
  • Durch einen WASM-Simulator ist Debugging der Simulation auch ohne echte Hardware möglich
  • Wiederaufladbare Batterie und USB-C-Port sowie weitere kreative Designideen wurden umgesetzt
  • Es wurde auf Basis der neuesten Algorithmen und Referenzprojekte bekannter Forschender wie Matthias Müller entwickelt

Übersicht zum flip-card-Projekt

  • flip-card integriert den Fluidsimulationsalgorithmus in eine ultradünne, visitenkartengroße Leiterplatte und ist ein Open-Source-Hardwareprojekt, das ihn tatsächlich ausführt
  • Dieses Projekt ist vom fluid simulation pendant-Projekt von mitxela inspiriert und zeichnet sich dadurch aus, dass man eine intuitive und visuelle Fluidbewegung direkt auf einer Karte beobachten kann

Wichtige Dateien und Struktur

  • Die PCB-Design-Dateien befinden sich im Ordner kicad-pcb
  • Die auf FLIP basierende Fluidsimulationslogik liegt als eigenständige Rust-Crate im Ordner fluid_sim_crate und ist auf den neuesten Methoden von Matthias Müllers Forschung und den in Ten Minute Physics vorgestellten Verfahren implementiert
  • Im Ordner flip-card_firmware ist die Firmwareimplementierung auf Basis des RP2350-Chips enthalten

Funktionen und Merkmale

  • Integrierter wiederaufladbarer Akku: Unter Bezug auf das tiny touch lcd-Projekt von cnlohr wurde ein USB-C-Port am Boardrand ergänzt, um die praktische Nutzbarkeit zu erhöhen
  • WASM-Simulator: Das WebAssembly-Tool im Ordner sim_display erlaubt Simulations-Debugging auch in PC- und Web-Umgebungen ohne Hardware
  • Eine detaillierte Beschreibung jedes Ordners findet sich in den jeweiligen README-Dateien

Weitere Informationen

  • flip-card ist gut geeignet als Lern- und Referenzprojekt für moderne Embedded-Technologien wie die Implementierung von Flüssigkeitssimulationen auf Chips, Hardware-Schaltungsdesign, WebAssembly-basiertes Simulations-Debugging und das Design wiederaufladbarer Boards
  • Es ist ein Projekt, das in der Open-Source-Community als Referenzfall und als Quelle für Konstruktions-Know-how geschätzt wird

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2025-08-09
Hacker News Kommentar

  • Der Vorteil, eine visitenkartengroße leere Kammer mit etwas Wasser zu füllen, ist, dass man realistischere Fluidbewegungen umsetzen kann, es ist günstig, leicht zu bauen und das Debugging ist unkompliziert.
    Als Nachteil gibt es das Risiko, dass der Po nass wird, wenn man sitzt, und bei schwierigen, herausfordernden Aufgaben ist das Erfolgserlebnis geringer.

    • Im Visitenkartenformat werden die Flüssigkeitsbewegungen einfach zu schnell.

  • Der USB-C-Port am Ende der Platine wirkt richtig cool; ich glaube, sobald Leute merken, dass man einen USB-C-Port ohne zusätzliche Teile und ohne Löten auf ein Board setzen kann, wird es künftig deutlich mehr solcher Versuche geben.

  • Die Karte ist wirklich cool, aber als Give-away ist sie wohl ziemlich teuer.
    Ich habe einmal jemanden getroffen, der solche Hardware-Visitenkarten gemacht hat. Ich erinnere mich nicht mehr genau, aber es war nicht annähernd so beeindruckend.
    Seine Karte war schon stark verkratzt, und danach wollte er sie zurückhaben, was etwas seltsam wirkte.

    • Ich würde sie nicht jedem geben, aber der Empfänger wird sie wahrscheinlich ein Leben lang nicht vergessen.
      Sie wird bestimmt im Schubladenschacht des Schreibtischs landen, und man wird daran immer wieder herumspielen; irgendwann lernt man dann wohl automatisch seine E-Mail-Adresse oder LinkedIn auswendig.
    • Solche Hardware-Visitenkarten werden meist als Portfolio-Projekt genutzt.
      Sie treiben viel Traffic auf eine Website, und wenn man Freelancer ist oder sich gerade auf Jobs bewirbt, produziert man oft nur eine kleine Menge und gibt sie nur bei passenden potenziellen Kunden oder Bewerbungsgelegenheiten raus.
    • Wenn jemand um die Karte bittet, ist sie kein Visitenkarte, sondern einfach nur ein Spielzeug.
    • Manche Leute brauchen so eine Visitenkarte vielleicht gar nicht.
      Wer sich bewirbt, kann dieses Projekt auch schon nur im Blogpost oder mit einem Link im Lebenslauf/auf der Website verlinken und damit einen starken Eindruck hinterlassen.
    • Ich hatte gehofft, es gäbe noch einen QR-Code-Anzeigemodus oder eine Taste.

  • Wenn du dich fragst, wie der Schaltplan oder das PCB-Layout genau aussieht, kannst du es direkt im Online-Viewer sehen.
    Eine Frage an den Kartenhersteller (phirks?) wäre, ob er bereits darüber nachgedacht hat, mehr Interaktionen oder Textausgaben über die LED-Matrix zu ermöglichen.
    Mit einem Touch-Button wäre auf der BOM (Stückliste) fast ohne Mehrkosten eine Steuerung möglich.
    Natürlich ist es auch im jetzigen Zustand schon echt cool.

    • Ich hatte bereits überlegt, über den Beschleunigungssensor ein Tetris-ähnliches Spiel einzubauen.
      Ich plane das wahrscheinlich erst einmal zu machen, sobald ich meinen Job hinter mir habe.
      Den Code für die Ziffernanzeige habe ich sowieso schon komplett geschrieben, aber noch nicht genutzt.
      Text wirkt nicht so gut; für gute Lesbarkeit braucht man mehr Platz als gedacht, und bei so großem Abstand zwischen den LEDs sehen kleine Pixel-Schriften einfach nicht gut aus.
      Scrollender Text wäre nicht schlecht, aber ich habe mich noch nicht so weit damit beschäftigt.
      Ich habe versucht, QR-Codes anzuzeigen, aber das Scannen funktionierte nicht gut.
      Ich habe den Grundsatz, dass ich keine Tasten verwende; wenn sich dafür der Klick- und Doppelklick des Beschleunigungssensors nutzen ließe, würde ich das genauer überlegen.
      Es wäre cool, wenn alle forken, beitragen und Issues aufmachen würden. Ich würde mich dann auch um die Wartung kümmern.

  • In China werden schon seit langem Produkte wie eine „digital hourglass“ auf diese Art verkauft.
    Für den Acorn Archimedes gab es ein komplettes Spiel namens Cataclysm mit genau diesem Konzept; man kann es im YouTube-Video sehen.
    Es wurde sogar für die Xbox 360 remastered, und ich erinnere mich, dass es damals für die damalige Hardware schon sehr beeindruckend war.

    • Es ist echt ein cooles, nostalgisches Fluid-Simulationsspiel.
      In Oxygen Not Included werden verschiedene Flüssigkeiten und Gase simuliert, inklusive Sandboxes und Debug-Tools.
      Mir gefällt besonders, wie man die Wechselwirkung verschiedener Materialien wie auf einer Zeichnung darstellen kann.
      Es gibt ein Gameplay-Video.
    • Ich frage mich, ob es auch so etwas wie eine Digital Disco Ball gibt.

  • Wenn dir dieses Projekt gefällt, kann ich unbedingt fluid simulation pendant von mitxela empfehlen.
    Seine Arbeiten sind immer wieder erstaunlich, lehrreich und gleichzeitig Spaß machend.
    Er teilt alles großzügig, sowohl Videos als auch Texte in hoher Qualität, und hat dabei eine gute Stimme – ich bin begeistert.
    Ich wünsche mir, dass es mehr von solchen Leuten gibt.
    Ich kann nur empfehlen, seine Videos und Artikel anzuschauen.

    • Ein rundes Design passt besser zu Fluid-Simulationen.
    • Das Design gefällt mir sehr.
      Allerdings ist der Preis von 1200 Pfund schon etwas schmerzhaft.

  • Das Design ist ästhetisch schön.
    Ich finde persönlich, dass die überlappenden Silkscreen-Layer sichtbar sind; es wäre schön, diesen Bereich aufzuräumen oder die Designatoren (Bauteilbezeichnungen) komplett zu entfernen.
    Die Schriftart auf der Rückseite könnte verspielter sein; das wäre eine Frage des Geschmacks.
    Insgesamt ist das Projekt sehr sauber umgesetzt.
    Ich arbeite gerade viel mit RP2350-LEDs; ich frage mich, ob ich diesen Code auch auf mein gerade entworfenes Pendant übertragen könnte.

  • Eine kleine Exkursion vom Thema: Ich frage mich, wo man mit dem Programmieren von Physiksimulationen anfangen sollte.
    Vor ein paar Jahren habe ich mir das Projekt taichi_mpm angesehen; obwohl es in C++ nur 88 Zeilen hat, kam es mir trotzdem extrem schwer vor.
    Bei Compilern oder Datenbanken habe ich schon einfache Implementierungen gebaut, aber bei Physiksimulationen fühle ich mich gerade wie ein absolutes Blatt.

    • Ein guter Start ist, zuerst auf „numerical methods“ und „computational physics“ zu schauen.
      Das Feld der Physiksimulation ist riesig; die Methoden für Fluid-Simulation und Planetenbahn-Berechnung sind sehr unterschiedlich.
      Grundsätzlich ist es aber gemeinsam, dass man Variablen numerisch über Differentialgleichungen und lineare Algebra integriert.
      Am einfachsten ist zum Beispiel die Euler-Methode, bei der pro Zeitschritt die berechnete Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position aktualisiert werden; wegen des großen Fehlers kommen in der Praxis oft höherwertige Methoden wie Runge-Kutta zum Einsatz.
      Wenn ein physikalisches System eine Eigenschaft erhalten muss (z. B. Energieerhaltung), gibt es dafür numerische Verfahren.
      Außerdem gibt es große Unterschiede zwischen Partikelsimulation und Gitter-Simulation, deshalb ist diese Frage eng mit dem Kern der Physik verknüpft.
      Er schließt mit dem klassischen Satz, dass alles physikalisch ist.
    • Die Rigid-Body-Simulation ist viel einfacher.
      Die SIGGRAPH 2001-Unterlagen zur Rigid-Body-Simulation sind zwar etwas anspruchsvoll, aber man bekommt einen kompletten Überblick von der mathematischen Intuition bis zum Gesamtprozess.
    • Tutorials auf absichtlich leistungsschwächeren Game-Plattformen wie pico-8 sind enorm hilfreich.
      Wenn man zum Beispiel einen simplen Physik-Simulator wie Mario programmiert, der pro Frame die x/y-Position und dx/dy (Geschwindigkeit) aktualisiert, bekommt man ein gutes Grundgefühl.
      Wenn der Spieler die Sprungtaste drückt, geht der Status auf „jump“ mit dy=1, und dy wird pro Frame mit 0,9 multipliziert.
      Fällt dy auf 0 oder darunter, wechselt der Zustand auf „falling“, danach wird dy dann mit 1,1 multipliziert, bis die Endgeschwindigkeit erreicht ist.
      Mit dieser Basis kann man einfache Effekte der Art von „falling sand“ relativ leicht umsetzen.
    • Physiksimulationen sind in der Regel auf Teilchen oder auf der Integration von Differentialgleichungen basiert.
      In der Praxis treffen sich beide in der Diskretisierung (discretization) und numerischen Berechnung.
      Das Buch "Numerical Recipes" ist die Bibel, die jeder Physiker liest; "Computer Simulation of Liquids" (Allen) ist auch für den Einstieg okay.
      In diesem Kontext geht es um Felder, die echte physikalische Genauigkeit anstreben. Für Spielegestaltung reichen häufig Heuristiken aus, die nur so wirken, als würden sie reale Physik nachbilden.
    • Für den Bereich der Statistischen Mechanik empfehle ich den Coursera-Kurs zur Statistischen Mechanik.
      Er enthält sehr viele Python-Beispiele.
      Auch das tenMinutePhysics-Video eignet sich gut als Einstieg.

  • Ein aktuelles Beispiel aus dem Jahr 2009 ist hier zu sehen.

  • Ich würde gern mehr über die Fertigungsmethode wissen; ich vermute, dass die Surface-Mount-Montage mit einem externen Dienstleister gemacht wurde.

    • Die Herstellung von Elektronik ist heute günstiger und einfacher, als man denkt.
      Schaltplan und Layout werden mit KiCAD, einem Open-Source-Tool, entworfen. Ich habe das Gefühl, dass die PCB vermutlich bei einem internationalen PCB-Hersteller bestellt wurde, und diese Komplexität ist damit problemlos machbar.
      Für ein paar hundert Dollar inklusive Versand ist es innerhalb von etwa einem Monat machbar.
      Für eine manuelle SMD-Montage (Surface Mount Device) müsste man Lötpaste auftragen, die Bauteile auflegen und anschließend alles erhitzen, um zu löten. Bei so vielen LEDs ist das von Hand sehr umständlich.
    • Ich habe tatsächlich mit einer Montagefirma zusammengearbeitet (es gibt eine Centroid-Datei, die die Bauteilpositionen angibt), aber selbst diese SMD-Montage ist überraschend auch manuell möglich.
      Tatsächlich fühlt sich diese Methode manchmal sogar leichter an als Through-hole, weil man die Platine nicht ständig wenden muss.
      Mit 99,9 % Wahrscheinlichkeit wurde das aber doch bei Anbietern wie JLC oder PCBWay hergestellt.
    • Solche Leiterplatten lassen sich bei JLCPCB schon für wenige Dollar in kleinen Stückzahlen fertigen.
      Für dieses Produkt wirken die LEDs aber hochwertig, und einzelne Bauteile können teuer sein.
    • Mich interessiert, wie die LEDs so präzise angeordnet wurden.
      Ob das über einen Silikon-ähnlichen Raster-Guide erfolgte oder ob eine Pick-and-Place-Roboteranlage die Platzierung automatisch mit hoher Präzision übernommen hat.