KiCad
KiCad ist ein kostenloses, quelloffenes Programmpaket zum Entwerfen von elektronischen Schaltungen und den dazugehörigen Platinen. Es begleitet den ganzen Weg vom ersten Schaltplan bis zu den Dateien, die eine Fabrik zur Fertigung braucht.
In fast jedem elektronischen Gerät steckt eine grüne oder blaue Platte mit Bauteilen darauf. Diese Platte heißt Platine, und die feinen Linien darauf sind Leiterbahnen, also die Verbindungen zwischen den Bauteilen. Bevor so eine Platine hergestellt werden kann, muss jemand sie am Computer entwerfen. KiCad ist ein Programmpaket genau für diese Aufgabe. Man zeichnet damit zuerst die Schaltung als Diagramm und ordnet danach die Bauteile auf der Platine an. Am Ende erzeugt KiCad die Dateien, mit denen eine Fabrik die Platine tatsächlich fertigen kann. Das Programm ist kostenlos und sein Quellcode, also der Bauplan der Software selbst, ist öffentlich einsehbar.
Gratis-Software in einer teuren Branche
Professionelle Programme für Platinenentwurf kosten traditionell viel Geld. Für einzelne Lizenzen werden je nach Anbieter mehrere tausend Euro pro Jahr verlangt. Für Konzerne ist das eine Nebensache, für Schulen, Start-ups und Bastler aber eine echte Hürde. KiCad senkt diese Hürde auf null.
Das hat die Elektronikszene verändert. Wer heute ein eigenes Messgerät, einen Roboter oder ein Gerät für das Internet der Dinge baut, kann sofort loslegen. Viele Open-Hardware-Projekte veröffentlichen ihre Entwürfe direkt als KiCad-Dateien. Andere können sie dann herunterladen, verändern und selbst fertigen lassen, ohne vorher Software kaufen zu müssen.
Wichtig ist die Abgrenzung: KiCad ist kein Simulationsprogramm für ganze Systeme und kein Werkzeug zum Entwerfen von Computerchips. Es geht um die Ebene der Platine, nicht um das Innere eines Mikrochips. Chipentwurf ist ein eigenes Feld mit eigener, sehr teurer Software.
Vom Schaltplan zur Fertigungsdatei
Der Entwurf läuft in zwei Hauptschritten ab. Zuerst öffnet man den Schaltplan-Editor und zeichnet, welche Bauteile es gibt und wie sie logisch verbunden sind. Die Anordnung auf dem Papier spielt hier noch keine Rolle. Es zählt nur, was mit was verbunden ist.
Danach übernimmt der Platinen-Editor. Jedem Bauteil aus dem Schaltplan ist ein sogenannter Footprint zugeordnet, also das Muster aus Lötflächen, das das echte Bauteil auf der Platine belegt. Man schiebt diese Bauteile an ihre Plätze und zieht die Leiterbahnen. KiCad überwacht dabei ständig, ob der Schaltplan noch eingehalten wird. Wenn eine Verbindung fehlt oder zwei Bahnen sich zu nah kommen, zeigt eine Prüfung den Fehler an.
Zum Schluss exportiert das Programm Fertigungsdaten. Das übliche Format heißt Gerber und beschreibt jede Kupfer- und Beschriftungsebene einzeln. Diese Dateien lädt man bei einem Platinenhersteller hoch, oft in China oder Europa. Eine einfache Platine kostet so nur wenige Euro und ist in etwa zwei Wochen im Briefkasten. Ein Blick in drei Dimensionen ist ebenfalls möglich, denn KiCad kann die fertige Platine als 3D-Modell anzeigen.
Wer damit arbeitet
Am sichtbarsten ist KiCad in der Maker-Szene. Wer Bauanleitungen für Elektronikprojekte auf Plattformen wie GitHub durchsucht, stößt regelmäßig auf KiCad-Projektdateien. Auch Universitäten und Technikkurse setzen das Programm ein, weil jeder Schüler es zu Hause installieren kann.
Zugleich ist KiCad längst kein reines Hobbywerkzeug mehr. Das Projekt entstand 1992 und wird seit Jahren vom Forschungszentrum CERN in Genf unterstützt, das Software für seine eigenen Messgeräte braucht. Firmen wie Google haben Geld beigesteuert. Kleinere Elektronikfirmen nutzen es heute für Serienprodukte.
In Tech-News taucht der Name meist in zwei Zusammenhängen auf. Erstens bei neuen Versionen, die Funktionen aus den teuren Konkurrenzprogrammen nachliefern. Zweitens in der Debatte um offene Hardware, wo KiCad als Beispiel dafür gilt, dass freie Software auch in der Industrie ernst genommen wird.