Como fabricar circuitos impresos con una impresora 3d


Posiblemente  la primera vez que piense en adquirir una impresora 3D, es probable que piense que únicamente tienen  el propósito de generar piezas en 3d,pero lo cierto es que son maquinas polivalentes, que como vamos a ver, gracias a que son capazes de posicionarse en el espacio en los tres ejes ,  la verdad es   que cualquier impresora 3D puede imprimir placas de circuitos impresos y hacer muchas otras tareas.  

Tener en efecto una impresora 3D ofrece una infinidad de posibilidades, eso sin duda. De hecho es muy común usarla no solo para imprimir piezas tridimensionales, sino también montarle otros cabezales como un láser o una herramienta como una pequeña Dremel para hacer algún gravado. Otro uso bastante interesantes es para crear placas PCB usando la impresora 3D pues simplemente con ponerle un rotulador indeleble en lugar del fusor, podemos pintar las pistas sobre una placa PCB para luego seguir con el proceso del atacado químico.
Además, este proceso es ideal ya que hay que hacer una modificación muy sencilla a la impresora ( ya ue es reversible  )  y es algo que éste tipo de máquinas puede hacer con mucho detalle sin añadir presión mecánica a la estructura.
A continuación os dejo un vídeo sobre cómo se realiza todo el proceso, así como el resultado.

Comienzo del proceso

En efecto como vamos a ver , si está interesado en convertir su impresora en un trazador para PCB, podemos lograrlo  si bien cada impresora y software de rebanado son ligeramente diferentes, por lo que es probable que los componentes de montaje requieran un poco de pensamiento creativo para que funcione en su propia configuración.

Ya  que se supone tenemos la impresora 3d montada , calibrada y en funcionamiento ,  todo empieza con adaptar  rotuladores permanentes con punta que puede encontrar en cualquier papelería . Lo ideal  es  que se sean de calidad   (por ejemplo los modelos lumicolor STAEDTLER ) con  un ancho de punta establecido de alrededor de 0.4 mm . La razón de usar estos  marcadores es que estos modelos   pueden resistir sobre  un trozo de placa  de cobre la acción del cloruro férrico que puede utilizar para atacar las partes no impresas. 

Una vez consiga el marcado la siguiente parte es averiguar cómo montar el lápiz en la máquina.La idea es  concentrarse en usar los  tornillos que fijan el ensamblaje del extrusor al sensor de fuerza incluido en el carro del extrusor de la impresora.

Algunos puntos importantes que , influyen  en todo el diseño es  la cantidad de fuerza que se aplicaría a la punta de la pluma. La montura necesitaba un movimiento vertical para que la punta de la pluma no solo se aplastara por la fuerza de la cama presionando sobre ella, (así como el espacio de maniobra que tiene  el bolígrafo en su montura). Si el lápiz tiene una pequeña cantidad de oscilación angular o en el eje X o Y, entonces las líneas dibujadas serán menos precisas ya que el diseño se traza, limitando la precisión final de la herramienta.

La solución puede venir  con un riel lineal en miniatura que se mecanice con precisión hasta el punto en el que no se puede detectar ninguna oscilación del riel y es lo suficientemente suave como para que el peso del soporte para el marcado  lo baje por su propio peso, sin embargo, siempre hay alternativas, pues  una búsqueda rápida de “Riel lineal en miniatura” en banggood  basatara , si bien es un poco largo así que necesitara cortarlo (aparte de eso, las dimensiones del riel parecen un candidato razonable para el diseño)

Asimismo es necesario  diseñar el soporte del marcador en 3D   para sujetarlo con un ajuste perfecto cuando se le presiona, con los orificios adecuados para los tornillos para montarlo en el riel lineal y luego posteriormente en el soporte de montaje.( atención cuidado con  el ensamblaje del extrusor sin usar pues de  desconectarlo provocara el apagado de la máquina con errores de sensor  y además, una de las mejores maneras de acortar la vida útil de los conectores eléctricos es hacer y romper las conexiones una y otra vez).

Engañar a su impresora 3D  para usarla como plotter

A estas alturas, tenemos un bolígrafo pegado a la   impresora 3D  de modo que se hace necesario  averiguar exactamente cómo se va ” a engañar a la máquina”  para usarla como plotter

Una  primera idea puede venir con diseñar  el pcb como  un modelo 3D y hacerlo de una o dos capas de grosor., de esa manera, cuando la máquina intente imprimir la pieza, en realidad hace que el lápiz trace toda el área de superficie que se haya diseñado. Sin embargo, con esta idea hay un pequeño problema , ya que con la configuración de corte estándar, el extrusor simplemente se mueve sobre los huecos, pero con el lápiz en su lugar, dejará una línea que rastrea estos movimientos. 

Revisando  la configuración de la cortadora ( sliccer) , existe  una función de elevación Z utilizada para minimizar el extrusado para los  fugas. Si se establece el valor en un valor lo suficientemente alto como para que la punta del lápiz se elimine de la superficie de la parte donde hay “espacios” es suficiente ,Asimismo al hacer propio perfil de corte para el plotter, también es interesante ajustar todos los ajustes de temperatura en la extrusora y la cama caliente a temperatura ambiente,ya que no es necesario calentar en este proceso. Por ultimo  es necesario cambiar  el diámetro de la boquilla a 0,3 en la configuración para que coincida mejor con el diámetro de la punta del lápiz. ( se debe seleccionar  un valor un poco más pequeño para garantizar que haya  superposición en las líneas dibujadas en grandes áreas de relleno (esEs posible que esto genere un problema en el que la línea de tinta nueva se redisuelva y dañe parte de la línea anterior, pero es difícil que ocurra)

Con los perfiles de rebanado establecidos,  para resumir los ajustes  importantes:

> LIFT Z (configurado como 5mm +) 

> Temperaturas bajas (de lo contrario, usted calentará su cama y la extrusora por nada) 

> Cambie el diámetro de la boquilla a su criterio (menor valor, mayor resolución de trazado … hasta un punto)

Posicionamiento de su placa 

La posición de su trama es bastante importante cuando usa su plotter  pues necesitamos saber dónde va a comenzar la máquina a dibujar nuestra trama de modo que coloquemos  nuestra placa  con revestimiento de cobre en esa posición. 

Para ello puede seguir unos sencillos pasos:

  1. Haga un cuadrado del mismo tamaño (o un poco más grande) que su  placa
  2.  Elija una ubicación para él en su software de corte, si tiene una cuadrícula que le ayude a usar coordenadas x / y fijas
  3. Coloque el cuadrado en la cama de impresión (puede que quiera cubrirlo con papel o cinta adhesiva cuando haga esto)
  4. Coloque y asegure su tablero revestido de cobre a la cama de impresión usando el cuadrado trazado como guía
  5. Coloque su trama verdadera en la misma posición que su trama de guía cuadrada
  6. Esperemos  que lo hayas hecho bien y comiences a trazar! (Se recomienda realizar pruebas en seco si no está seguro de su precisión)

Traze su PCB

Lo siguiente que debe hacer es solucionar cualquier problema en la configuración de la trama o en el soporte de su pluma, verificando  si hay defectos y, cuando tenga tiempo, intentar ajustar su configuración para eliminarlos.Pero honestamente, si su trama se desprende de la impresora de manera limpia, es posible que desee inspeccionar sus huellas y rellenar los orificios o cortar cualquier cortocircuito en la tinta de la pluma con la mano.

Lo mejor es que una vez que se sintoniza este proceso, es limpio, seguro y relativamente rápido. Por lo general, a los errores les sigue algo de acetona, lana de alambre y, a continuación, la repintación en la cama para otra grieta.

Grabar su PCB

Ahora una vez impreso las pistas toca  el ataque químico , el cual para bien o para mal sigue siendo para aficionados  el cloruro férrico puesto que no es peligroso  y ataca  con bastante precision  y suficientemente  rápido las partes no pintadas 

Esta  tinta resiste muy bien al grabador, pero parece romperse cuando las pistas son  muy delgadas , pero para resolver el problema  hay personas que les gusta retocar  el PCB después de grabar como una forma de pantalla de seda, 

 

En siguiente vídeo se ve todo el proceso completo  ideado por KdogGboii

Via Instructables.com

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Potente plotter con Arduino


 

En el post de hoy vamos a ver  un fantástico proyecto de JuanGg  de  un plotter de pluma capaz de imprimir en hojas de papel A4.

El plotter está diseñado para ser similar al plotter Aritma Amagrap y , para ser tan compacto y robusto como sea posible, así como confiable.

Se controla mediante un Aduino con un blindaje grbl, que acciona los motores x e y, y un solenoide utilizado para levantar o bajar el bolígrafo en respuesta al código g-code generado en inkscape y enviado a través del controlador grbl.

El resultado como podemos ver en el gif animado es realmente espectacular  mas aun sabiendo que  todas las piezas excepto los ejes se  han impreso en una impresora 3d

Para entender como funciona el plotter , el diseño de  la idea general fue dibujada en papel.

Luego, fue diseñado en la computadora con FreeCAD, y después de cuatro versiones y algunos de prueba y error, el diseño final se completó. Algunas funciones se agregaron después de la compilación para algunos agujeros para el cableado, etc.

Dependiendo de su impresora 3D , se pueden perforar algunos agujeros para que los tornillos se ajusten. Se usan grandes tolerancias, por lo que no se requiere lijado.

  • impresora:  P3 Stell
  • resolución:0.3 mm
  • relleno:20%

Todas las piezas impresas importantes se pueden descargar gratuitamente desde thingiverse  para después  imprimir  cada una

Aquellas piezas  que terminan en x1 se necesita una sola pieza y si  termina en x2 debe imprimirse dos veces :

 

Steel_shaft_6mm.stl
Last updated: 08-28-17

 768 9kb

 

Bearing_13x4x5_x4mm.stl
Last updated: 08-28-17

 756 32kb

 

Print_Right_Frame_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 760 254kb

 

Print_Left_Frame_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 755 277kb

 

Alu_Round_Profile_12_mm.stl
Last updated: 08-28-17

 757 9kb

 

Alu_square_profile_8_mm.stl
Last updated: 08-28-17

 752 1kb

 

Print_Paper_guide_b_x2_one_mirrored.stl
Last updated: 08-28-17

 759 30kb

 

Alu_square_profile_10_mm_b.stl
Last updated: 08-28-17

 752 1kb

 

Print_Up-down_lever_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 750 19kb

 

Print_Switch_support_plate_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 751 52kb

 

Print_Pen_lever_x1_.stl
Last updated: 08-28-17

 749 35kb

 

Print_Papper_roller_lever_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 751 17kb

 

Alu_15x2_mm_profile.stl
Last updated: 08-28-17

 748 2kb

 

Print_X_axis_carriage.stl
Last updated: 08-28-17

 756 70kb

 

Print_Papper_roller_end_lever_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 753 11kb

 

Print_Left_Frame_Y_bearing_support_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 749 71kb

 

Alu_square_profile_10_mm.stl
Last updated: 08-28-17

 754 3kb

 

Print_Papper_roller_support_x2.stl
Last updated: 08-28-17

 751 37kb

 

Print_Electronics_support_plate_x1.stl
Last updated: 08-28-17

 Perfiles metálicos:
Para  construir el plotter se e necesitan dos tubos de latón de 6 mm de diámetro de 30 mm de largo, de 0,5 mm de espesor, para actuar como rodamientos entre el carro x y los ejes de acero.

Ademas de los tubos se necesitan  los tornillos (y sus tuercas)siguientes;

  •  1 M4x20 mm
  • 1 M4x40 mm
  • 15 m3x12 mm
  • 4 m3x30 mm
  • 10 M2.5x8mm
  • 8 tornillos de madera 2×10
  • 2 tuercas de mariposa M4 (opcional)

Electrónica:

El corazón del circuito es un  Arduino UNO al que hay conectado 1 escudo CNC arduino (con controladores)

Ademas de un pc para generar y enviar el g-code al plotter se requieren  los siguientes componentes:

  • Circuito de mosfet para accionar el solenoide con el pasador del eje (ejemplo incluido)
  • 1 switch de  parada
  • 1 Power Switch
  • 1 conector de la toma
  • 1 LED rojo
  • Resistencia de 1 470 ohmios
  • Alambres asorted
  • Cable USB

Actuadores y demás elementos :

La maquina solo tiene dos ejes en cuya intersección se colocara el soporte para el elemento que se use para pintar

Por tanto se requieren  :

  • 2 motores paso a paso NEMA 17 x 35 mm.
  • 1 solenoide con resorte de 12 v (puede usarse alguno de una impresora antigua)
  •  Miscelaneos:
    •   Rodillos de papel de una impresora antigua (también puede imprimirlos usted mismo),
    • Lija papel para pegar en el alumno de 12 mm.
    • 4 rodamientos de bolas 4mmID 13mmOD 5mm de espesor
    • Tubo de rociado de calor
    • Lazos de cable
    • Correa y polea de 6 mm de ancho
    • 6 x 12 mm de muelle

 

Como vemos es muy completa la lista de materiales no impresos ( tornillos, varillas…) en las instrucciones, pero  de todas formas, aunque esta diseñado para esas formas y materiales, no creemos que hubiera ningún problema en usar varillas de latón o perfiles de madera, por ejemplo. Todo se puede conseguir en una tienda de bricolaje o en internet y si no, se podría hacer alguna ” chapucilla” y adaptarlo