Cómo fabricar una PCB usando impresión 3D y cinta de cobre


Si alguna vez has querido fabricar tus propias placas de circuito impreso sin lidiar con productos químicos o procesos complejos, el método que te voy a contar puede interesarte. Se trata de combinar una impresora 3D con cinta de cobre conductora para obtener PCBs funcionales, con formas personalizadas y sin necesidad de taladrar después. A continuación te explico todo el proceso paso a paso, desde el diseño electrónico hasta el montaje final.

El método en resumen

La idea es sencilla: en lugar de grabar cobre sobre una baquelita, imprimimos en 3D una estructura plástica que hace de sustrato. Sobre ella, aplicamos el cobre autoadhesivo (comercialmente se vende en forma de cinta o en planchas de cobre) siguiendo los recorridos de las pistas. Los taladros para los componentes se diseñan directamente en el modelo 3D, y los cruces de pistas se resuelven con pequeños puentes de cable. El resultado es una placa de una sola cara, con buena conductividad y sin necesidad de vías.

Diseño electrónico en EasyEDA

El punto de partida es el diseño del circuito en EasyEDA. Aquí hay que tener en cuenta que trabajaremos con una sola capa, por lo que conviene configurar las reglas de diseño con unos valores específicos. Para el ancho de pista usaremos 2,5 mm como valor preferido, con un mínimo de 2 mm. El espaciado entre pistas debe ser de al menos 1,5 mm para evitar cortos accidentales. Las vías se deshabilitan por completo, tanto en diámetro como en taladro, ya que no las vamos a usar.

Es importante rutear manualmente, forzando todo en la capa inferior (BottomLayer). Si hay cruces inevitables, podemos utilizar resistencias de 0 o pequeños jumpers que luego implementaremos físicamente con cable. Al finalizar, exportamos la capa de cobre como imagen o archivo DXF a escala 1:1, y también generamos la lista de taladros para tener las posiciones exactas.

En resumen esta es la configuración de reglas de diseño para EasyEda:

ParámetroValorMotivo
Track Width2.5 mm (preferido) / 2.0 mm (mínimo)Ancho suficiente para cinta de cobre
Clearance1.5 mmSeparación entre pistas para evitar cortos
Via Diameter0 mm (o el mínimo admitido)No se usan vías (se reemplazan por puentes)
Via Drill Diameter0 mm ( o el mínimo admitido)No se usan vías
Routing LayersSolo BottomLayerDiseño de una sola cara
Permitir víasNOForzar diseño sin vías

Nota : ciertamente EasyEDA por defecto no permite una sola capa de PCB, pero siempre intentara el autoroute minimizar el numero de capas por lo que si es posible usara una sola capa. además por supuesto también podemos probar a hacer el ruteo manual. Por otro lado , también seria factible mediante este método fabricar PCB de doble cara siempre que el lado de los componentes se puedan disponer estos

Diseño del modelo 3D

Con la referencia del layout pasamos al modelado 3D, por ejemplo en Fusion 360 o SolidWorks. Creamos una base de 2 mm de espesor que será el cuerpo de la placa. Sobre ella, dibujamos los canales que seguirán las pistas, con una profundidad de 0,5 mm. El ancho de estos canales debe ser ligeramente mayor que el de la cinta, así que si usamos cinta de 2,5 mm, haremos canales de 2,7 mm.

Los taladros para los componentes se modelan directamente como cilindros que atraviesan toda la base. Los diámetros dependen del componente: para resistencias y diodos usaremos 0,9-1,0 mm; para condensadores electrolíticos y pines de cabecera, entre 1,0 y 1,2 mm; y para terminales de tornillo o conectores grandes, hasta 2,0 mm.

En cada taladro también diseñamos un área hundida que actuará como pad. Se trata de un círculo de 3 mm de diámetro con una profundidad de 0,5 mm, concéntrico con el taladro. El canal de la pista debe conectar con el borde de este pad para que la cinta llegue hasta allí sin escalones.

Para los cruces de pistas que no se pudieron resolver en el diseño, modelamos puentes integrados. La opción más práctica es crear dos taladros pequeños de 0,8 mm separados entre 5 y 10 mm, unidos por un canal superficial de 0,5 mm de profundidad. Por ahí pasaremos un cable de cobre estañado que soldaremos en ambos extremos.

Resumen estructura de la placa (parámetros en CAD)

ElementoDimensiónFunción
Base estructural2.0 mm de espesorRigidez y soporte
Canales para pistas0.5 mm profundidadGuiar y alojar la cinta de cobre
Ancho de canalTrack Width + 0.2 mmHolgura para la cinta
Pared entre canales1.5 mm (Clearance)Aislamiento entre pistas

Resumen taladros para componentes (THT)

ComponenteDiámetro de taladro
Resistencias, diodos0.9 – 1.0 mm
Condensadores electrolíticos0.8 – 1.2 mm
ICs DIP, header pins1.0 – 1.2 mm
Terminales de tornillo1.5 – 2.0 mm

Todos los taladros deben atravesar completamente la base (2.0 mm)

Resumen pads para soldadura

  • Área hundida: 3.0 mm de diámetro, 0.5 mm de profundidad
  • Taladro central: según componente
  • Conexión: El canal de pista debe conectar con el borde del pad

Impresión 3D de la placa

A la hora de imprimir, elegimos un filamento aislante como PLA, PETG o ABS. Es recomendable usar una altura de capa de 0,12 a 0,16 mm para que los taladros y canales queden bien definidos. La orientación debe ser con los canales hacia arriba, y no serán necesarios soportes si los taladros son verticales. Tras la impresión, verificamos que todos los taladros estén abiertos y limpiamos los canales de posibles rebabas con una lija fina o un cúter.

Parámetros de impresión

ParámetroValor
FilamentoPLA, PETG o ABS (aislante)
Altura de capa0.12 – 0.16 mm (para precisión en taladros)
Boquilla0.4 mm
Relleno20-40% (100% en zonas de pads opcional)
OrientaciónCanales y pads hacia arriba
SoportesNo necesarios para taladros verticales

Aplicación de la cinta de cobre

La cinta de cobre debe tener adhesivo conductor para garantizar la continuidad eléctrica. Los anchos más prácticos son 3 mm o 5 mm, aunque podemos cortar tiras más estrechas si es necesario. Colocamos cada tramo de cinta dentro de su canal correspondiente, presionando bien con una espátula o un palillo de bambú para que se adhiera en curvas y esquinas. En los pads, dejamos que la cinta cubra toda el área hundida. Si dos tramos de cinta deben unirse, soldamos la superposición para asegurar la continuidad.

Instalación de puentes y componentes

Los puentes de cable se montan primero. Insertamos un cable de cobre estañado de 0,5 a 0,8 mm en los dos taladros diseñados para ello, y soldamos ambos extremos sobre la cinta de cobre. El cable debe quedar alojado en el canal superficial para que no sobresalga.

A continuación colocamos los componentes. Si son THT (de agujero pasante), insertamos los pines en sus taladros y soldamos cada uno al pad de cinta. Para componentes SMD, los situamos sobre los pads y soldamos directamente con estaño. Es conveniente usar fundente para facilitar la soldadura, especialmente porque la cinta de cobre disipa calor rápidamente y requiere algo más de tiempo con el soldador.

Pruebas y acabado final

Antes de dar por terminada la placa, hacemos una comprobación con el multímetro: verificamos la continuidad de cada pista y nos aseguramos de que no haya cortos entre pistas adyacentes. Si todo está correcto, podemos aplicar una capa de barniz aislante para proteger las pistas de la humedad o de posibles contactos accidentales. También podemos diseñar e imprimir una tapa que encaje sobre la placa si el proyecto lo requiere.

Ventajas y limitaciones del método

Este sistema tiene varias ventajas interesantes. La conductividad es excelente por ser cinta de cobre, no se utilizan productos químicos ni procesos de grabado, y los taladros ya vienen integrados en la impresión, ahorrando trabajo de mecanizado. Además, podemos dar formas complejas a la placa e incluso integrar soportes o carcasas en un mismo conjunto impreso.

Como limitaciones, el ancho mínimo de pista es de unos 2 mm, lo que impide trazos muy finos. No es adecuado para circuitos de alta frecuencia, y la corriente máxima que puede manejar una pista de 3 mm de ancho ronda los 2-3 amperios. Por último, el proceso requiere paciencia en el montaje manual, aunque el resultado es muy gratificante.

Con este método puedes obtener PCBs completamente funcionales en tu propio taller, combinando la precisión de la impresión 3D con la fiabilidad del cobre. Si te animas a probarlo, verás que es una alternativa muy práctica para prototipos o para proyectos que requieren formas personalizadas.

Como añadir un puerto de carga a aspiradora conga


Modificar físicamente una a aspiradora Conga para que cargue desde un puerto diferente (por ejemplo, añadir un conector de carga directo o alternativo), es una opción interesante cuando queremos obviar el aparataje de la base de carga bien porque nos estorba, bien porque nos da problemas o incluso porque el propio robot se desconecta haciendo movimientos para intentar acoplarse sin éxito asegurado. Es importante saber que los robots Conga están diseñados para cargarse a través de su base de carga original en algunos modelos, mediante un puerto específico integrado en el dispositivo( no como las maquinas de Irobot que siempre cuentan con un conector de carga idéntico al del cargador de la base de carga) . Modificar el sistema de carga puede anular la garantía y, si no se hace correctamente, dañar el aparato. Las opciones habituales para cargar una Conga son:

  • Base de carga original: Es el método estándar y recomendado. La base debe colocarse en un lugar accesible, contra una pared, con espacio libre a los lados y al frente para que el robot pueda acoplarse correctamente.
  • Puerto de carga integrado: Algunos modelos permiten conectar el cargador directamente a un puerto en el propio robot, pero esto depende del modelo. Consulta el manual de tu Conga para ver si esta opción está disponible.

Pasos para instalar correctamente la base de carga

  1. Coloca la base de carga en un lugar plano, pegada a la pared, con al menos 1 metro libre a cada lado y 2 metros al frente para facilitar el acoplamiento del robot.
  2. Conecta la base a una toma de corriente cercana y asegúrate de que el cable no obstaculiza el paso del robo.
  3. Limpia regularmente los contactos de carga tanto en la base como en el robot para asegurar una buena conexión.

¿Y si falla la base de carga es posible añadir un puerto de carga alternativo?

No existen guías oficiales ni recomendaciones del fabricante para modificar la electrónica de la Conga e instalar un puerto de carga adicional o diferente como las maquinas de Irobot que siempre cuentan con un conector de carga idéntico al del cargador de la base de carga. Las alternativas que suelen considerarse (bajo tu propio riesgo) incluyen:

  • Reemplazo de la base de carga: Si la base original está dañada, lo más seguro es reemplazarla por una original compatible.
  • Reparación de contactos o puertos: Si el puerto de carga integrado o los contactos están dañados, pueden ser reparados o sustituidos por un técnico especializado.
  • Modificación DIY: Modificar la placa o añadir un puerto USB, por ejemplo, requiere conocimientos avanzados de electrónica y no se recomienda sin experiencia, ya que puede provocar cortocircuitos o daños irreparables.
  • Expandir los contactos de la base de carga a un conector físico compatible con el conector del cargador de la Conga ( esta la opción que vamos a ver). Realmente es la operación mas sencilla si no alteremos el orden de los cables pues apenas vamos a modificar la electrónica de la Conga original . Como gran inconveniente es que necesitaremos desmontar el robot para añadir los dos cables para soldarlos desde los contactos para la base de carga hacia el conector.

Expansión de contactos de carga a un conector externo: pasos y precauciones

La modificación que describes implica añadir un conector físico externo a los contactos originales de la base de carga, manteniendo la electrónica intacta. Este método es técnicamente viable si se ejecuta con precisión, pero requiere conocimientos de electrónica y habilidades de soldadura. Aquí los detalles:

Herramientas y materiales necesarios

  • Soldador de estaño (25-40W) y fundente.
  • Cable flexible de cobre (18-22 AWG).
  • Conector compatible con el cargador original (ej. DC jack de 19V/1A según modelos49).
  • Multímetro para verificar polaridad y continuidad.
  • Destornilladores específicos para desmontar el robot (consultar guías de desmontaje8).

Pasos detallados

  • Desmontaje seguro del robot
    • Retira la batería siguiendo las instrucciones del manual para evitar cortocircuitos.
    • Accede a la placa principal localizando los contactos de carga (generalmente dos pines metálicos cerca de la base). Normalmente con una herramienta de corte podremos desde el exterior sacar estos y desde ahí soldar los dos hilos. Observar con atención que los colores de los cables son los habituales: rojo para el positivo y negro para el negativo.
  • Identificación de polaridad
    • Usa el multímetro para determinar positivo (+) y negativo (-) en los contactos originales. En la mayoría de modelos Conga, el voltaje es 19V4.
    • Marca los cables con cinta aislante (rojo para positivo, negro para negativo) o mejor usar dos cables: uno rojo para el positivo y otro negro para el negativo.
  • Soldadura de cables a los contactos
    • Conecta los cables a los pines de carga usando soldadura limpia, evitando puentes entre contactos.
    • Asegura los cables con silicona térmica o bridas para prevenir tensiones mecánicas(opcional).
  • Desmontaje de la carcasa para ocultar los cables en el interior cuidando que no interactúe con ninguna parte móvil: podemos seguir los pasos de ir retirando la bateria, desmontar las dos ruedas motrices( van en sendos compartimentos), desmontar con cuidado el tope del sensor de choque , quitar la tapa y desde ahí podremos quitando los tornillos de la placa base guiar los cables nuevos.
  • Instalación del conector externo
    • Elige un conector aislado (ej. DC 5.5×2.1mm) y fíjalo en la carcasa del robot, preferiblemente cerca de la base para no obstruir sensores.
    • Verifica que la polaridad del conector coincida con el cargador original.
  • Pruebas finales
    • Antes de cerrar el robot, comprueba con el multímetro que no haya cortocircuitos.
    • Realiza una carga de prueba sin batería para medir voltaje en el conector (debe ser estable a 19V4).

Riesgos y limitaciones

  • Anulación de garantía: Cualquier modificación invalida el soporte oficial.
  • Sobrecarga térmica: Soldaduras mal ejecutadas pueden dañar la placa base.
  • Incompatibilidad: Un conector incorrecto puede quemar el circuito de carga.

Recomendaciones

  • Antes de intentar cualquier modificación, verifica que el problema no sea de la base, el cargador o la batería.
  • Si necesitas una solución alternativa porque el puerto o la base están dañados, lo más seguro es acudir a un servicio técnico especializado para evitar riesgos eléctricos o daños mayores.
  • Utiliza siempre piezas y cargadores originales para evitar incompatibilidades o riesgos de incendio.

Resumen

Añadir un puerto de carga a una aspiradora Conga no es una operación estándar ni recomendada por el fabricante. Si tienes problemas de carga, primero revisa la base, el cargador y la batería, y considera la reparación o sustitución por piezas originales. Si necesitas una modificación especial, consulta a un técnico cualificado para evitar daños al dispositivo y riesgos de seguridad.