Visto
https://www.forosdeelectronica.com/about19268.html
A solo 2 dias de la fecha de vencimiento para presentar proyectos, subo la apuesta:
Título del proyecto:
Generador de plaquetas por erosión directa.
Aplicación:
Fabricación rápida de plaquetas con calidad de prototipo.
Idea del mecanismo:
Se trata de armar un sistema de movimiento por pasos en X-Y-Z "convencional" que lee el
archivo en formato gerber generado por algún sofware de diseño de PCB.
En lugar de la fresa que se usa en sistemas similares se monta un electrodo de cobre o acero
de punta cónica muy aguda. El material de los electrodos será el adecuado para la mayor
resistencia al desgaste, como por ejemplo las aleaciones usadas en máquinas de
electroerosión comerciales.
El ancho mínimo de las pistas está en relación con el diametro de la punta, cosa que se deberá
experimentar ya que depende de la velocidad de desgaste de ésta.
La precisión de los movimientos en X e Y debe ser menor que 0.1 mm para asegurar una buena
definición de los bordes.
Puede usarse un encoder de buena resolución para control del error en la posición.
En caso de no usar encoder se controlará el cero (X=0 y Y=0) periódicamente cada 10000
pasos (1 m de recorrido), o cada "inicio de nueva pista".
El movimiento en Z es para ajustar la distancia de la punta y si el desgaste es despreciable
bastaría con un motorcito de CC con un inversor de corriente, solo para levantar y bajar una
distancia del orden de 1 cm. En ese caso la distancia entre la punta y la placa se debe calibrar
al inicio del trabajo.
Si en cambio se usa un motor de pasos la distancia exacta entre la punta y la placa se va
ajustando gradual y automáticamente. Es posible también una precalibración inicial, fuera de
la zona de trabajo.
La erosión del cobre se logra mediante una corriente pulsante ajustada en ancho de pulso
para producir el efecto de electroerosión.
Mecanismo de erosión
El circuito suministra el pulso de tensión ajustable entre 300 y 400 voltios, que produce una
chispa entre la punta y la placa de cobre distantes aproximadamente 0.1 mm.
Estos valores pueden variar para aire húmedo, por lo que la tensión debe poder ajustarse
inicialmente. Ver figura 1-a.
La tensión elevada se eligió por trabajarse en aire, a diferencia de los sistemas de mecanizado
que trabajan sumergidos en líquido. El motivo es que aquí no se requiere enfriamiento de
grandes masas, y una cubeta de líquido complicaría el diseño.
NOTA: El circuito propuesto ES TENTATIVO ya que no ha sido probado, aunque algunos
intentos se han hecho en el pasado con esquemas similares a este.
La cuestión no es simple ya que al establecerse el arco la resistencia del canal baja
demasiado, la tensión también y la corriente aumenta bastante.
Este punto requeriría mayor análisis para hacer viable el circuito posteado.
Caso contrario se deberá modificar el esquema.
Una variante sería emplear el circuito de alta tensión para iniciar la descarga con un pulso
y aplicar la potencia de erosión con otro circuito más simple como el de baja tensión,
que se encuentra en la primera referencia.
La duración controlada del ancho de pulso permite evitar que la
potencia (editado) suba
demasiado, lo que podría producir verdaderos cráteres en el cobre, con bordes impresentables.
Si el cobre ya ha sido erosionado la distancia cobre-elecrodo ha aumentado unas décimas
haciendo que la descarga ya no se produzca. Por lo tanto aunque se aplique tensión ya no
habrá corriente. Midiendo el consumo de corriente con un amplificador diferencial sobre una
caída de tensión en una resistencia de unos pocos Ohms (el circuito no se muestra en la
figura), el sistema decide si permanecer en el lugar o habilita la lectura de las nuevas
coordenadas para dar el paso siguiente.
La medición de corriente se emplea también para ajustar la distancia entre la punta y la
placa en forma automática a medida que se van acercando.
Al quitar cobre puede darse el caso de formar una pista aislada del resto de la placa. Por este
motivo el retorno de corriente debe garantizarse colocando una "pollera" que haga muy buen
contacto con el entorno circundante de la placa, bien cerca del lugar a erosionar. Algo como lo
que muestra en la figura 1-b.
El cálculo de la potencia necesaria para la erosión se detalla en el archivo de texto adjunto.
Como las descargas son pulsadas, el material se elimina por explosión de la gotita que
primero se funde y luego se evapora. Con una pequeña corriente de aire soplada por un
canal interno al cabezal que sostiene el electrodo, se puede eliminar el polvillo de cobre.
Por la forma de la punta gran parte del cobre se depositará en las paredes de la pollera de
retorno de corriente que, además, deberá estar perforada para permitir el paso de aire.
Ventajas:
El proceso es directo desde el archivo gerber en la PC al circuito impreso en cobre.
Al no requerir procesos intermedios reduce el tiempo al mínimo.
Al no requerir materiales adicionales como tinta, papel vegetal, etc., no genera residuos.
Al no emplear luz UV, ni fotoresist no implica tareas sucias o incómodas.
Admite placas doble faz (en dos pasadas) sin afectar la otra cara.
Limitaciones:
Como resultado de la erosión el electrodo tiene un desgaste que es difícil evaluar antes de
hacer alguna prueba. Este desgaste puede resultar en degradación de la performance para
pistas finas que requiera el recambio del electrodo al cabo de un tiempo.
También para pistas finas, demasiado cortas o pads muy pequeños el retorno de corriente
puede fallar.
Bibliografía:
https://www.forosdeelectronica.com/about15959.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Electroerosión
http://www.fi.uba.ar/materias/6727/electroerosion.pdf
http://www.anser.com.ar/electroerosion.htm
