Fabricação De Placa De Circuito Com Frasadora CNC

Esse tutorial é parte do resultado da pesquisa feita por mim, Ricardo Weissenberg, com orientação de Luiza Novaes e João Bonelli no LIFE (Laboratório de Interfaces Físicas Experimentais, PUC-Rio).

O objetivo é ajudar estudantes de Design que, durante a realização de seus projetos, precisem fabricar placas de circuito com uma fresadora CNC, assim como qualquer interessado no assunto.

Step 1: MDX-40

A fresadora CNC disponibilizada para essa pesquisa foi a MDX-40, fabricada pela Roland. Essa fresadora foi criada para o mercado de fundição de jóias, então possui uma mesa de corte pequena mas é muito precisa.

Existe uma enorme variedade de fresadoras CNC, vou usar a MDX-40 como exemplo pois é a que eu tenho acesso, mas as informações desse tutorial podem ser aplicadas em outras máquinas também.

Step 2: Geração Do Desenho - Fritizing

Suponho que você já tenha feito o teste do circuito em uma protoboard, então podemos "digitalizar" esse circuito. Para isso, o programa mais fácil e intuitivo é o Fritzing, ele permite desenhar o circuito em uma protoboard virtual para que posteriormente você possa posicionar os componentes na placa.

Caso você tenha dificuldade usa o Fritzing, existem muitos tutoriais sobre o assunto, aqui mesmo no Instructables, que podem te ajudar. Um bom exemplo:https://www.instructables.com/id/Fritzing-A-Tutorial/

Com o circuito desenhado, temos que exportar o arquivo em formato SVG. No momento em que o arquivo foi salvo, vão ser gerados uma série de arquivos, nós queremos o arquivo com a terminação "etch_copper_bottom_mirror". Esse arquivo nos dá o fundo de cobre espelhado, já que vamos fresar a placa de cabeça para baixo.

Step 3: Geração Do Desenho - Illustrator

Como exportamos o arquivo do Fritzing em formato vetorial, o resultado é uma linha no centro das trilhas (como mostra a primeira imagem. O problema é que queremos o limites externos das trilhas do circuito, para corrigir isso, usamos o Illustrator.

No Illustrator, selecionamos todos os vetores, abrimos a aba "Objetos" e escolhemos "Expandir" (como mostra a segunda imagem), com isso são criados vetores no exterior do stroke original.

Step 4: Tridimensionalização - Rhino

Ao contrário das impressoras tradicionais, as fresadoras CNC são equipamentos que trabalham em 3 dimensões. Como nossos arquivos vetoriais só têm duas dimensões, temos adicionar a terceira dimensão, para isso usamos o programa Rhinoceros.

No Rhino, importamos o arquivo vetorial editado (basta arrastar o arquivo para o Rhino) e digitamos na caixa da diálogo "ExtrudeCrv" (como mostrado na primeira imagem); logo em seguida digite "2", significando que o nosso objeto vai ter 2 mm de altura; salve o arquivo em formato STL.

Parabéns, agora você tem um objeto 3D que pode ser cortado da fresadora!

Step 5: Modela Player 4

A MDX-40 tem um software controlador específico, o Modela Player 4. Esse programa gera os caminhos que a fresa vai percorrer para cortar a placa, também conhecido como CAM (Computer Aided Manufacturing).

As informações desse tutorial são voltadas para serem usadas no Modele Player 4, porem, essas informações são de uso universal, podendo ser aplicadas em outros softwares.

Para gerar o arquivo, o Modela Player pede uma série de informações:

Tipo de fresa:

Selecione a fresa triangular - 30° com o maior diâmetro de 3 mm e o menor de 0.1 mm.

Área de corte:

O tamanho da placa de circuito deve ser inserido nos valores para o eixo X e Y. O cobre que transmite eletricidade no topo das placas de circuito é bem fino, possuindo no máximo 0.1 mm de espessura, então podemos delimitar a área de corte do eixo Z para 0.2 mm, nos deixando com uma margem de 0.1 mm como margem de segurança no caso de alguma imperfeição.