Fabricación de stencil plástico con CNC

15 enero, 2012

Cuando se trata de montar un número importante de circuitos iguales, lo mejor es que el propio fabricante de las PCB te proporcione un stencil metálico. Sin embargo, para pocas unidades de una placa compleja, no llega a resultar rentable asumir el coste de dicho stencil. He probado distintos métodos y he encontrado uno válido para fabricar los stencil yo mismo, con mi CNC. En este artículo vemos cómo.

Stencil lijado y colocado

Stencil lijado y colocado

Para obtener nuestro stencil, utilizaremos el fichero Gerber que genera Altium Designer, Artcam para obtener el g-code, y Mach3 para fresar.

El primer paso, por tanto, es obtener el Gerber de nuestra PCB.

Imagen de la PCB

Imagen de la PCB

Para que no nos volvamos locos con los vectores en Artcam, lo más cómodo es que el Gerber no lleve vectores curvos, por lo que lo primero será proceder a convertir los pads redondeados en rectangulares. Para ello, seleccionamos con el botón derecho del ratón cualquier pad redondeado y elegimos la opción Find similar Objects en el menú.

Find similar objects

Find similar objects

Y marcamos estas tres propiedades comunes a todos ellos:

Seleccionar pads, de la top layer, y con forma round

Seleccionar pads, de la top layer, y con forma round

Ya tenemos seleccionados todos los pads redondeados:

Pads redondeados seleccionados

Pads redondeados seleccionados

A continuación, en la ventana de propiedades del objeto, cambiamos la forma a Rectangular

Cambiamos a rectangular

Cambiamos a rectangular

Ahora ya tenemos la PCB lista para generar el Gerber. Vamos al menú File -> Fabrication Outputs -> Gerber files

Generación de Gerber

Generación de Gerber

La única capa que nos interesa es la que permite depositar pasta de estaño sobre los pads, o sea, la Top paste.

Capa Top Paste

Capa Top Paste

Ya tenemos el fichero Gerber, pero Artcam no puede abrirlo directamente. Por tanto, nos queda un paso adicional, y se trata de exportarlo a DXF.

Exportamos a DXF

Exportamos a DXF

En la ventana de parámetros de exportación no tocamos nada, debe quedarse con Zero Width.

Zero width

Zero width

En la siguiente ventana seleccionamos la ruta donde deseamos depositar el fichero DXF.

Ahora nos vamos a Artcam, donde el primer paso será seleccionar un nuevo modelo, que habrá que definir de un tamaño suficiente para que el stencil quepa dentro.

En nuestro caso vamos a hacer una plantilla de 200x200mm.

Nuevo Modelo

Nuevo Modelo

A continuación importamos los vectores desde el fichero DXF.

Vectores -> Importar

Vectores -> Importar

En la ventana de parámetros, sólo cambiaremos mm. por Pulg. porque esa es la unidad de medida del DXF que hemos generado con Altium.

Importar en pulgadas

Importar en pulgadas

Ya tenemos nuestra capa de vectores importada en Artcam.

Vectores importados

Vectores importados

Ahora seleccionamos todos los vectores, y ejecutamos la herramienta “Perfilado 2D” dentro de la pestaña “Trayectorias”.

Perfilado 2D

Perfilado 2D

En los parámetros que nos solicite, tendremos que marcar que corte por el interior, y que corte una profundidad de 0.2mm (dependerá del grosor del plástico que vayamos a usar).

Interior y profundidad del corte

Interior y profundidad del corte

Luego tendremos que seleccionar qué tipo de fresa vamos a utilizar.

En mi caso, hago los cortes con una fresa Dremel cónica multilabial de 30º, como esta:

Fresa de alta velocidad 6,4 mm

Fresa de alta velocidad 6,4 mm

Por tanto, estos son los parámetros que he elegido en Artcam:

Herramienta seleccionada

Herramienta seleccionada

Sólo nos falta seleccionar el grosor del material (nos servirá cualquier valor igual o superior a la profundidad del corte), ponerle un nombre a la trayectoria generada y darle al botón “Ahora”.

Calcular ahora

Calcular ahora

Automáticamente veremos cómo dentro de los pads aparece la trayectoria de corte de la fresa.

Trayectorias calculadas

Trayectorias calculadas

Vamos ahora a generar el g-code para la fresadora. Para ello, seleccionamos el menú Trayectorias -> Guardar Trayectoria como

Guardar trayectoria como

Guardar trayectoria como

Pulsamos el botón de la fecha negra para que la trayectoria pase a la ventana de la derecha, seleccionamos el formato del archivo de salida y pulsamos el botón Guardar. En mi caso, utilizo el controlador “Mach3 multiherramienta” que diseñó mi amigo Marttyn.

Guardar trayectoria

Guardar trayectoria

Ya tenemos nuestro fichero con el g-code, así que el siguiente paso es abrir Mach3 para fresarlo. Nos encontraremos esto:

Gcode en Mach3

Gcode en Mach3

Lo siguiente ya no forma parte del tutorial pero os dejo un vídeo y unas imágenes de los resultados para que podáis comprobar cómo funciona.

 

Stencil fresado

Stencil fresado

Stencil lijado y colocado

Stencil lijado y colocado

Comprobación del stencil

Comprobación del stencil

Untamos la pasta de estaño

Untamos la pasta de estaño

Así quedan los pads

Así quedan los pads

Así quedan los pads

Así quedan los pads

Y por último, los componentes ya soldados

Y por último, los componentes ya soldados

Espero que el tutorial te sea de utilidad.

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