Пользователь YouTube с ником NeumiElektronik использовал старые CD-ROM приводы (сервоприводы и некоторые другие детали), лазерный диод на 150 мВт и 405 нм и Arduino mega для создания лазерного гравировщика. Центральная платформа движется под управлением Arduino, а лазер выжигает на поверхности детали схемы и узоры, заданные мастером. При этом самым интересным вариантом использования такого механизма является создание печатных плат с фоторезистом.
Лазер убирает участки пленки, и схема затем протравливается в обычном растворе. Результат — почти идеальная печатная плата небольшого размера. Автор проекта сообщает, что он потратил на все про все около $61 доллара. Все остальные детали он взял из своих запасников или просто нашел. Гравировщик работает с такими материалами, как бумага, кожа, пластик, дерево, поролон. Для работы с каждым типом материала необходимо установить время экспозиции для лазера.
Управляющий софт Neumi писал самостоятельно, желая изучить саму концепцию лазерного гравировщика. Софт отсылает растровые сканы на Arduino mega, а уже затем Arduino управляет самим лазером и приводами механической платформы. Весь пакет исходных кодов и схема аппарата доступны на GitHub. Сам автор говорит, что ничего сложного для человека, хотя бы немного разбирающегося в электронике, здесь нет.
Для смывки фоторезиста используется едкий натр (говорят, можно использовать даже средство для прочистки труб «Крот», в состав которого входит NaOH), а для травления самой платы — персульфат натрия. Все это показано на видео, также показано и дальнейшее использование созданной при помощи этой системы платы.
Работает механизм с рабочей областью 32*32 мм. Разрешение — 100 пикселей на см. Полная обработка такой области проходит за 10 минут. Это вовсе не рекордный показатель, но довольно неплохо, плюс если учесть стоимость системы, то преимущества ее становятся уж совсем явными.
Комментарии (57)
Taragolis
16.03.2016 01:42Лазер используется явно не из CD-ROM. Схожий гравер можно купить на али/ebay за 90-120$, заодно с защитными очками и/или самоучителем шрифту Брайля. Правда у покупного нет удовольствия от того, что собранная тобой 'штука' заработала.
tormozedison
16.03.2016 06:17405 нм — это из Blu-ray.
Foolleren
16.03.2016 09:58
сомневаюсь что эта бандура из блюрея, да и вообще из потребительской техники.
Zolen
16.03.2016 13:25+1Непосредственно из блюрей привода там только лазерный диод в 4мм корпусе. Бандура — доп. система охлаждения(в приводе диод работает короткими импульсами, столько тепла отводить не нужно, тут же он включен постоянно). Я сам такой собирал, брал диод на 1W из 16x BDRW.
Roma1879
16.03.2016 14:52Да это радиатор. Сам то лазер небольшой совсем. Видимо из за непрерывного режима работы пришлось ставить радиатор с обдувом.
valeri14121984
16.03.2016 01:46+6И нафига мега? Я вообще его построил на базе Arduino Nano
А вообще молодец!
youtu.be/IqdoYIK9t4w
youtu.be/lnjzDOvffsQ
youtu.be/Rmt_z8QhTWg
Со временем сделаю видео инструкцию, как пошагово можно его собрать.
Ну и естественно будут видео о трехосевых чпу и двух осевых только больших размеров!
Vjik
16.03.2016 06:43Жду от вас подробную статью! У вас на видео видно что лазер красный, использовали тот что в dvd стоит? Софт очень похож на тот что идет в комплекте к китайским гравировщикам, сами писали или это он и есть?
AlexanderS
16.03.2016 09:32Тут мощность побольше нужна — врят ли лазер из DVD)
Foolleren
16.03.2016 10:00От мощности в данном случае зависит только время "печати"
Alexeyslav
16.03.2016 10:46Тут несколько неочевидна зависимость мощности и времени печати.
Чем больше необходима экспозиция для «выжигания» по материалу и чем больше его теплопроводность тем хуже эффект. По дереву — Ок, по алюминию или меди маломощным лазером выжигать не поможет даже увеличение времени экспозиции, поскольку они слишком эффективно отводят тепло от зоны контакта.
А большой мощностью выжигать по бумаге не получится, даже если уменьшить время экспозиции — такой лазер скорей всего будет просто резать(испарять) бумагу… На чём собственно и работает лазерная резка акрила, пластика и стали.Snakecatcher
16.03.2016 10:52А если взять за основу не лазер, а самопальный выжигальный аппарат (условно тонкий гвоздик раскалённый докрасна)?
Dooez
16.03.2016 11:26Фоторезист активируется светом, а не температурой, так что для этих целей гвоздик слабо подходит. Ну и привод должен быть достаточно мощным что бы водить острым гвоздиком по поверхности. Лазер в данном случае намного удобнее.
Snakecatcher
16.03.2016 11:30Не, я имею в виду, для нанесения рисунка на дерево, кожу. По сути, можно же в стиле точечной гравюры делать — опустили рабочий инструмент, подняли, передвинули.
Alexeyslav
16.03.2016 14:11Такие штуковины тоже есть. Называется режущий плоттер, только распространение получили с ножом в качестве рабочего инструмента.
А с гвоздиком будут проблемы — теплоёмкость наконечника и обеспечение его равномерного нагрева, с уменьшением размера эти проблемы усугубляются. При этом появляется еще одна проблема — необходимо очень жестко контролировать траекторию движения и в особенности расстояние до заготовки, чтобы не продырявить её и не обломать рабочий инструмент.
valeri14121984
16.03.2016 20:33Можно! НО нужно добавить ось Z что бы можно было ее подавать на рабочую поверхность когда надо выжигать и убирать когда не надо. А то будет черный квадрат аля К.Малевича)).
Ezhyg
17.03.2016 12:00> лазерная резка акрила, пластика и стали
А разве они работают не за счёт подачи газа? Особенно это касается стали.Alexeyslav
17.03.2016 17:43Газ охлаждает заготовку и создаёт определённую среду для успешного реза, улучшая условия. Особенно это касается стали, которая при нагреве реагирует с воздухом. А с алюминием ещё хуже.
Ezhyg
17.03.2016 18:50Да, я всё перепутал :(
Я имел в виду это:
> В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа.
Почему-то в голове отложились слова, что именно газ выдувает образующиеся сажу, окалину и т.п. и без него материал режется но остаётся слепленным.Alexeyslav
17.03.2016 20:46Отвод отработанного материала тоже важен, дым ведь перекрывает лазерное излучение, ослабляя его. С другой стороны, в инертной среде и дым не образуется.
Но мне кажется, для высокого качества шва необходим импульсный режим работы лазера, когда в импульсе запасается энергии столько что просто испаряет часть материала через сублимацию, минуя жидкую фазу. В непрерывном режиме этого не достичь.Ezhyg
17.03.2016 21:16Кстати, про «импульсность» и «испарение», помню, что поток газа нужен и для того, чтобы испаряемый металл не оседал где попало :) (норовит на линзу).
valeri14121984
16.03.2016 20:15Совершенно верно, лазер из того же DVD на базе которого построен, и про софт вы так же правы, это от китайского гравера, мне показался он более удобен, субъективно. Видео будут! Надо только время для этого! Но стараться буду!
sim31r
16.03.2016 03:11Для фоторезиста по данным производителя нужен ультрафиолетовый свет (400 нм), у CD-ROM инфракрасный (800 нм). Или лазер другой, или при большой интенсивности лазера фоторезисту уже всё равно чем его засвечивают (или скорее уже запекают).
cyberly
16.03.2016 06:00Ну у него он скорее синий, а в CD-ROM точно был красный как лазерная указка. В RW не знаю, не видел. Не думаю, что интенсивность играет какую-то роль в случае лазера. Длина волны строго одна, а энергия фотона будет меньше необходимой для химической реакции.
Кстати, так и написано, "использовал детали от CD ROM и лазерный диод", видимо, от CD ROM только механика
Alexeyslav
16.03.2016 11:47Фоторезист это по сути полимер, который выстраивается в длинные цепочки под действием разрушающего излучения. Побочный эффект — под действием нагрева происходит тот же самый эффект. Поэтому, вполне вероятно что по фоторезисту с одинаковой эффективностью можно пройтись и ИК лазером, только в отличие от засвета на основной длине волны энергии надо всё же больше и начинает играть роль теплопроводность самого фоторезиста — чем меньше мощность лазера и больше время выдержки тем больше будет пятно «засвета».
segrus
16.03.2016 07:49+1А зачем фоторезист…
Я такие платы ещё в институте делал. Только вместо фоторезиста красил текстолит обычной автомобильной быстросохнущей краской с балончика.
Потом сушил. А лазер просто сжигал краску, оставляя чистую медь. Её и стравливал в хлорном железе. С краской получается гораздо аккуратнее и тоньше (слой меньше, плюс — она чёрная).
Всё никак не подцеплю лазер на свой 3D принтер...Dooez
16.03.2016 10:21Все-таки у фоторезиста есть преимущества: меньше требуемая мощность, отсюда быстрее печать и меньший износ лазера, легко снимается. Я могу ошибаться, но при сжигании края будут скорее всего не такими ровными.
segrus
16.03.2016 17:02Здесь на плате я заметил, что фоторезист поскалывался и пришлось подрисовывать маркером отколовшиеся дорожки.
У меня такого не было. Покрасил, посушил 10-20 мин, положил в гравер, положил в раствор, вынул готовую плату. На всё про всё 30-40 минут.
Вот, кстати, откопал своё старое видео) ностальгия..
Dark_Rider
16.03.2016 09:00Лелеял мечту такого рода, и вообщем то продолжаю-
-Вставил текстолит
-нажал печать
-на выходе готовая плата (без масок конечно и прочего).
Ну вроде как лазером сжечь ненужный метал, но и верно заметили про очки и шрифт Брайля (побаиваюсь я их)
ncix
16.03.2016 09:17Подброшу вам идею на размышление — лазер нужен слишком мощный для этого. Вместо него можно воспользоваться микрофрезой и небольшим моторочиком.
Foolleren
16.03.2016 09:49вполне реально, только потом ещё придётся погружать в реактивы чтобы на текстолите в месте печати появилась медь.
или вообще атас вариант многоцветный струйный принтер зарядить реактивами, в результате реакции прямо на месте появится тонкий слой меди.Dooez
16.03.2016 10:14Был на лекции про печатные порводники. На основание наносится полимер, содержащий большое число мелкодисперсной примеси проводника (преимущественно серебра). Нанесение происходит с помощью отработанных методов печати красками (струйная, офсетная печать и т.д.), затем под действием ультрафиолетового облучения полимер застывает. Сопротивление конечно больше чем у чустого проводника, но рисунок коммутации можно получить на гибком основании. Насколько я знаю, печать можно производить просто заправив обычный принтер данной смесью. Не уверен насчет точности, но наверняка выше чем осаждение меди из жидкого раствора.
Foolleren
16.03.2016 10:28Точность зависит от размера капли — размер капли от вязкости, сомневаюсь что полимер имеет вязкость ниже чем у водного раствора солей.
Dooez
16.03.2016 10:49Собственно водой текстолит вроде как смачивается, капля будет растекаться. Конечно можно заставить данную технологию работать, но для домашних условий такой принтер будет дороговат, а в промышленных если требуется высокая точность используют полуаддитивную или аддитивную технологию. На основание наносят тонкий слой меди, наносят маску, затем электролитически наращивают (это быстрее) и стравливают лишнее. Так как требуется удалить только тонкий слой меди, время травления меньше и проводящий рисунок почти не портится. В аддитивной технологии отсутствует травление, на основание наносят маску и потом наносят толстый слой меди. Этот метод занимает больше времени.
Foolleren
16.03.2016 11:47Растекание уже зависит от конкретного материала в качестве связующего. и почему это он будет дороговат? могу предположить что эпсоновские пьезоголовки без особых усилий могут печатать этим, правильно подобранный состав для осаждения за пару минут выдаёт слой 100 микрон, и не оседает на пластике или стекле, только на металле.
merlin-vrn
16.03.2016 13:59А что мешает потом гальванопластикой поверх этой напечатанной дорожки осадить медь?
Tabke
16.03.2016 12:26Вы не единственный с такой мечтой, так что её реализовали уже.
Cyclone PCB Factory на reprap.org
Cyclone PCB Factory на thingiverse.com
Видео работыPaskin
16.03.2016 10:06У меня создалось впечатление что переход на векторное рисование сильно улучшит качество — а то края проводников выходят неровные (видно в районе 2:40 на видео).
Dooez
16.03.2016 10:17Тут скорее разрешающая способность лазера влияет. Пятно очень уж большое получается на поверхности.
Paskin
20.03.2016 10:44Разрешение лазера влияет на минимальную толщину дорожки. "Зубцы" же получаются из-за несовершенства механики — при движении в разные стороны люфты влияют по-разному. Из-за этого в матричных и струйных принтерах в режиме высокого качества печать идет только при движении слева направо.
Dooez
16.03.2016 10:23+1Мне кажется, если переработать алгоритм и сначала обрабатывать контуры, края дорожек будут более ровные. Ну и сфокусировать лазер неплохо бы.
Klukonin
16.03.2016 11:04+2Мне одному кажется что для платы такого уровня использовать фоторезист и лазер — это переинжениринг чистой воды?
Arezus
16.03.2016 11:26Как по мне, то это не то что не свежо, а уже обыденно, на ebay продаются тысячи более функциональных граверов, а года два, а то и больше был на Instructables Microslice, я его благополучно по открытым векторным файлам сдал в порезку и за 10-15$ (уже не помню точно) получил красивый каркас с монтажными отверстиями под все платы и тп, а не такое одоробло из серии "срала-мазала, глина кончилась"…
К тому же у Microslice рабочая зона 100х100 мм.
Alexeyslav
16.03.2016 12:58+1Главный недостаток конструкции — рабочее поле 30x30мм(но рабочий ход у механизма головок примерно 40мм, с запасом взяли?) — это просто ИГРУШКА.
Где бы взять стальные направляющие размером побольше? хотя бы миллиметров 200… хмхм!!! Принтер! Струйный!merlin-vrn
16.03.2016 14:0437мм у шаговика из привода, который я разобрал (ровно с той же самой целью, кстати). И там 256 полных шагов или 512 half-steps (20 полных шагов — полный оборот червяка). Можно точно посчитать разрешение.
Что касается направляющих, хотел я сделать конструкцию посложнее, чем червяк, непосредственно двигающий головку… Где можно изготовление шестерёнок заказать?Xyron
16.03.2016 18:55Шестеренки это люфты. если движущаяся часть легкая — зубчатый ремень как в 3д принтерах. Если нет — трапецеидальный приводной винт или швп. Есть конечно варианты с зубчатой рейкой, но это обычно при рабочем ходе более метра актуально.
holomen
16.03.2016 18:17+1Есть гораздо более интересный проект http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=8&t=119089
Правда заточен только под засвет фоторезиста и маски. Зато принимает на входе герберы, калибруется камерой по реперам, основа от струйного принтера. Если порыться в моих комментариях, то та черная плата сделана именно на этой установке.
lim
Едкий натр обычно используется для смывки незатвердевшего фоторезиста, а не как фоторезистивная пленка. К тому же как пленка из водорастворяемого вещества может быть маской для травления?
marks
Да, так и есть, спасибо. В комментариях на YouTube он говорит, что для смывки фоторезиста используется едкий натр, а уже для травления самой платы — персульфат натрия.