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Mejora en el enfoque del láser

Enviado por DIYouware el Dom, 03/27/2016 - 21:06

Stephan R. de Alemania nos ha enviado una mejora en el código del firmware de enfoque del láser

Está relacionada con la forma en que usamos el ADC cada vez que el vector de interrupción se invoca. Más abajo podéis ver el código afectado que incluye la modificación (líneas comentadas en rojo).

Básicamente estábamos arrancando la conversión mediante la sentencia ADCSRA != 1 << ADSC y realmente no es necesario porque en la función de inicialización configuramos el ADC en modo automático.

Aunque no hemos encontrado ningún problema al enfocar desde que escribimos el código, hemos probado la modificación y hemos visto que el driver sigue enfocando de la misma manera e incluso mejor, al menos en nuestro prototipo.

Stephan nos dijo que lo descubrió porque su prototipo tenía problemas para enfocar y cuando quitó las líneas mencionadas el driver comenzó a enfocar bien. Este comportamiento tan diferente entre prototipos probablemente es producido por ruido eléctrico en la señal de FE y con esta modificación el firmware es más robusto y detecta mejor la curva-S necesaria para enfocar. Stephan también nos confirmó que el láser, una vez enfocado, imprime correctamente a 600dpi, lo que significa que realmente está enfocado.

Vamos a seguir probando esta mejora pero si tienes dificultades para enfocar, pruebala comentando las líneas (en rojo). Luego compila el firmware y cargalo de nuevo en el Arduino. Encontrarás el código en el archivo focus.cpp de TwinTeethFirmware.

!Muchas gracias Stephan!

/**
 ** Interrupt vector
 **/
ISR(ADC_vect) {//when new ADC value ready
  static int FEVal;
  static int FEtimeout;
  //ADCSRB = 0;
  //ADMUX = ((1 << REFS0) | ((FE_SIGNAL_PIN-PIN_A0) & 0x07));


  // State machine
  switch (fe_state){
  case FE_WAIT_ST:
    FEtimeout=0;
    break;
  case FE_AMPLITUD_ST:
    //ADCSRA |= 1<<ADSC; // Start conversion
    FEVal = ADC;
    if ( FEVal > fe_max_val)
      fe_max_val = FEVal;
    if (FEVal < fe_min_val)
      fe_min_val = FEVal;
    break;
  case FE_FOCUS_ST:
    //ADCSRA |= 1<<ADSC; // Start conversion
    FEVal = ADC;
    if (abs(REF_FE_VALUE - FEVal) > fe_amplitud/FE_NOISE_DIVIDER){
      FEtimeout=0;
      fe_state = FE_SCURVE_ST;
    }
    else if (FEtimeout++ > FOCUS_TIMEOUT){
      fe_state = FE_ERROR_ST;
    }
    break;
  case FE_SCURVE_ST:
    //ADCSRA |= 1<<ADSC; // Start conversion
    FEVal = ADC;
    if (abs(REF_FE_VALUE - FEVal) <= fe_amplitud/AMPLITUD_DIVIDER){
      fe_focus_pos = fe_servo_pos;
      fe_state = FE_FOCUSED_ST;
    }
    else if (FEtimeout++ > FOCUS_TIMEOUT){
      fe_state = FE_ERROR_ST;
    }
    break;
  case FE_FOCUSED_ST:
    break;
  case FE_ERROR_ST:
    break;
  }
}

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Nueva versión del software

Enviado por DIYouware el Mar, 12/29/2015 - 15:56

Hemos estado trabajando durante las vacaciones de Navidad para terminar la nueva versión del software. Prácticamente hemos modificado toda la cadena de herramientas para incluir nuevas funcionalidades, adaptar el software a las nuevas versiones de algunas librerías y corregir algunos bugs.

Estos son los cambios:

TwinTeeth Firmware V2.1

  • Nueva funcionalidad para disparar el láser con el eje Z o E.
  • Nuevo comando G81 para taladrar y rellenar vías ciegas.
  • Cambios menores en la impresión láser en modo rastering.

TwinTeehMC 2.3

Estas son las modificaciones en TwinTeethMC:

Refactorización y soporte de la nueva versión de Processing

Hemos refactorizado el código del lado del servidor para reescribir parte de él y también soportar las nuevas versiones de Processing y ControlIP5.

Ahora TwinTeethMC soporta las siguientes versiones:

  • Processing 3.0
  • ControlIP5 2.2.5
  • ghost4j-0.5.1.
  • GhostScript 9.16

Nueva opción de 0,05 mm en el Keypad

Con las flechas a los lados del keypad se puede mover manualmente la plataforma. Al hacer click en ellas, la plataforma se mueve los mm que se muestran en la esquina superior izquierda, en un campo desplegable. Si haces click allí verás que se puede seleccionar diferentes valores:  0.1,1 y 10mm. En esta nueva versión hemos agregado también 0,05mm para obtener más precisión al mover manualmente la plataforma.

Nueva funcionalidad de trazado e impresión 3D con el láser

Hemos añadido nuevas funcionalidades a la pestaña del cabezal láser para permitir diferentes formas de impresión.

La versión anterior sólo soportaba impresión láser en modo rastering. Este método tiene una alta resolución porque imprime bitmaps de 600 dpi, de forma similar a cómo lo hace una impresora de papel, pero a veces puede tardar mucho tiempo imprimiendo a tanta resolución. Por esta razón hemos incluido en esta nueva versión la posibilidad de utilizar el láser para trazar los circuitos como si fuera un plotter. Puedes utilizar esta nueva opción para imprimir las pistas del circuito sobre films o placas negativas, o aislar las pistas en films/placas positivas, de forma similar a cómo se hace con máquinas CNC. La nueva función trabaja con el eje Z, usándolo como disparador del láser. Cuando el eje Z se mueve por debajo de cero el firmware dispara el láser. Cuando se mueve por encima de cero apaga el láser. Activar este modo es fácil: simplemente pulsa el botón "plot", carga un archivo HPGL o g-código válido, enfoca el láser presionando en el botón "Focus" y ejecuta el programa. Ten en cuenta que el láser enfoca solamente una vez en el centro de la PCB y no cuatro veces en las esquinas, como en el modo rastering.

El segundo método de impresión láser que hemos añadido al software se basa en el movimiento del Eje E y es experimental. Lo hemos utilizado para hacer pruebas de impresión 3D en resina UV. Consiste en encender el láser cuando se mueve el eje E. El eje E es el eje del extrusor de plástico en impresoras 3D. El g-code generado por los programas Slicer mueve el Eje E cuando el extrusor debe depositar plástico sobre el objeto. En vez de eso, lo que hacemos en esta versión es disparar el láser para curar la resina. Se puede utilizar cualquier archivo g-code generado por software de impresión en 3D como Cura o Slic3R. Simplemente pulsa el botón "3D" en la la pantalla del cabezal láser, carga un archivo g-code 3D válido, enfoca el láser pulsando en "Focus" y ejecuta el programa.

Nuevos campos offset

Hemos añadido nuevos campos offset en los ejes x, y para evitar el problema de centrado de la PCB cuando se usa la versión light de Eagle Cadsoft.

Básicamente hemos incorporado dos campos nuevos para ajustar en mm el desplazamiento de los ejes x,y con respecto al origen de coordenadas. De esta manera se puede utilizar cualquier origen de coordenadas durante el diseño de la PCB, ya que más adelante se puede compensar añadiendo valores de desplazamiento en estos campos.

El procedimiento para utilizar esta nueva característica es el siguiente:

 

  • Diseña la PCB con Eagle y fija el origen x, y en la esquina inferior izquierda de la placa (es el origen x,y por defecto de Eagle)
  • Localiza el centro de la placa trazando las líneas diagonales (tal y como explicamos en el tutorial) y dibuja allí el círculo que indica el centro.
  • Elimina las marcas diagonales.
  • Configura  la cuadrícula a 1mm.
  • Colca el cursor en el centro del círculo y toma nota de las coordenadas. Las encontrarás en la esquina superior izquierda de la zona de trabajo de Eagle (ver imagen siguiente).

Salva el fichero y genera el código HPGL o g-code usando el procesador CAM.

Ejecuta TwinteethMC. Verás los dos campos nuevos:

Los campos están activos únicamente después de cargar un archivo y sólo funcionan con archivos del tipo HPGL o g-code. No tienen sentido con archivos Postscript (láser rastering).

Selecciona el cabezal apropiado y carga el archivo. Los campos se activarán.

Entonces podrás mover los controles deslizantes y ajustar los valores x, y adecuados. El eje Y tiene que estar en negativo.

Al mover los deslizadores, verás que la imagen también se mueve hacia el centro de la zona de trabajo. Una vez que quede centrada, el archivo está listo para su ejecución.

Si utilizas la versión profesional de Eagle entonces puedes poner el origen x,y en el centro de la PCB, tal y como explicamos en el Tutorial, y no utilizar estos campos (resetealos a 0,0).

TwinTeethULP V2.0:

Esta versión incluye nuevos parámetros para soportar el taladrado y relleno de vías ciegas con tinta conductiva. Explicamos esta funcionalidad en un artículo reciente de este mismo blog.

Descripción de los campos

Filling Rate es la velocidad en mm por minuto del motor de pasos del dispensador.

Retraction length es la longitud en mm que se moverá en sentido inverso el husillo del dispensador después de rellenar la via. Se utiliza para evitar que la tinta conductiva siga fluyendo después de rellenar la vía. Se puede poner a cero y deshabilitar esta característica.

Plunger diameter es el diámetro en mm del embolo de la jeringa. Se utiliza para calcular el volumen de líquido desplazado por el émbolo. Utiliza un calibre para medir el émbolo y pon el diámetro en este campo

PCB thickness es el espesor en mm de la PCB. Se utiliza para calcular el volumen del cilindro de la vía para llenarlo con el líquido.

Hemos incluido un diagrama en el ULP que explica los campos del eje Z (Z Axis fields) por lo que son auto explicativos.

Filling Dwell es el tiempo en ms de detención del robot después de llenar la vía (opcional).

Los campos de las velocidades de trabajo (Feed rates) determinan la velocidad de los ejes X, Y y Z en mm/min.

Descarga e instalación

Primero descarga e instala la nueva versión de Processing -  Processing 3.0.

Probablemente ya tendrás instalada las versiones adecuadas de Ghostscript 9.16 y ghost4j-0.5.1. Puedes reusar estas instalaciones o copiar las librerías a los nuevos directorios. En caso contrario instálatelas, tal y como explicamos en el tutorial.

A continuación descarga e instala la nueva versión de ControlP5. Puedes descargarla aquí.

Finalmente descarga e instala la nueva release del software de TwinTeeth:

Descargar TwinTeethFirmwareV2.1

Descargar TwinTeethMCV2.3

Descargar TwinTeehULPV2.0

 

Esto es todo. Si tenéis alguna duda, pregunta o encontráis algún bug, por favor poneros en contacto con nosotros.

 

!Muchas gracias!

Diyouware Team

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Algunos problemas con la version light de Eagle

Enviado por DIYouware el Mar, 12/15/2015 - 11:07

La semana pasada un cliente nos dijo que tenía algunos problemas para centrar las PCBs en el origen de coordenadas usando la versión light de Eagle.

Nos bajamos la última versión y efectivamente: al menos en las últimas versiones no se puede centrar la PCB en el área de trabajo y colocar el centro en el origen de coordenadas (según explicamos en el tutorial).

Creemos que tiene que ver con una limitación que tiene la version light en el tamaño máximo de la PCB que puedes diseñar. Parece que miden el tamaño en coordenadas absolutas, y aunque el tamaño de la PCB sea igual inferior a lo permitido, no deja moverla mostrando el siguiente error:

Esperamos que Cadsoft modifique este comportamiento, pero por si acaso ya hemos modificado nuestro software para evitar este inconveniente.

La modificación estará disponible en las próximas semanas. Mientras tanto, si os corre prisa, poneros en contacto con nosotros y os enviaremos una versión beta.

 

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More on conductive inks and bowden hot-end support

Enviado por DIYouware el Jue, 12/03/2015 - 10:01

We are still working on the idea of making conductive inks.

Right now we are focused on two directions: first, test a new copper nanoparticle ink which we recently brewed, and second, find an expert who help us to make silver conductive inks, just for testing, we don't need too much, a few ml will be enough.

We published some messages in chemical forums but we have not answers yet.

We think we have some interesting ideas about how to improve the traditional PCB manufacturing process using these inks with TwinTeeth and it seems nanoparticles are cool now. There is at least two companies which recently launched professional PCB ink printers which uses silver and copper nanoparticles inks.

This week Nano Dimension, filled a patent application for a new copper nanoparticles ink which they say improves the oxidation resistance of the nanoparticles. Copper nanoparticles rapidly oxidize in contact with air creating cooper oxide which is a bad electricity conductor. Silver nanoparticles also oxidize but silver oxide is a conductor. In fact it is used as a fine grained conductive paste filler. This is an important difference, and also that silver is the best electricity conductor after graphene.

Another interesting property of silver and many silver compounds is photosensibility. It is used for example in analogue photography and radiography. Even silver nanoparticles can be sensitized using a laser which is very interesting for our goals.

For all these reasons we also want to test with silver nanoparticles ink, but we don’t want to make it because we have too many battlefronts opened. Anyway if we see nobody can help us we will do it.

From our side, last week we made a new copper nano-particles ink using  Polyvinylpyrrolidone (PVP). In theory PVP preserves the nanoparticles from oxidation because it covers the particles with a thin polymer film which can be removed later using a flash or a laser. We want to test it with our laser to see if it is powerful enough to activate the particles and make them conductive.

The formula is easy to do it and the chemical components are safe enough to try it in our kitchen. You have here a Robert Murray's video about how to make this kind of ink using the Polyol method.

We don't have chemical lab equipment (and we are not interesting to acquire it) so we had to improvise a lot. For example, Robert uses a sonicator in the original formula, but we don't have such device. Instead we tried using microwaves (one or two seconds into the microwave oven) and it works fine. How we know it works? Because the solution changes of colour from yellow, orange, brown and finally copper colour. When it has this colour it means the nanoparticles are ready.

This is how the ink looks in its PVP bath:

This kind of ink is not conductive itself until it's activated with photonic energy. In theory the PVP which cover each particle is photosensible and react to intense light. Next step is try shooting it with our 405nm laser.

We also made a DIY magnetic stirrer using an old computer fan, a 3D printed part and some neodymium magnets. Here it is:

PCB vias trick in the media

It seems our last article about making blind PCB vias has had some repercussion in the media:

http://hackedgadgets.com/2015/11/22/pcb-vias-made-using-conductive-ink/

http://www.electronics-lab.com/making-pcb-vias-using-conductive-ink/

http://hackaday.com/2015/11/23/easier-pcb-vias-using-conductive-drill-bit/

http://dangerousprototypes.com/2015/11/23/making-pcb-vias-with-conductive-ink/

http://makerfeed.net/article/making-pcb-vias-with-conductive-ink

http://oomlout.co.uk/blogs/news/77751169-diyouwares-twinteeth-makes-homebrew-circuit-board-vias-with-ease

Thanks guys for published it and thanks also all the readers who sent us questions about it.

Bowden style hot-end support

We also had time to design a new toolhead for a Bowden all-metal E3D type hot-end.

Some people asked us if we could support this kind of hot-end because actually it's possible to buy cheap Chinese versions at eBay for less than $15. So we designed a new plastic holder for use it on TwinTeeth.

The actual 3D printer Toolhead kit uses a direct drive extruder and a J-Head type hot-end which is also very popular. We will continue support it but now you can also use a bowden type if you want. We will include the .stl files it in the next release of the blue-prints and parts.

New version of TwinTeethMC

Finally, we are refactoring  the TwinTeethMC code to adapt it to new versions of Control IP5 and Processing. We will also release them in the following weeks together with the ULPs and firmware modifications we did to make blind vias with conductive ink.

That's all for the moment. Thanks!

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PCB Vias à la Diyouware

Enviado por DIYouware el Sáb, 11/21/2015 - 15:52

Last week we had time to continue researching about making vias with conductive ink.

We tried to fill the vias with the copper nano-particles ink but we brewed a very slippery one. It drains so easy through the holes that was difficult to fill the vias. We though add some viscous agent to the ink, but finally we had a brilliant idea.

Really we don’t need holes to make vias. Well, we need holes, but not through-holes. I mean, we can avoid drilling to bottom copper layer and make blind-vias like tiny wells instead of vias!

The idea is to drill holes taking care not to drill the bottom copper sheet. Then fill the tiny wells from inside, inserting a needle and injecting the conductive ink, mainly because it will be difficult to fill it from outside due to the air inside the well and also surface tension forces.

Both are simple tasks for a robot.

How to drill PCB wells

If we want to make PCB wells we need to detect in some way when the drill-bit tip touches the bottom copper layer. Then withdraw it quickly before it could damage the copper sheet.

In order to do it, we designed a “drilling interruptus device”. It is made with a carbon brush. We used a standard DC motor carbon brush and some bolts&nuts to attach it to the Dremel Toolhead.

The brush is always in contact with the drill collar and connects the drill bit to the electronics while the shaft is rotating. We used TwinTeeth’s auto-levelling probe circuit to detect when the tip touches the copper.

 

 

We also connected the bottom side of the PCB to the electronics through the spring cable, which is the other pole of the circuit, and we wrote a firmware modification which detects the event and manage the situation.

When the bit tip touches the bottom copper layer, the bot quickly withdraws the drill (really it withdraws the PCB because TwinTeeth moves the bed instead the tool).

The result is tiny wells instead of holes. They have an entry on the top copper sheet and a little bump on the bottom sheet produced by the bit tip.

Picture above shows the top side.

And above is the picture of the bottom side with the bumps.

These bumps were unexpected but really useful because probably they will fill up with conductive ink and help create electric contact with the bottom layer.

 

Filling the wells with conductive ink

Ok, we were clever finding a way to drill the tiny wells but fill them won’t be so easy.

We took some pictures of the wells and its mouths at the microscope. They look like these:

 

Not nice, they seem black holes of 0.75-0.8mm of diameter because we used a 0.7mm drill bit.

Next step is threading there the dispenser needle and inject the ink with a syringe.

You can see the needle into a well on next picture. We included one-cent coins to show you the size of the tiny wells. In red, the crocodile clip which connects the needle to the Arduino detecting when it touches the copper.

TwinTeeth's Dispenser Toolhead uses a 10cc syringe, may be it is too big for the task. Instead we should use a micropipette because we only have to dispense 0.854mm3 into each via, we thought.

We made the micropipette using a 2mm ID teflon tube and a 27-gauge needle (0.21 ID, 0.41mm OD). We installed it inside the 10cc syringe to fit it on the Dispenser Toolhead.

 

But it did not work very well because the plunge leaks. So finally we decided to use a 5ml standard syringe and we also installed it inside the 10cc syringe. What a mess of sryinges...

   

The idea is to fill the syringe with some ml of conductive ink. Then install the syringe on the dispenser and let the bot make the hard work.

It has to move to each via position and carefully insert the needle on each well. Then stops when it reaches the specified depth, or the needle touches the bottom copper sheet. Finally, it has to inject the ink on the well and run away to the next one.

We also implemented an algorithm which quickly withdraws the platform in case the needle tip touches the top copper sheet. This is to avoid breaking the needle but also to have the opportunity to try again displacing a little bit the shot position. You can see on the last picture a green wire which connects the top layer to the spring wire which allows this function.

So we connected the syringe and the PCB top layer to the electronics and modified the firmware to implement this behaviour.

The software chain

The process begins on Eagle Cadsoft.

We wrote a new Eagle’s ULP (User Language Program). It allows configuring the drilling/filling process and adjusting the various parameters. This program reads the vias information present at the board and generates the g-code needed to control TwinTeeth.

 

Then we used TwinTeethMC to load the g-code and control the robot.

Finally we modified the bot firmware to implement the new behaviour, as we said.

Additional features

We think we will be able also to implement a process for testing the vias using the bot.

It could use the auto-levelling probe to check vias conductivity and mark on the console those vias which does not work and those which does. It could also meter automatically the vias resistance and provides a complete quality control system.

Results

It works! And the method seems feasible saving a lot of time. No more melancholy making vias...:-)

We made a proof of concept without ink (we only have a few) and filmed a video. It’s very interesting see how TwinTeeth makes the work with so precision. You will see that sometimes, while threading the needle it fails, but recovers the situation using the algorithm we implemented and retry again.

Next time we will try using the conductive ink.  We still need to improve the ink formulations and find a cheap source or copper nano-particles, although we could also use any commercial silver ink which probably works better, but at a cost.

Anyway, a selective dispensing method of silver conductive ink has a lot of advantages from the cost point of view, because we don't waste a drop of ink.

Reading some papers we took note of some additives for make good conductive inks. Some of them uses PEG, PVP, PVA even gum arabic. We have to test them. PEG is a surfactant which decreases the surface tension forces. It is used in paper inkjet printers as an ink solvent. PVP is used to avoid particles form lumps.

Summarizing

This is a small step in the process of improving making PCB vias at home. We hope have contributed a little to it. Also we hope have inspired other people to researching in this way. We will continue to do it, and also researching about what we think will be the definitive DIY solution: 3D printing electronics.

Stay tuned!

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New kid in town and first conductive ink testing

Enviado por DIYouware el Sáb, 11/14/2015 - 21:00

You guys probably already know that there is a new kid in town. It’s lovely, isn’t it?

It is the result of a collaboration agreement with Mecaduino. We already talked about these guys in other blog article.

We has named it TwinTeeth Plus, and changed the name of the original one to TwinTeeth Basic. The new model works in the same way than the original but with an aluminium framework.

Some people asked us: why another model?.  Well, one reason is because we met Mecaduino people at the Maker faire and we promised to make something with their system.

By the way, a picture of TwinTeeth Basic at the fair.

But main reason is that making the framework with aluminium parts we can save 3D printing time. Printing the plastic pieces of TwinTeeth Basic was taking us too much time.

It seems 3D printers make the hard work and meanwhile we can do other things but it is not so obvious. We need to supervise them and when printing 24 hours per day there are always issues to solve. The triangle vertexes are really big for our 3D printers. They almost take up all the printing platform (200mmx200mm). And each vertex takes approx. three hours to 3D print. We could not serve the kit’s demand.

Apart from that, the new printer has similar performance than the original, although is more robust, easier to assemble, and installing the toolheads is easier as well.

Conductive Ink

On the other hand, we found time to continue our researching with the nano-coopper particles.

We have been doing some experiments with the ink we brewed and the good news is that it has a good performance!. Testing results  are not conclusive yet, but it seems it has a good conductivity: approx. 8.8Ω per linear cm (using our “cheap” multimeter).

We also filled some vias to see if we were able to obtain side-to-side conductivity with them. It was difficult to fill them because the ink is too fluid and drain on the other side.  Maybe we should add some viscous agent to make it less fluid. Once put it inside we used a hairdryer to cure it.

After that we tested them and conductivity is also good.

So, we see feasibilty on the project. We still have to improve the formulations and also find a cheap source of cooper nano-particles.

We received the cooper oxide we ordered, but unfortunately we were wrong and ordered cooper oxide (II) instead of (I). The difference is that first one is more oxidized and is more difficult (almost impossible) to reduce the oxygen and obtain the cooper. 

For now we are going to spend our precious ink in some experiments and then we will see.

 

That’s all.

Thanks!

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Vias, tinta conductiva y nanoparticulas de cobre

Enviado por DIYouware el Jue, 10/29/2015 - 18:31

Durante las últimas semanas hemos estado investigando sobre como mejorar el proceso de fabricación de las vías usando TwinTeeth.

Para hacer las vías en plan DIY, existen diversos sistemas en el mercado basados en pequeños remaches, epoxy conductivo o  mediante electro-plateado, que es el método que se usa a nivel industrial. Además está el sistema tradicional que consiste en introducir un pequeño hilo en cada vía, soldarlo en ambos extremos y cortarlo. Si tenemos por ejemplo 100 vías en nuestro circuito, tendremos que hacer 200 soldaduras. Esto nos puede llevar algo de tiempo, pero además es aburrido, absurdo, produce melancolía y podemos cometer fallos difíciles de detectar.

Ninguno de estos métodos nos convence y estamos seguros que se puede mejorar mucho en este aspecto con la ayuda de un robot como TwinTeeth.

El principal problema a la hora de buscar una alternativa a la soldadura o al electro-plateado es la conductividad del material. Por ello principalmente se utilizan compuestos de plata que encarecen la solución. El grafeno parece que viene a sustituirla, pero en el momento de escribir este artículo tampoco es barato.

Empezamos investigando sobre él y cómo hacer tinta conductiva con óxido de grafeno pero las muestras para hacer las pruebas eran muy caras.  La idea era hacer tinta o pasta conductiva para rellenar las vías. Y ya que íbamos a hacer tinta conductiva también podíamos "pintar circuitos"  que es el segundo objetivo de este proyecto.

Seguimos creyendo en métodos aditivos para fabricar circuitos y también en hacerlos en 3D pero no es nada sencillo. Parece mentira que a estas alturas del desarrollo tecnológico no exista algo a nivel DIY en este sentido, pero es así.

Después del grafeno y sus desorbitados precios, pasamos a la plata que es el siguiente metal en la lista de conductividad. Las últimas investigaciones sobre tintas reactivas de plata son prometedoras y parecen que dan muy buenos resultados. La mayoría están basados en esta publicación:    "Reactive Silver Inks for Patterning High-Conductivity Features at Mild Temperatures" - S. Brett Walker and Jennifer A. Lewis.

Aquí podéis ver un video sobre cómo se hace esta tinta en casa:  "Make conductive silver ink".

No parece complicado, aunque el nitrato de plata (necesario para hacer el acetato) cuesta unos 50€ los 25 gramos. Habrá que ver luego el producto final que nos queda, que seguro serán unos mililitros. Por otro lado a pesar de ser bastante reactivas todavía requieren un templado a unos 85-100ºC, es decir no curan a temperatura ambiente.

Pero hay algunos startups que han conseguido formulaciones que sí curan a temperatura ambiente y están fabricando rotuladores con la tinta. Por ejemplo este: http://www.electroninks.com/.

Estos rotuladores los podríamos usar en Twinteeth fácilmente. Es tan sencillo como instalarlos en el Cabezal de Ploteado.

Volviendo al tema de las vías, en el ranking de conductividad, después de la plata sólo nos queda el cobre, así que nos hemos puesto a investigar sobre cómo hacer tinta de nano-partículas de cobre.

Buscando en internet encontramos los videos de Robert Murray-Smith y sus experimentos con tinta conductiva. Tiene muchos videos muy instructivos sobre cómo hacer tinta conductiva de diversos tipos. El que más nos interesa es este: cómo fabricar tinta con nano-partículas de cobre. El procedimiento es sencillo, los materiales asequibles y no son demasiado peligrosos.

Antes de continuar es conveniente aclarar que nuestro nivel de química es de instituto. Lo poco que aprendimos fue allí y con un Cheminova que nos regalaron por navidad. Pero lo cierto es que Internet es un medio fantástico para ampliar conocimiento, y si tienes una cierta base para comprender lo que estás leyendo se pueden hacer muchas cosas.

Así que compramos 1 kg de Sulfato de Cobre, y 1 Kg de Acido Ascórbico (en total fueron unos 25€) y nos pusimos a fabricar nano-partículas de cobre. El acido ascórbico, a pesar del nombre tan ácido que tiene, es simple Vitamina-C.

Antes adaptamos rápidamente una vieja batidora estropeada para hacer las mezclas. Usamos una lata de leche en polvo de bebe para alojar el motor, así que le hemos puesto el nombre de "LactoMix" en homenaje a la famosa Thermomix©.

Pero conseguimos apenas un gramo.

Probamos incluso usando un emisor de ultrasonidos para ver si mejorábamos la producción, pero nada.

La resistividad del producto final es de 2-3Ohm por cm lineal. Creemos que es aceptable, al menos para hacer vías.

Probamos con unos 20 litros a ver qué obteníamos.

Y después de decantar la solución conseguimos unos pocos ml más. No demasiado la verdad. Lo hemos guardado como cobre en paño en un frasco de Apiretal.

Vamos a utilizarlo para hacer pruebas, pero ya hemos visto que aunque la producción es fácil y barata, el método no es muy productivo así que no cumple los requisitos.

Necesitamos una fuente productiva y barata de nano-partículas de cobre de alta conductividad. Estás existen en el mercado a precios de laboratorio, es decir, prohibitivos. Además el cobre oxida con mucha rapidez y es difícil encontrarlo en su estado puro ya que normalmente ya está recubierto de una película de óxido de cobre.

Curiosamente el óxido de cobre es barato y se vende en ebay. Cuesta unos 30€ el Kg, lo malo es que es un pésimo conductor de la electricidad. Leyendo algunas publicaciones sobre nano-partículas, hemos descubierto que hay formas de convertirlo en cobre metálico (Cu) mediante una reacción de reducción. En ella el oxido pierde el oxigeno y es lo que necesitamos.

Para provocar la reducción hay que añadir energía y se puede hacer mediante calor (templado), mediante combinación con otros compuestos, mediante flashing (con una lámpara de halógeno potente), mediante láser y/o algunas combinaciones de ellas.

Se puede combinar con hidrogeno, CO y nitrógeno con los siguientes resultados.

CuO + H2 → Cu + H2O

CuO + CO → Cu + CO2

CuO + N2 → Cu + N2O2

Pero la forma que más nos gusta es la del láser. Sabemos algo sobre láseres y tenemos fácil acceso a ellos. Además, es una forma selectiva de inducir la reacción, es decir, quizás podemos fabricar una pasta de nano-partículas de óxido de cobre reactivas a la luz UV.

Podríamos aplicarla con el Dispensador de Pasta en las vías y luego provocar la reacción con el láser y convertir el oxido de cobre en cobre metálico. Otra opción sería usar un láser IR para provocar la reducción mediante calor. Y finalmente otra que se nos occurre es cubrir la via con una pequeña campana e injectar unas gotas de nitrógeno líquido mientras le atizamos con el láser.

Cualquiera de las opciones tiene una cierta viabilidad en el entorno DIY y cumple los criterios de coste.

Así que hemos pedido un poco de oxido de cobre (II) para probar.

Mientras lo recibimos y seguimos aprendiendo, vamos a gastar las nano-partículas que hemos obtenido para hacer algunos nano-experimentos.

De todas formas creo que necesitamos asesoramiento químico. Si alguno de vosotros es químico o está estudiando química y tiene algo de idea sobre este tema, y está interesado en echarnos una mano por favor, poneros en contacto con nosotros, seguro que podemos colaborar.

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Resumen de Septiembre

Enviado por DIYouware el Dom, 10/04/2015 - 17:45

No encontrábamos un momento para escribir nuevas entradas en el blog, pero ayer John Ferguson del Reino Unido nos ha enviado algunos archivos .STL con mejoras en las piezas de plástico de TwinTeeth y decidimos sentarnos, escribir estas líneas, publicar aquí sus archivos y por supuesto dar las gracias a John por su excelente trabajo y por su contribución al proyecto.

En septiembre hemos estado muy ocupados preparando y vendiendo los kits de la tienda. Después de las vacaciones de verano teníamos algunos pedidos pendientes y los hemos servido todos durante septiembre.

Hemos cambiado un poco la configuración de los kits. Ahora estamos utilizando plástico de color azul claro en vez del azul marino que estábamos usando antes del verano. Este color tiene una gran demanda en el mercado y ocurre que con frecuencia nos resulta difícil encontrarlo porque se encuentra agotado. Así que hemos cambiado a azul claro que es más fácil de encontrar. También hemos incluido por defecto el kit de la plataforma de aluminio en el kit del Hardware del Bastidor ya que nuestro proveedor tubo tiempo durante el verano para hacer algunos juegos y ahora tenemos cierto stock. Esperamos que podamos controlar la demanda. También encontramos tiempo para mejorar el sistema de movimiento lineal y los kits incluyen ahora los nuevos husillos y sus soportes (ver entrada en el blog).

Por otro lado hemos abandonado el proyecto de hacer un Toolhead para imprimir en SLA. Hemos probado con éxito el PHR-803T y su controlador para curar resina UV, pero no hemos visto ninguna ventaja de utilizar un robot delta invertido para ello. Probablemente un robot cartesiano tradicional hará un trabajo mejor, pero comenzar un nuevo diseño en esta área nos desviaría de nuestro objetivo. Por ello hemos cambiado el foco de nuestras actividades de investigación a otra área importante: cómo mejorar la forma de soldar vías. Nos gustaría hacer algunas pruebas con TwinTeeth y usarla para soldar y testar vías porque son siempre una pesadilla al hacer PCBs en casa. Tenemos algunas ideas absurdas, que como siempre parecen ser las mejores. Si la idea no es lo suficientemente absurda entonces alguien probablemente la habría hecho ya. Y en esta etapa de desarrollo tecnológico sólo tenemos dos oportunidades: la investigación en áreas complejas y difíciles que requieren invertir mucho tiempo y dinero, o encontrar una puerta trasera: algo que nadie pensaba porque era absurdo. Como podéis imaginar la segunda forma es nuestra especialidad y aquí estamos: pensando en nuevos métodos para soldar vías utilizando un robot. Todavía estamos esperando algunas cosas que hemos comprado en eBay pero os mantendremos informados de los resultados tan pronto como sea posible.

También estamos estudiando óptica porque queremos hacer alguna investigación sobre cómo sensibilizar dry-film con galvos, espejos poligonales, lentes, dispositivos LCoS y LCD y en general cualquier otro método óptico, en lugar de mecánico. Cuando descubrimos el PHR-803T nos enamoramos de él y de su sistema optomecatrónico. La óptica es una importante área de la mecatrónica y no sabemos demasiado sobre ella, así que vamos a tratar todos los días en aprender un poco sobre "el oscuro mundo de la luz...” o sobre “el lado oscuro de la fuerza " que es algo parecido :-)

También nos gustaría probar TwinTeeth para pintar circuitos impresos utilizando grafeno. Hemos encontrado algunas experiencias en internet donde transforman el óxido de grafito en grafeno mediante un rayo láser. Maher El-Kad de la Universidad de UCLA lo hizo por primera vez con LightScribe: una tecnología algo obsoleta que utilizaba un láser de DVD para pintar la portada del disco en la capa superior del DVD. El método que utilizó Maher para hacer el grafeno parece simple: cubrió un sustrato de plástico con una solución acuosa de óxido de grafito, la dejó secar y finalmente utilizó el rayo láser de LightScribe para transformar el óxido de grafito en grafeno.

Podéis encontrar más información aquí y algunos videos en youtube como éste.

El primer problema que hemos encontramos en este proyecto ha sido el precio del óxido de grafito. Aunque sabíamos que no era tan caro como el grafeno, que es realmente caro, hemos visto que tampoco es que sea muy barato: aprox. 180$ por gramo. De hecho es más caro que la tinta de las impresoras de inyección: el líquido más caro del mundo. :-)

También tuvimos tiempo para colaborar con Mecaduino. Conocimos a la gente de Mecaduino el pasado mes de mayo en la Maker Faire. Amablemente se ofrecieron a enseñarnos cómo utilizar sus piezas de metal en nuestros diseños y ahora estamos hablando con ellos para hacer un proyecto juntos.

 

Eso es todo!

Os mantendremos informados.

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Control IP5 2.2.5

Enviado por DIYouware el Mié, 09/16/2015 - 10:14

El equipo de desarrollo de ControlP5 ha desarrollado una nueva versión (2.2.5) que tiene algunos cambios no soportados por TwinTeethMC.

Estamos trabajando para adaptar TwinTeethMC a dichos cambios. Mientras tanto debéis usar la versión soportada, que es la 2.0.4.

Podéis descargarla desde aquí.

 

Gracias,

Diyouware team.

 

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Mejoras en los husillos

Enviado por DIYouware el Mar, 09/01/2015 - 15:53

Después de algunos días de vacaciones hemos regresado revitalizados y con ideas frescas.

Una de ellas ha sido mejorar la precisión mecánica de TwinTeeth. Los valores actuales están bastabte bien pero durante las pruebas de impresión 3D usando resina UV vimos que algunas líneas rectas aparecían un poco torcidas a escala de micrometros.

Probablemente la razón es que algún husillo tiene algo de excentricidad o tal vez los acopladores de los motores son demasiado flexibles o ambas cosas. Así que hemos repasado el diseño del sistema mecánico para minimizar este efecto y finalmente decidimos reducir el tamaño de los husillos para reducir el posible giro excéntrico y también hemos diseñado un nuevo soporte superior del husillo que llevará el cojinete y un tornillo para ajustar la flexibilidad del acoplamiento motor.

Realmente TwinTeeth no necesita unos husillos tan largos porque no se utiliza la parte superior de ellos. Los carros viajan sólo unos 140-150mm desde la posición de inicio y por lo tanto podemos reducir la longitud del husillo y reducir de esa forma la probabilidad de que se tambalee mientras gira. Hemos pensado también reducir el tamaño de las guías lineales pero añaden rigidez al bastidor y sinceramente no vemos beneficio alguno.

Estas modificaciones son fáciles de aplicar y se pueden reutilizar los materiales importantes: husillos y rodamientos. Tendrás que comprar sólo algunos tornillos y tuercas e imprimir en 3D dos nuevas piezas: el soporte superior del husillo y su cubierta. Caben en el tamaño de la cama de TwinTeeth así que si tienes el Cabezal de Impresión 3D probablemente puedes imprimirlos con ella (antes de desmontarla). De lo contrario podemos proporcionarte un kit con las piezas. Los nuevos kits del bastidor incluirán también estas modificaciones.

Este es el aspecto de las nuevas piezas:

Y este una vez ensambladas:

La lista de materiales necesarios por cada eje es la siguiente:

  • 1x lead-screw top support  (soporte superior del husillo)
  • 1x lead-screw top support cover (cubierta del soporte)
  • 6 x tornillos/tuercas M3 -10mm
  • 1x tornillo/tuerca M3 -12mm
  • 1x tornillo/tuerca M4 - 30mm
  • Un poco de cinta de Teflon
  • Vaselina o grasa

Necesitarás además las siguientes herramientas.

  • Llaves allen M2, M3
  • Un destornillador pequeño
  • Una sierra de metal
  • Una lima
  • Un rotulador

¿Cómo hacerlo?

Primero tienes que obtener (o imprimir en 3D) las nuevas piezas de plástico. Luego quitarles los restos de la impresión, pie de elefante, hilos, etc.

Mediante el soldador inserta las tuercas M3 en sus alojamientos e instala los tornillos M3x10mm de retén del los ejes lineales. No olvides el tornillo M3x12mm de ajuste del husillo que está en la parte superior de la cubierta.

Luego desmonta el triángulo superior. Retira los tres rodamientos de bolas F6900ZZ e instálalos en las nuevas piezas. Utiliza algo de cinta de teflón para que encajen en sus alojamientos.

Pon un poco de vaselina o grasa en la punta del tornillo de ajuste (M3x12mm). Reducirá la fricción con el husillo.

Utilizando cuatro tornillos M3x10mm, atornilla la tapa en la parte superior del soporte de husillo. Esta tapa evita que el rodamiento salga de su alojamiento.

Afloja los tornillos y retira la tuercas de epoxy de los carros. Afloja también los prisioneros del acoplador del motor y retira los tres husillos deslizándolos hacía arriba.

Usando una sierra de metal corta los husillos a 200mm de longitud y redondea los extremos con una lima.

Por cada eje:

Toma uno de los soportes superiores de husillo. Comprueba que los pernos de retención están aflojados. Desliza hacia abajo la pieza por las guías lineales y el tubo de aluminio hasta que se encuentre aprox. a 147mm de la superficie del triángulo inferior (medido desde la parte superior de este).

Con un rotulador, marca la posición del tornillo M4 en el tubo de aluminio. Desliza hacía arriba el soporte del husillo y con una broca de 3 o 3,5 mm, taladra un agujero a través del tubo. ADVERTENCIA: ten cuidado al taladrar el tubo de eje Z porque probablemente ya instalaste el cableado dentro.

Afloja los tornillos del acoplador del motor. Instala provisionalmente el husillo enroscándolo a través de la tuerca del carro y deslizándolo por el rodamiento del triángulo inferior  hasta que alcance el acoplador del motor. Luego desliza el nuevo soporte superior por el tubo de aluminio y las guías hasta su posición y atorníllalo al tubo con un tornillo M4. Aprieta también los retenes de las guías lineales.

Gira el husillo a mano e insértalo en la parte superior del cojinete hasta que toque el tornillo de ajuste. Entonces usando un pequeño destornillador apalanca hacía arriba el acoplador del motor hasta que quede comprimido contra el extremo inferior del husillo. Entonces aprieta los prisioneros para mantener el acoplador del motor en esa posición. La idea es eliminar la flexibilidad del acoplador y el movimiento vertical del husillo. Más adelante podrás ajustarlo si fuese necesario, girando el tornillo de ajuste del soporte superior.

Utilizando un rotulador marca la posición de los rodamientos superior e inferior en el husillo. Luego, afloja los prisioneros del acoplador (sólo los que retienen el husillo), desmonta todo el conjunto y retira el husillo. Aplica un poco de cinta de Teflon en las marcas que hiciste con el objeto de reducir la holgura con los rodamientos.

Instala de nuevo el husillo y comprueba que ajusta bien en los rodamientos. Es muy importante que el husillo se adapte perfectamente a ellos para evitar cualquier bamboleo. Luego instala de nuevo la parte superior del soporte del husillo. Esta vez tendrás que hacer presión contra el husillo para comprimir el acoplador del motor. Instala entonces el tornillo M4 y aprieta los retenedores de los ejes lineales.

Coloca entonces la media tuerca de epoxi en el carro y aprieta los tornillos.

Comprueba con los dedos que el husillo gira suavemente. Muévelo también arriba y abajo y comprueba que no hay desplazamientos verticales. Lo ideal es que no se desplace verticalmente, pero si ves que va muy forzado o se bloquea, afloja un poco el tornillo de ajuste de la tapadera.

Finalmente comprueba que los prisioneros del acoplador están apretados así como los tornillos retenedores de los ejes lineales.

Cuando termines es recomendable nivelar de nuevo la plataforma y ajustar la posición cero de los cabezales antes de volver a utilizar TwinTeeth.

No hay ningún impacto en el software y puedes utilizar el mismo firmware y la misma versión de TwinTeethMC que usabas con los husillos largos.

Recomendamos implementar esta mejora porque ofrece precisión adicional para imprmir PCBs. Y si estás empezando a ensamblar TwinTeeth, no lo dudes y aplícala.

Si tienes alguna duda durante el ensamblaje no tengas reparos en contactar con nosotros.

Encontrarás la nueva versión de los planos y los archivos de las piezas impresas en la sección Obtenerla.

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