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1.1.6 Das Isolationsfräsen

Erstellt ab Frühjahr 2004

Als Bastler möchte man den Umgang mit Chemikalien gern vermeiden. Außerdem dauert es ganz schön lange, bis man mit der herkömmlichen Methode eine Platine in der Hand hält. Geht das nicht anders?

Natürlich geht das anders, allerdings sind andere Methoden nicht eben unaufwendig, und billig sind sie auch nicht.

Man kann beispielsweise die Leiterbahnen einer Leiterplatte aus kupferkaschiertem Material herausfräsen.
Es gibt Enthusiasten, die sich einen Apparat wie unten beschrieben selbst gebaut haben, solche Geräte gibt es auch zu kaufen (ihr Preisschild ist allerdings oft vierstellig, für den Gelegenheitsbastler ist das also weniger erschwinglich).

Das Prinzip funktioniert so:



Der Fräsplotter ist praktisch eine 3-Achsen-Fräse: Den Fräser kann man den drei kartesischen Freiheitsgraden verfahren, man kann ihn also auf der Platinenfläche beliebig bewegen und dazu das Fräsgerät in die Höhe fahren und absenken.

Die blaue Fläche ist der Arbeitstisch, auf dem der Platinenrohling (rosa) fixiert ist. Auf den roten Schienen (Y-Richtung -- vor und zurück) kann sich die Fräsbrücke bewegen, auf ihr wiederum lässt sich mit den grünen Schienen der Fräsmotor in X-Richtung (quer) verschieben. Der Fräsmotor lässt sich in Z-Richtung auf- und abbewegen (gelb).

Der Fräsmotor trägt den Fräser, der die Platine bearbeitet.


In Kurzform:

  • Blau = Arbeitsfläche
  • Rot = Y-Achse
  • Grün = X-Achse das gelbe Element fährt rechts und links
  • Grau = Diese Elemente fahren in Y-Richtung.
  • Gelb = Z-Achse, der Fräsmotor (dunkelgrau) fährt hoch und runter


Ein PC mit dem entsprechenden Programm ist nun in der Lage, alle drei Achsen gleichzeitig zu bewegen. Zur Bearbeitung der Platine müssen aber nur die X- und Y-Achse gleichzeitig verfahren werden. Die Z-Achse dient hierbei nur dazu, den Frässtift auf die Platine zu setzen und wieder von ihr abzuheben. Dies geschieht dann bei Stillstand der Achsen X und Y und nur so weit wie nötig.

Aber was wird denn nun genau weggefräst, um die Leiterbahnen zu bekommen ?

Das zeigt die nächste Grafik:


Es wird nicht etwa das komplette Kupfer weggefräst, sondern vielmehr nur einmal "rundherum" um die Leiterbahnen gefräst.

Die orange Fläche soll das Kupfer darstellen, und die gelben Linien sollen der Fräskanal sein.

Nach dem Fräsen ist die Leiterbahn von der restlichen Kupferfläche isoliert und funktioniert somit auch als einzelne Leiterbahn zwischen den beiden dargestellten Lötpunkten.

Um das Ganze noch einmal deutlicher zu zeigen, ist hier noch einmal eine Grafik zu sehen, in der die Platine einmal durchgesägt wurde und von der Seite (Kante) her betrachtet wird:


Du siehst hier in Gelb das Platinenmaterial und darauf das aufgebrachte Kupfer. Solche Platinen gibt es überall zu kaufen.

Der graue Kasten soll der Fräser sein, der gerade dabei ist, eine Nut in die Platine zu fräsen. Rechts daneben sieht man eine fertige Nut und in der Mitte dazwischen entsteht gerade die isolierte Leiterbahn.

Die größte Schwierigkeit, sich so etwas selber herzustellen, stellt der Bau der Fräsanlage dar, denn die sollte schon genau genug sein und eine ausreichende Auflösung bieten. Zweckmäßigerweise treibt man die einzelnen Achsen der Anlage mit Schrittmotoren und Spindeln an, um die Kraft der Motoren und die resultierende Auflösung zu optimieren.

So könnte ein erstes Ergebnis aussehen:

 


Viele Bastler nehmen als Spindeln einfache Gewindestangen, aber das muss jeder einmal selber gebastelt haben um mal zu sehen, wie sauber man da bauen muss, um hinterher auch gute Platinen zu bekommen.

Auch als Fräswerkzeug lässt sich nicht alles aus dem Baumarkt einsetzen, denn diese "Billigdinger" taugen meistens nicht zum richtigen Fräsen. Wer aber einfach mal das Abenteuer "Fräsmaschine" erleben möchte, der kann schon mit einfachsten Motoren und einfachsten Gewindestangen so einiges auf die Beine stellen, wie zahlreiche Seiten im Internet beweisen.

Wer aber wirklich hochwertige Platinen fräsen möchte, der kommt um eine gute, vielleicht sogar fertig gekaufte Fräsmaschine wohl nicht herum.

Eine Selbstbaufräse ist also eher als "Abenteuer mit Lerneffekt" anzusehen als wirkliche Lösung für das Isolationsfräsen von Platinen.


Vielen Dank fürs Lesen,


 


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