Foi assim que nasceram os Lab Sprints AZ, sessões de trabalho mensais em que os membros dos labs se juntam em equipas para trabalhar em projectos concretos num fim de semana. O requisito fundamental é que no inicio de cada sprint cada projecto a ser trabalhado tem que ter um objectivo e seja demonstrável no final.

Para arrancar, pegamos num projecto antigo dos Machinimakers que há muito estava à espera de atenção, a nossa CNC. O projecto voltou à baila recentemente porque nos surgiu a necessidade de fabricar PCBs para um projecto do LCD e apesar dos resultados interessantes das experiências de etching que fizemos no verão passado, a ideia de usar um processo com químicos tóxicos nunca foi do nosso inteiro agrado, e usar uma CNC para gravar as PCBs pareceu-nos uma alternativa bastante viável.

Claro que construir uma CNC fiável a partir do zero é um projecto impossível para um fim de semana, por isso colocamos o objectivo do sprint numa fasquia mais baixa, mas mesmo assim ambiciosa: criar um protótipo funcional de uma CNC controlada manualmente por um joystick, demonstrável através do uso da máquina para mover uma caneta e desenhar sobre uma folha de papel.

A equipa intercontinental que reunimos para este projecto era composta por Pedro Ângelo, e pelo Ricardo Lobo do LCD, pelo Tiago Serra do xDA, e pelo Alan Fachini e Dino Magri do MuSA.

Começamos por atacar a nossa pilha de material informático velho à procura de peças que pudessemos usar para construir a máquina.

Reaproveitando peças de impressoras

Um par de impressoras forneceram os eixos e os motores, os componentes principais, e o resto da estrutura foi montada a partir de pedaços de madeira encontrados na oficina e o nosso termoplástico favorito, a cola quente.

Estrutura da CNC pronta

A electrónica que controla os motores foi adaptada de umas experiências que fizemos durante o ano passado para o LKL, um outro projecto do LCD. O circuito foi escolhido por ser simples de montar numa breadboard e por termos os componentes disponíveis. O conjunto é controlado por um Arduino com um firmware muito simples que recebe uma direcção pela porta de série e move o motor correspondente. O passo seguinte seria adaptar o firmware mais completo usado na LKL, que permitiria multiplexar os motores e obter maior precisão no movimento da máquina, mas infelizmente como esse firmware foi desenvolvido para um outro método de controlo de motores, não foi possível modificá-lo e calibrá-lo a tempo da demonstração final do Sprint.

Electrônica

Para a demonstração propriamente dita, ligamos um joystick ao PC e criamos um patch de Pure Data que converte o movimento dos eixos do joystick em valores a enviar ao Arduino pela porta de série e o resultado é este:

Foi um fim de semana intenso e muito divertido, que nos deixou cheios de ideias para continuar a desenvolver este projecto em proximos sprints. Se estiverem interessados podem encontrar o código e mais informação sobre o projecto na página do sprint, e claro, envolverem-se na preparação do próximo.

Vejam mais fotos do decorrer das atividades no Flickr.

A diferença entre estes dois tipos de papel e os experimentados anteriormente foi enorme. Gostamos especialmente do papel da Staples porque fez uma transferência muito boa e saiu com facilidade (foto que se segue). O da HP tem a vantagem de ser bem mais económico e de sair totalmente sem esforço. Voltaremos a tentar a transferência com ele até porque temos 250 folhas!

Terminada a transferência com uma percentagem muito baixa de erros, passamos ao processo de remoção do cobre. A pressa obrigou a um método de relativa violência o que resultou na morte de algumas linhas mais frágeis. Da próxima ter-se-à mais cuidado. Porque a foto não nos faz justiça, decidimos optar por uma imagem solene do processo.

O próximo passo são os furos e a soldagem, para tal vamos adquirir uma Dremel que nos vai possibilitar furos até 0.4 mm.

E antes de terminar, referir que testamos um verniz para prevenir a oxidação da placa. Na Aquário não encontramos o SOLDERLAC, por isso veio um equivalente da Kontakt Chemie que funcionou lindamente.

Faseamos as experiências de forma a tirar várias conclusões e evitar o desperdício excessivo de material. Assim, começamos por experimentar vários processos de lavagem do cobre das PCBʼs, usando apenas um marcador de acetato para as marcações e testando o método da passagem com a esponja embebida em solução.

Os testes foram resultando cada vez melhor. A diferença esteve no meio usado para limpar a pcb e na força aplicada na esponja a fazer ao aplicar a solução. No primeiro teste usamos simplesmente detergente da loiça, o resultado não foi muito positivo em especial nos cantos onde os dedos estiveram mais em contacto. Nas restantes tentativas foi usado diluente na segunda e acetona na terceira.

Parece que a acetona funciona melhor, mas o resultados foram muito idênticos, daí que iremos pelo que for mais barato de obter.

O uso da esponja passou a ser apenas um ligeiro movimento circular e para trás e para diante sem fazer demasiada força. Assim nota-se que o teste 3 tem o cobre menos desgastado.

Após estes testes foi experimentada a técnica de passar um esquema impresso a laser. Mais uma vez procuramos seguir os tutoriais mencionados. O primeiro desafio está em encontrar o papel certo. O objectivo é usar um papel que absorva muito pouco toner e que mantenha uma boa definição das linhas.

Começamos por usar o papel Staples Photo Supreme de 270g/m2. Este papel começou por dar alguns problemas pois encravava a impressora. No entanto à terceira tentativa conseguimos a impressão. É um papel muito grosso e a absorção do toner foi mínima. Ao passar o dedo levemente sobre as linhas sentíamos um relevo superior muito nítido.

De seguida usamos papel Epson Mate de 190g/m2. Este papel, também ele fotográfico, absorveu muito mais tinta e o relevo deixou de ser notável. Usamos ainda o papel Xerox Copy de 80g/m2 que absorveu de novo bastante bem a tinta sem relevo aparente.

O processo que se segui-o foi similar para os três casos. Começamos por aplicar o toner na PCB usando um ferro de engomar. A folha impressa foi colocada com o toner virado para baixo ( em contacto com o cobre ). Aplicou-se ainda algum papel extra por cima para evitar um contacto quase directo do ferro com a placa. As tempos andaram entre os 3 e os 5 min.

A transferência do toner ocorreu nos três casos sem grande diferença aparente, o que é surpreendente no caso dos papeis mais absorventes.

A maior diferença notou-se no passo seguinte, que foi de colocar a placa com o papel ainda colado em água quente para se proceder à descolagem do papel deixando apenas as faixas de toner.

Após alguns minutos de molho, as camadas de papel iam sendo raspadas gentilmente com o dedo. Ao encontrar zonas demasiado secas a placa voltava para a água. O grande problema é que o papel fotográfico parece deixar uma espécie de goma/cola juntamente com as faixas de toner. Essa película parece ser o suficiente para que o desgaste do cobre durante a aplicação da solução não ocorra de forma eficiente. Por isso, o papel que deu o melhor resultado foi o Xerox Copy, pois não deixa nenhum resíduo extra.

Como se pode ver, na primeira imagem, existe uma camada de cobre entre as linhas, resultante da goma. Na segunda, as linhas encontram-se bem separadas.

Tentamos ainda fazer a transferencia de todo o circuito para uma placa muito maior, com cerca de 13x9cm. O resultado foi muito inferior ao esperado. Julgamos que se deveu ao facto da dissipação de calor ser maior devido à placa ter muito mais superfície de metal e do ferro de engomar não conseguir um contacto total.

Isto resultou numa passagem de toner muitas vezes inexistente ou frágil. Ficou ainda muitas fibras de papel agarradas ás faixas. Acabamos por limpar a placa e não aplicar a solução. Descobrimos também que a acetona é muito eficaz para remover o toner da placa (ao contrário do diluente que não o remove ).