Fraisage de circuits imprimés de bureau
Torsten Schoofs produit des circuits imprimés depuis des décennies. Alors qu’il les créait initialement en utilisant le processus de gravure, il se consacre désormais au fraisage d’isolation avec ses deux systèmes CNC STEPCRAFT.
L’intérêt de Torsten Schoofs pour les commandes et les circuits s’est manifesté dès son plus jeune âge, ce qui l’a conduit à suivre une formation de technicien en électronique industrielle. Pendant cette période, il a appris à créer des circuits imprimés par gravure, un procédé qu’il a également appliqué à titre privé dans le cadre de son hobby. « Cependant, il peut arriver qu’un tracé ne soit pas exactement comme il le devrait, que des trous soient créés ou qu’ils soient inégalement étroits et présentent une sous-mordançage », explique-t-il.
Son approche a toujours consisté à dessiner d’abord la disposition, par exemple dans le programme de disposition des circuits imprimés « Sprint Layout », à l’imprimer sur un film transparent et à la transférer sur le circuit imprimé vierge. Les étapes suivantes sont l’exposition, le développement et la gravure. Cependant, pour les deux dernières étapes, le technicien en électronique industrielle formé était toujours obligé d’utiliser des produits chimiques nocifs et parfois malodorants. Un autre inconvénient important pour lui était que « tout devait fonctionner à 100 % dans l’ordre, et ce n’est qu’ensuite que l’on a le circuit imprimé vierge dans les mains ». L’ensemble du processus de perçage des trous et de découpe n’est pas encore terminé ». Le perçage, en particulier, est un véritable travail manuel, car il n’est pas rare de voir 300 à 400 trous dans la création d’un circuit imprimé. Placer ces trous exactement en rangées pendant le perçage manuel n’est pas seulement difficile, mais prend aussi beaucoup de temps. Il est évident qu’avec une méthode aussi laborieuse, les essais et les erreurs prennent beaucoup de temps. « J’ai toujours eu du mal à graver correctement les circuits imprimés parce que je voulais qu’ils soient parfaits.
Avant même le tournant du millénaire, Torsten Schoofs a découvert dans un catalogue des machines à commande numérique pour le fraisage de circuits imprimés. Bien que ces machines soient destinées aux utilisateurs professionnels en termes de prix et de fonctionnalités, le désir de fabriquer des circuits imprimés à l’aide de cette nouvelle technologie est né dans l’esprit d’un passionné d’électronique. Au cours de la décennie suivante, l’internet est devenu largement accessible, enrichi d’une mine d’informations que Torsten Schoofs a utilisées pour approfondir le sujet de la CNC. En 2013, avec une connaissance, il a visité le salon Intermodellbau avec la ferme intention d’acquérir une fraiseuse pour son hobby. « À l’époque, l’envie de créer des circuits imprimés de cette manière datait déjà de 15 ans », note-t-il. Lors du salon, il a également découvert les systèmes CNC STEPCRAFT. J’ai vu la machine et je me suis dit : « C’est ça ! » », se souvient l’amateur. Comme les prix étaient également très intéressants pour lui, il a opté pour la STEPCRAFT D.420, le plus grand système de l’entreprise à l’époque. Il voulait non seulement fraiser des circuits imprimés, mais aussi pouvoir travailler des pièces en plastique pour des boîtiers et du bois.
L’assemblage a été réalisé en collaboration avec un ami qui est mécanicien industriel. « Ce n’est pas du travail à la chaîne. Idéalement, vous devriez aussi apprécier l’assemblage et avoir un certain sens de la mécanique », explique Torsten Schoofs. Son approche nouvelle de la fabrication de circuits imprimés n’avait désormais en commun avec le processus d’attaque précédent que le dessin dans le programme de mise en page. Désormais, le processus consiste à exporter le fichier au format PLT et à l’importer dans le logiciel de contrôle de la machine WinPC-NC. Fixant rapidement le circuit vierge avec du ruban adhésif double face sur un petit panneau en MDF, qui est ensuite fixé sur la table de la machine, le processus peut commencer. Dans un premier temps, la machine fraise les pistes, puis perce les trous, avant de découper le circuit imprimé dans le matériau brut. « Je ne suis pas timide avec les avances, et le STEPCRAFT perce un trou après l’autre. C’est incroyable », s’enthousiasme l’amateur d’électronique, expliquant plus loin : « Ce qui est le plus fascinant, c’est que le circuit imprimé sort de la machine complètement terminé. Il suffit de le nettoyer et de vaporiser un peu de vernis à souder – et c’est fait ! » Désormais, des formes spéciales comme une poignée ou une forme semi-circulaire sont possibles. L’ensemble du processus, du dessin à la pièce finie, prend environ trois heures pour un circuit imprimé unique. « Mais le suivant est prêt en 10 minutes », explique Torsten Schoofs. Cette reproductibilité est particulièrement importante pour lui : « Vous pouvez construire un circuit imprimé, et si vous constatez que quelque chose ne va pas ou ne s’adapte pas, vous pouvez simplement le redessiner et le faire passer à nouveau dans la machine de fraisage. Si je devais à nouveau attaquer ou faire fabriquer un circuit imprimé, cela coûterait beaucoup de temps et d’argent. » Pour tester les circuits et voir quels composants sont nécessaires et comment ils fonctionnent ensemble, il crée d’abord ces circuits sur une planche à pain. Alors que les composants sont généralement montés directement sur la planche à pain, cette tâche peut être délicate, les pattes des composants se tordant rapidement. Pour y remédier, le passionné a créé des cartes d’adaptateur. Il ajoute ensuite des informations sur les diverses connexions. Cela facilite non seulement son travail, mais présente également un autre avantage significatif pour Torsten Schoofs : « Je peux rendre l’électronique plus compréhensible pour les enfants car ils peuvent mieux la manipuler.
Des projets comme ceux-ci ont tellement convaincu le technicien en électronique industrielle formé qu’un an plus tard, lors de la foire Intermodellbau en 2014, il a décidé de se procurer sa deuxième machine STEPCRAFT. Il décrit la STEPCRAFT D.300 comme sa « machine de bureau », qui a une place permanente dans son bureau et est spécifiquement utilisée pour la création de circuits imprimés. Cela comprend la construction DIY de son système d’automatisation domestique. « J’aimerais contrôler diverses fonctions dans ma maison de manière très flexible. Cela inclut l’éclairage, les volets, la ventilation et la détection d’intrusions. Pour contrôler cela de manière extrêmement flexible, il ne s’agit pas vraiment d’un câblage fixe, mais d’un système de bus programmable », déclare Torsten Schoofs. Bien qu’un tel système soit disponible à l’achat, il est très coûteux. De plus, la perspective de le construire lui-même était attrayante, car cela non seulement le rend plus indépendant, mais permet également une installation progressive du système. Le passionné a d’abord créé un prototype de circuit imprimé, qu’il a optimisé jusqu’à ce qu’il s’intègre bien dans le boîtier en plastique de protection. Sur les 80 circuits imprimés nécessaires pour son système d’automatisation domestique, il a déjà réussi à en créer près de 30. « Le microcontrôleur sur la carte est programmé pour envoyer un signal au bus, par exemple, ‘Le bouton de lumière a été pressé.’ Tout cela va à une unité centrale, et elle sait que si l’interrupteur de lumière est pressé à l’arrière, alors je dois allumer la lampe avec une carte complètement différente, par exemple. L’unité centrale envoie alors à nouveau un signal là-bas. L’avantage ici est que l’unité centrale est librement programmable », explique le passionné. De cette manière, des ajustements sont encore possibles ultérieurement.
Après six mois de construction, Torsten Schoofs a entamé une phase de quatre semaines au cours de laquelle il conçoit et teste le système de bus à son domicile, avec la participation de six personnes. Après avoir passé le test avec succès, l’installation devrait avoir lieu à partir de décembre. D’ici là, Torsten Schoofs se réjouit d’utiliser son nouveau changeur d’outils. Il fabriquera ainsi les 50 circuits imprimés restants pour son système de domotique. Je reviens au bout de dix minutes et le circuit imprimé est prêt. Qu’est-ce qu’on peut demander de plus ? », s’enthousiasme-t-il, avant de conclure : Je choisirais à nouveau STEPCRAFT.