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Aug 18, 2023

Incidere grandi fogli di ottone è più difficile di quanto pensi

Uno dei miei modi preferiti di pensare all’ingegneria è che un bicchiere non è mezzo vuoto o mezzo pieno, ma solo due volte più grande di quanto dovrebbe essere. Per quanto utile sia questa idea, significa anche che raramente ne metto qualcuno

Uno dei miei modi preferiti di pensare all’ingegneria è che un bicchiere non è mezzo vuoto o mezzo pieno, ma solo due volte più grande di quanto dovrebbe essere. Per quanto utile sia questa idea, significa anche che raramente mi impegno nell’estetica dei miei progetti: imparo o realizzo ciò di cui ho bisogno, dissaldo e riciclo i componenti, quindi vado avanti. Pochi dei miei progetti sono permanenti e le custodie personalizzate tendono a non essere riutilizzabili, quindi evito sforzi e spese.

Ogni tanto però ho bisogno di fare un regalo. In tal caso forma e funzione diventano entrambe prioritarie. Per fortuna, non è tutto oro ciò che luccica e nell'ultimo anno ho imparato a incidere le leghe di rame comunemente classificate come "ottone". In precedenza abbiamo trattato alcuni pezzi di ottone inciso davvero eccellenti e sono stato ispirato a provare a incidere pezzi di metallo più grandi (A4 e più grandi) senza sacrificare la risoluzione. Pensavo che sarebbe stato proprio come incidere i circuiti. In effetti, ho dovuto affrontare diversi mesi di tentativi falliti prima di produrre qualcosa di decente!

Anche se sto ancora lavorando per perfezionare le mie tecniche, nel frattempo ho imparato abbastanza per dare un resoconto. Continua a leggere se senti il ​​bisogno di cartelli in ottone più fantasiosi nella tua vita.

In Asia, l’ottone è un materiale decorativo molto comune e posso facilmente acquistarlo secondo necessità a 9 dollari al chilogrammo in una varietà di forme. Ho iniziato acquistando circa 10 kg di fogli, barre e fogli di ottone per capire cosa fosse pratico.

La prima lezione appresa è stata che la lamiera di ottone economica, una sorta di lamina spessa 0,2 mm fornita in un rotolo, si rompeva durante l'incisione. Lo zinco ha reagito molto più velocemente del rame, lasciando un composto di rame fragile e brutto. Questo problema è scomparso quando ho utilizzato ottone più spesso, in genere da 1 mm a 2 mm proveniente dalla Cina o da Taiwan, entrambi si sono rivelati di buona qualità.

La seconda lezione appresa è che anche un foglio di ottone relativamente sottile (circa 0,2 mm) assorbe il calore molto più di un PCB di dimensioni equivalenti. Di solito incido i circuiti utilizzando il metodo di trasferimento del toner, approssimativamente come spiegato qui. Ho scoperto che un ferro da stiro in genere non riesce a riscaldare l'ottone abbastanza da fondere correttamente il toner. Ho tentato due metodi per aggirare questo problema: passare a processi senza calore e utilizzare un riscaldamento a potenza maggiore.

Ho provato tre tipi di processi senza calore. Nel primo ho semplicemente acquistato dei fogli di fotoresist UV e ho provato a farli aderire all'ottone. Ho subito scoperto che i miei fogli di fotoresist erano terribili ed era praticamente impossibile evitare la formazione di bolle tra il fotoresist e l'ottone praticamente ovunque, anche quando si applicava il fotoresist sott'acqua.

Ho pensato che dipingere su fotoresist non avrebbe avuto questo problema, ma non sono riuscito a trovare alcuna fonte locale di vernice fotoresist. Di conseguenza ho acquistato dell'acrilico con polimerizzazione UV (del tipo utilizzato dai saloni di bellezza). Sfortunatamente, il processo di polimerizzazione non ha prodotto una resistenza utilizzabile: le aree schermate dai raggi UV si sono ancora indurite abbastanza da non poter pulire adeguatamente la lastra di ottone con solvente in seguito. Tuttavia, sospetto che un metodo migliore per applicare il fotoresist, come vernice o spray, produrrebbe risultati superiori.

Ho scoperto che l'acrilico a polimerizzazione UV funziona molto bene come resistente all'incisione una volta polimerizzato, anche se richiede un po' di pazienza e un solvente sgradevole per essere rimosso. Un vantaggio che ha è un lungo tempo di lavoro in un ambiente con luce UV molto bassa. Ho finito per usarlo per i ritocchi quando avevo un processo di lavoro accettabile.

Come ultimo tentativo per evitare processi ad alta temperatura, ho provato ad applicare sulla carta stampata una miscela di circa 15% xilene e 85% metanolo (xilene e acqua non sono miscibili) per rendere il toner abbastanza appiccicoso da aderire all'ottone, premerlo acceso e lasciarlo asciugare prima di immergerlo in acqua e rimuoverlo. Il toner è diventato appiccicoso e ha aderito leggermente, ma ho scoperto che non aderiva all'ottone così bene come con il calore applicato. L'applicazione sia di solventi organici che di calore non era qualcosa che avevo l'attrezzatura per provare in sicurezza, quindi ho rinunciato anche a quella strada.