¿Se pueden imprimir PCB con una impresora?

¿Alguna vez deseaste poder imprimir una placa de circuito en casa? La idea es tentadora, pero la realidad es más compleja de lo que parece.

Puedes usar algunas impresoras para crear partes de una PCB, como el sustrato o caminos conductivos básicos, pero un dispositivo electrónico completo y funcional, como los de fábrica, no es posible.

Una vez pensé en imprimir mis propios circuitos complejos. Resulta que el viaje desde la idea hasta una placa de circuito funcional es fascinante, con muchos pasos a considerar. Exploremos lo que es verdaderamente posible y lo que sigue siendo ciencia ficción.

¿Puedo imprimir una PCB con una impresora 3D?

¿Soñando con una placa de circuito personalizada, impresa en casa? Aunque las impresoras 3D¹ pueden crear la base de la placa, hacer una PCB completamente funcional no es tan simple como imprimir un documento.

Puedes usar una impresora 3D para el sustrato o para formar trazas conductivas básicas con materiales especializados. Sin embargo, imprimir una PCB completa, con calidad de fábrica y todos sus componentes, no es posible actualmente.

He experimentado con diferentes filamentos de impresión 3D, y la idea del filamento conductivo siempre me entusiasmó. Si bien una impresora 3D puede crear la forma física de la base no conductiva de una PCB, hacerla electrónicamente viable es otra cuestión. Hablamos de la diferencia entre una carcasa y un motor en funcionamiento.

Cómo la impresión 3D ayuda a las PCB

• Creación del Sustrato: Puedes imprimir la base rígida o flexible de la PCB. Esto se hace usualmente con plásticos como ABS, PLA o PETG.
• Carcasas y Soportes: Las impresoras 3D son excelentes para crear carcasas personalizadas para tus electrónicos.
• Caminos Conductivos Básicos: Algunas impresoras 3D especializadas usan filamentos conductivos² o tintas para colocar trazas simples.

Si bien la impresión 3D ofrece prototipado rápido para los aspectos físicos de una PCB, la funcionalidad electrónica sigue siendo un desafío significativo. Aquí es donde los métodos de fabricación tradicionales aún dominan por su fiabilidad y rendimiento. Aprendí esto cuando mi primer circuito "impreso" falló debido a la alta resistencia.

¿Puede una impresora 3D imprimir electrónica?

Imagina imprimir un gadget completo, completamente funcional, directamente desde tu impresora 3D. Este es un deseo común, pero la realidad de imprimir electrónica compleja está lejos de ser un simple botón.

Si bien las impresoras 3D pueden formar partes estructurales de dispositivos electrónicos, como carcasas o soportes, no pueden imprimir componentes electrónicos completamente integrados y funcionales como microchips, resistencias o condensadores en un solo proceso.

A menudo me preguntan si mi impresora 3D puede hacer un teléfono nuevo. La verdad es que construir electrónica requiere más que solo capas de plástico. Necesitamos un control preciso sobre los materiales a nivel microscópico, algo que la mayoría de las impresoras 3D de aficionados no pueden lograr. Los componentes dentro de cualquier dispositivo electrónico son increíblemente complejos. A menudo se fabrican con diferentes materiales y pasos de fabricación precisos.

Desafíos en la impresión de electrónica

• Diversidad de Materiales: La electrónica necesita muchos materiales diferentes (conductores, semiconductores, aislantes). Las impresoras 3D estándar usan solo uno o unos pocos.
• Integración de Componentes: Imprimir partes complejas como transistores o circuitos integrados necesita una resolución muy alta y propiedades de material específicas.
• Capas y Ensamblaje: Incluso si imprimes las partes, unirlas perfectamente para que funcionen juntas es difícil. Esto a menudo necesita soldadura u otros métodos de conexión.

Mis intentos de imprimir incluso simples caminos conductivos me mostraron la enorme brecha entre imprimir un modelo de plástico y un circuito funcional. Las propiedades necesarias para la electrónica son demasiado específicas para las impresoras 3D de propósito general actuales.

¿Qué es la regla de los 45 grados para la impresión 3D?

Cuando diseñas algo para impresión 3D, los ángulos importan. Ignorarlos puede llevar a impresiones fallidas y material desperdiciado.

La regla de los 45 grados⁶ establece que los voladizos o características que se extienden hacia afuera no deben exceder un ángulo de 45 grados desde la vertical sin estructuras de soporte. Esto ayuda a prevenir la flacidez y asegura la calidad de impresión.

Recuerdo mi primera impresión compleja; una pequeña estatua con los brazos extendidos. Los brazos se cayeron mucho, convirtiéndose en espagueti. Fue entonces cuando aprendí sobre la regla de los 45 grados por las malas. Es un concepto fundamental en el diseño de impresión 3D. Dicta cuánto puede "colgar" una parte de tu modelo en el aire sin colapsar. Cuando se extruye el plástico, necesita algo debajo para solidificarse.

Entendiendo los voladizos y los soportes

• Voladizos: Son partes de tu modelo 3D que se extienden horizontal o diagonalmente desde la capa inferior.
• Puentes: Un tipo específico de voladizo que abarca un hueco entre dos puntos de apoyo.
• Estructuras de Soporte: Si un voladizo es demasiado pronunciado (generalmente más de 45 grados), la impresora necesita construir estructuras temporales debajo. Estas se retiran después de la impresión.

Siempre considero esta regla al diseñar carcasas para mis proyectos de PCB. Me ayuda a asegurarme de que la carcasa impresa salga limpia y fuerte. Ignorarla significa más limpieza después o tener que empezar de nuevo.

Conclusión

Hasta cierto punto, puedes usar una impresora 3D para bases de PCB, pero los dispositivos electrónicos completos aún están más allá de las capacidades actuales, un malentendido común.