Cómo hacer una placa de circuito (PCB) casera con una CNC 3018
Una CNC 3018 puede fresar placas de circuito de una cara con pistas de 0,4-1 mm, suficientes para prototipos con componentes de agujero pasante y SMD grandes. La clave no es la potencia: es nivelar la placa con un mapa de alturas, usar una fresa en V que gire sin descentramiento y cortar a solo 0,03-0,10 mm de profundidad. Si puedes, usa placa FR1 en vez de FR4: no suelta polvo de fibra de vidrio.
El flujo de trabajo
El proceso que documenta Matt Wach para una 3018:
| Paso | Programa | Qué haces |
|---|---|---|
| 1. Diseño | KiCad | Esquema y placa; exporta Gerber (capa de cobre F.Cu y contorno Edge.Cuts) y archivos de taladro |
| 2. CAM | FlatCAM | Convierte el Gerber en G-code: aislamiento de pistas, taladrado y recorte |
| 3. Control | Candle | Envía el trabajo a la máquina y genera el mapa de alturas |
SheekGeek usó antes EagleCAD → FlatCAM → Pronterface y luego pasó a Carbide Copper, que le pareció mucho más cómodo.
Para tu primera placa, Matt Wach recomienda un diseño tolerante: pistas de 1 mm y separaciones de 0,4 mm.
FR1 o FR4
SheekGeek lo explica así: el FR1 es papel impregnado de resina, se fresa mejor que el FR4, desgasta menos las fresas y no llena el aire de partículas de vidrio.
El FR4 es fibra de vidrio con epoxi. En el foro de Carbide 3D se advierte que las fibras rotas no se deben respirar y que además desgastan los rodamientos. Un participante señala que los filtros habituales de 5 micras no retienen las partículas más dañinas y recomienda filtros HEPA de 0,3 micras. Otro aspira la viruta con una boquilla fina a medida que sale.
Fresas
Opciones que compara Matt Wach para aislar pistas:
| Fresa | Valoración |
|---|---|
| En V de 20° | Pistas finas, pero frágil: hay que ir despacio |
| En V de 30° | Más robusta; a más profundidad, más ancho de corte |
| En V de 20° con estrías | Mucho más robusta; pistas desde unos 0,4 mm |
| De 45° con estrías especial | Los mejores resultados, pero cara (unos 15 $) y frágil |
Para taladrar: brocas de PCB o fresas pequeñas. Para recortar la placa: una fresa plana de 2-3 mm.
El descentramiento lo es todo. Un usuario de EEVblog insiste en que la fresa gire sin descentramiento visible y propone comprobarlo con una lupa de joyero. Con una fresa en V, cualquier descentramiento ensancha el corte y se come las pistas.
Ajustes de partida
Valores de Matt Wach para su 3018:
| Operación | Profundidad | Avance XY | Avance Z | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Aislamiento de pistas | −0,03 a −0,05 mm | 120-200 mm/min | ~60 mm/min | 2-3 pasadas con 10-25 % de solape |
| Taladrado | Grosor de la placa + 0,1 mm | — | ~300 mm/min | Sin pasadas múltiples |
| Recorte | Grosor de la placa + 0,1 mm | ~120 mm/min | — | En varias pasadas |
Husillo a máxima potencia: Matt Wach mide unas 7500 rpm reales en el suyo.
Otras fuentes son más conservadoras. En EEVblog se aconseja empezar con 50-100 micras de profundidad, el husillo lo más rápido posible y solo 10-30 mm/min de avance, porque en máquinas de aficionado ir rápido flexa la fresa. En el ensayo de element14 con una Genmitsu 3018-PRO se usó una fresa de carburo de 0,5 mm a 3000 rpm, 80 mm/min y 0,15 mm por pasada.
Empieza lento, mira el resultado con lupa y sube.
Nivelar la placa: imprescindible
Una placa de 1,6 mm nunca está perfectamente plana, y con cortes de 0,05 mm cualquier curva deja zonas sin aislar. En EEVblog consideran aceptable una variación de 50-100 micras en toda la placa; más que eso hay que compensarlo.
Cómo se hace:
- Sonda eléctrica. Matt Wach suelda un cable a una esquina de la placa y conecta una pinza a la fresa y otra a la placa. Al tocar, la máquina detecta el contacto. SheekGeek usa cinta de aluminio sobre la placa y recomienda lijar el cobre con estropajo antes, para que haya buena conducción.
- Mapa de alturas en Candle, con puntos cada 1 cm aproximadamente.
- Ajuste fino. Matt Wach observa que la medida es «precisa pero no exacta»: errores de 0-0,15 mm, pero constantes. Desplaza todo el mapa en pasos de 0,05-0,1 mm y valida con un corte de prueba.
Quita la sonda antes de fresar. SheekGeek lo advierte con énfasis: él lo olvidó más de una vez.
Fijar la placa
Las bridas doblan la placa. Matt Wach usa cinta de pintor en la mesa, cinta de pintor en el dorso de la placa y cianoacrilato entre ambas. SheekGeek usa cinta de doble cara.
Cero y cambios de fresa
- Origen en la esquina superior izquierda, donde está soldada la sonda.
- Cero de Z con un papel: baja la fresa hasta que roce.
- No vuelvas a poner a cero X e Y al cambiar de fresa para taladrar y recortar, o los agujeros no coincidirán con las pistas.
Errores típicos
Según Matt Wach, los más comunes son:
- Parámetros erróneos en el G-code. Él usa unos scripts propios para revisarlo antes de fresar.
- Olvidar arrancar el husillo (falta el comando M03).
- Cero mal hecho. Haz una pasada en vacío antes.
- Placa combada por apretarla con bridas.
- Altura irregular sin mapa de alturas.
Y uno más: fresar FR4 sin aspiración ni filtro HEPA.
Preguntas frecuentes
¿Puedo hacer placas de doble cara? Es posible, pero alinear las dos caras es mucho más difícil. Empieza con una cara y puentes de cable.
¿Qué componentes admite? En EEVblog se cita que se consiguen separaciones para circuitos integrados de 0,1" y placas SMD con componentes 0805.
¿Merece la pena frente a encargar la placa? Para un prototipo que necesitas hoy, sí. Para una placa definitiva o de muchas pistas, un fabricante de PCB da mejor resultado.
Fuentes consultadas
- Matt Wach: fresado de PCB con una 3018, de principio a fin (GitHub)
- EEVblog: fresar PCB con una CNC 3018
- SheekGeek: consejos para fresar PCB
- Carbide 3D: ¿es peligroso mecanizar FR4?
- element14: la Genmitsu 3018-PRO fresando PCB