LED Matrix
Die LED_Matrix ist eine 4.5 x 4.5 cm große PCB, die mit der CNC selbst gefräst wird.
Praxistest: Die selbstgefräste 8x8 LED-Matrix
Um die Präzision und Leistungsfähigkeit der eigenen Werkstatt auf die Probe zu stellen, wurde eine doppelseitige 8x8 LED-Matrix komplett in Eigenregie gefertigt. Der anspruchsvolle Prozess begann am Computer: Nach dem Schaltplan- und Layout-Design in KiCad wurden die Daten in Estlcam importiert, um die präzisen Fräsbahnen und Bohrwege zu generieren. Die reine Bauzeit an der Maschine und am Lötplatz dauerte insgesamt 17 Stunden. Zuerst wird die Platine auf der CNC-Fräse von der ersten Seite isolationsgefräst, exakt umgedreht und auf der Rückseite bearbeitet. Nach dem Bohren der Löcher wird eine blaue UV-Lötstoppmaske aufgetragen und unter UV-Licht ausgehärtet, um die feinen Leiterbahnen vor Brücken zu schützen. Da keine Durchkontaktierungshülsen verwendet wurden, mussten alle Vias (Lagenwechsel) mühsam per Hand mit dünnem Draht auf beiden Seiten verlötet werden. Am Ende folgten die 64 LEDs, die Vorwiderstände und die Schieberegister zur Ansteuerung, die dieses komplexe Hardware-Projekt vervollständigen.
CAM-Vorbereitung in Estlcam
Bevor die CNC-Fräse gestartet werden kann, müssen die Designdaten aus KiCad für die Maschine übersetzt werden. Das Bild zeigt die CAM-Vorbereitung der gespiegelten Platinen-Rückseite in Estlcam. Hier werden den importierten Vektoren die konkreten Fräs- und Bohrwerkzeuge zugewiesen. Für die feinen Isolationsbahnen kommen spitze V-Stichel (V-Graver mit 15° und 30°) zum Einsatz, während die Durchgänge mit präzisen Bohrern von 0,3 mm bis 0,5 mm definiert werden. Estlcam berechnet aus diesen Angaben den exakten NC-Code für die Vorschubgeschwindigkeiten und Drehzahlen der Spindel.
Der CNC-Fräsprozess im Überblick
- • Schritt 1: Fixierungslöcher bohren (Dienen zum Festschrauben und als präzise Passermarken für das spätere Umdrehen)
- • Schritt 2: Erste Seite fräsen (Isolationsfräsen der Leiterbahnen mit einem feinen V-Stichel / V-Graver)
- • Schritt 3: Platine umdrehen (Exaktes Wenden und Ausrichten der Platine anhand der Fixierungslöcher)
- • Schritt 4: Zweite Seite fräsen (Isolationsfräsen der Leiterbahnen auf der Rückseite)
- • Schritt 5: Bauteillöcher bohren (Präzises Bohren aller Durchgänge für die Vias und die Steckerleisten)
- • Schritt 6: Außenkontur ausfräsen (Ausschneiden und Freifräsen der fertigen Platinenränder)
Das Ergebnis nach dem Isolationsfräsen
Hier ist das rohe Platinen-Layout direkt nach dem CNC-Durchgang zu sehen. Die Leiterbahnen für die Schieberegister und die Matrix-Zeilen wurden mit einem feinen V-Stichel präzise freigestellt. Alle Kanten sind sauber getrennt, sodass es später beim Bestücken der 64 LEDs und Widerstände zu keinen Kurzschlüssen kommt. Dieser Zustand markiert den erfolgreichen Abschluss der ersten Fräsphasen, bevor die Platine gereinigt und für die blaue UV-Lötstoppmaske vorbereitet wird.
Auftragen der UV-Farbe
Beim doppelseitigen Fräsen kommt es auf jeden Zehntelmillimeter an. Das Bild zeigt den Moment nach dem Auftragen der UV-Farbe, bei dem die gefrästen Isolationsbahnen der Matrix-Ansteuerung deutlich zu erkennen sind. Die feinen Verbindungen zwischen den Schieberegistern und den 64 LED-Schnittstellen erfordern absolute Präzision beim Löten.
