Žáci oborů elektro sestavili plně funkční automat v podobě manipulátoru pro technologii výroby plošných spojů.
Obor Průmyslová elektronika a zabezpečovací systémy má v naší škole dlouholetou tradici a pro svou činnost využívá moderních prostor školy pro zabezpečení komplexní výuky předmětného oboru. Část výuky pro řídicí systémy je vybavena dvěma 3D tiskárnami, laboratorními stoly, počítačovou učebnou, širokou škálou softwarových pomůcek, potřebnými měřícími a diagnostickými přístroji, elektrickým nářadím a širokou součástkovou základnou. Praktická výuka je realizována ve specializovaném pracovišti pro výrobu vlastních desek plošných spojů, a tak je umožněn rozsáhlejší prostor pro variabilní návrh elektroniky a výroby elektronických obvodů podle aktuální potřeby výuky či změně zadání.
Kliknutím na obrázek spustíte videoukázku činnosti manipulátoru.
Technologie výroby plošných spojů zahrnuje složitý postup, který vyžaduje kooperaci více strojního vybavení z mnoha různých průmyslových odvětví. Základem bývá obvykle sklolaminátová deska tloušťky asi 1,5 mm oplátovaná mědí o tloušťce 18, 35, 70 nebo 105 μm. Následně je větší či menší část mědi odleptána a zůstávají vodivé části propojující elektronické součástky, které jsou následně k desce připájeny slitinou cínu. Obrazec leptání mědi je vytvořen na desce buď chemicky odolným fixem, anebo tzv. fotosenzitivní vrstvou. Fotosenzitivní vrstva je osvícena UV světlem zastíněným obrazcem vytištěným z laserové tiskárny na průhlednou folii. Po osvícení UV světlem je fotosenzitivní vrstva vytvrzena a chemicky reaguje jinak než ta část, která byla zakryta barvou z tiskárny, čímž její vlastnosti zůstaly nezměněny. Další technologický postup vyžaduje používání různých druhů chemických prostředků, do nichž se pokládají osvícené desky v různých časových intervalech. Tímto způsobem lze vytvářet množství identických desek plošných spojů s identickou funkcí. Výroba několika kusů těchto desek obvykle vyžaduje určitou zručnost a místnost vybavenou pro práci s chemickými látkami. Pro potřeby výroby menší série vzniká vyšší nárok na přesnost provedení jednotlivých úkonů při výrobě, především časů jednotlivých kroků výroby.
Žáci oboru vzdělání Průmyslová elektronika a zabezpečovací systémy v rámci praktické výuky vytvořili manipulátor, který je schopen s fotosenzitivní deskou, která je již osvícena UV světlem, provést potřebný postup pro vyvolání obrazce a naleptání vrchní vrstvy mědi pro kontrolu správnosti provedení. Manipulátor je stroj, který byl kompletně sestrojen a naprogramován žáky naší školy během praktické výuky, tj. mechanické zpracování, programování a testování stroje. Stroj tak umožňuje celý proces vyvolání obrazce provést automaticky a po dokončení procesu je deska pouze vložena do leptací lázně. Tímto způsobem se prokazatelně zvyšuje kvalita provedení desek a je umožněno zajistit výrobu malých sérií elektroniky (například pro praktickou maturitní zkoušku), vyvolání oboustranných desek plošných spojů a snížení množství kontaktu s různými chemickými látkami během procesu výroby.
Manipulátor zajišťuje plně automatické odebrání panelu s deskou plošných spojů od uživatele a realizaci celého procesu vyvolání až po jeho kompletní dokončení a předání uživateli. Během procesu je uživatel bezpečně oddělen od chemických látek průhledným plexisklem. Program manipulátoru je uzpůsoben tak, že je schopen zjistit nepodařené zachycení panelu nebo jeho ztrátu během procesu a umožňuje zrychlit proces vyvolávání (zejména pro potřeby testování).
V rámci praktické výuky jsou použity různé projekty pro aplikaci znalostí žáků daného ročníku a pro zpestření výuky jako celku. Na komplexnějších projektech, jako je tento manipulátor, se podíleli různou měrou 2., 3. a 4. ročník oboru Průmyslová elektronika a zabezpečovací systémy. 2. ročník zabezpečil provedení elektroniky a testovací provoz manipulátoru, 3. ročník provedl kompletní naprogramování stroje dle zadání, 4. ročník sestrojil mechaniku stroje dle zadání a pak následné přimontování ochranných krytů. 4. ročník dále zabezpečil diagnostiku funkčnosti stroje a jeho nastavení pro provoz. Na stroji je použito mnoho dílů z vlastní 3D tiskárny, řadu dílů navrhli žáci z kroužku 3D tisku.
Jan Pošvář, učitel OV
