Thermopapier durch Leiterplatten "bedrucken"

Lena Windisch schrieb:
> Ist es prinzipiell möglich Temperaturen ab 70°C zu erzeugen, die von
> den Kupferbahnen auf

Das ist sehr einfach zu bewerkstelligen. Dazu brauchst Du nur ein 
Bügeleisen.
Nimm doppelseitige Leiterplatten. Dein Druckseite gestaltest Du, d.h. 
dort wird das Muster geätzt oder gefräst. Auf der Rückseite lässt Du das 
Kupfer komplett. Das dient als Wärmeleitfläche und verteilt die Wärme 
des Bügeleisens gleichmäßig.
Das Thermopapier auf eine Glasplatte, darauf die Platine mit dem Muster 
und dann mit dem Bügeleisen erhitzen. Voila!
Einfacher geht es nicht.

Lena Windisch schrieb:
> - Ist es prinzipiell möglich Temperaturen ab 70°C zu erzeugen, die von
> den Kupferbahnen auf
> der Leiterplattenoberfläche abgegeben werden können?
> - Wie könnte eine simple Umsetzung aussehen,

Nimm ein Bügeleisen.

Lena Windisch schrieb:
> Meine konkreten Fragen wären:
> - Ist es prinzipiell möglich Temperaturen ab 70°C zu erzeugen
> die von den Kupferbahnen auf der Leiterplattenoberfläche
> abgegeben werden können?

Ja.

> - Wie könnte eine simple Umsetzung aussehen

Dünne Leiterbahn, da es ein Punkt werden sollte also 2 dickere
Leiterbahnen, die jeweils angespitzt sich an einem Punkt treffen.

, welche Bauteile sind von Nöten bzw. wo kann ich
> leicht verständliche Informationen dazu finden?

Nirgends, kein Thermodrucker baut das so.
Das Problem ist nicht die Erwärmung, das Problem ist das abkühlen.

> - Elemente die auf die Platine aufgebracht werden, sollten sich
> möglichst am Rand oder auf der Rückseite befinden, damit das
> Thermopapier plan aufliegen kann und überhaupt "bedruckt" wird, geht
> das?

Man kann doppelseitig mit Leiterbahnen versehene Leiterplatten nehmen
und die Rückleitung auf der Rückseite machen, dann könnten die 
Heizpunkte am Rand liegen.

> - Wie können die Motive die gedruckt werden sollen überhaupt aussehen,
> sollte es eine durchgehende, sich nicht kreuzende Linie sein?

Normalerweise macht man einen Streifen von Punkten und zieht das Paier 
während des Druckens über die Punkte. Dadurch entstehen mehrere 
Punktreihen die zusammen eine Matrix bilden auf der man beliebiges 
drucken kann.

Wenn dir der Vorschub fehlt, kannst du nur ein Muster auf die 
Leiterplatte machen (z.B. dünne Leiterbahn spiralförmig) das Papier 
auflegen, die Leiterbahn heiss werden lassen und wieder abkühlen, und 
dann ein Papier mit eben dieser Spiralbahn bekommen.

Da die Wärme über die Kupferleitungen vom heissen Punkt abgeführt wird, 
wird man auf dem Papier auch die wegführenden Leiterbahnen als grauen 
Schatten sehen.

> Da ich Design studiere

Wie wäre es, einfach das so zu nehmen, wie es diejenigen, die sich mit 
der Materie auskennen, fertig als Thermodrucker gebaut haben ?

Man sollte unterscheiden zwischen dem Aufbringen statischer Muster 
("Stempel"), was sich durch die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit von 
Kupfer und Trägermaterial mit einer Beheizung von außen erreichen läßt, 
und einem gesteuerten Druckvorgang, möglicherweise durch Aufheizen der 
Leiterbahnen selbst.

Als Anhaltspunkt kann die Funktionsweise käuflicher Thermodruckzeilen 
dienen, hier ist das Trägermaterial Keramik, darauf befindet sich eine 
zeilenförmige Anordnung von Heizwiderständen in Dünnschichttechnik und 
Silikon drüber, damit das Papier daran vorbeigleiten kann.

OldMan schrieb:
> Dein Druckseite gestaltest Du, d.h.
> dort wird das Muster geätzt oder gefräst. Auf der Rückseite lässt Du das
> Kupfer komplett. Das dient als Wärmeleitfläche und verteilt die Wärme
> des Bügeleisens gleichmäßig.
> Das Thermopapier auf eine Glasplatte, darauf die Platine mit dem Muster
> und dann mit dem Bügeleisen erhitzen. Voila!
> Einfacher geht es nicht.

Das geht auf keinen Fall, ja, es wäre fast schon ein negatives Abbild 
damit möglich. Die Kupfer-Bereiche, die sein Layout bilden, erwärmen 
sich etwas langsamer als die freien Zonen. Und für darunter liegendes, 
dünnes Papier ist keine besondere Wärmemenge nötig, also die Übertragung 
wird fast ausschließlich durch den Wärmetransport durch die Platine 
bestimmt.
Es bringt auch nichts, daß die Kupferinseln besser Wärme leiten können, 
wenn sie selbst nicht richtig erwärmt werden. Und nur die 35µ Distanz 
bringen thermisch auch keinen großen Unterschied. Zumal die 
Zwischenräume wie gesagt etwas schneller heiß werden.

Was ginge, aber schwieriger umzusetzen ist: die Platine erst erhitzen, 
und dann sehr kurz gegen das Thermopapier drücken. Dann kann man die 
deutlich bessere Wärmeleitung des Kupfers auch nutzen.

Lothar Miller schrieb:
> Man kann die Leiterbahn selbst als Heizelement nehmen....

Aber nur, wenn sein Layout allein aus durchgängigen, voneinander 
isolierten Strichen besteht(Leiterbahnen). Sehr unwahrscheinlich, 
vielleicht möchte er z.B. ein Bild drucken? Dann bräuchte er tausende 
Dukos...

0815 schrieb:
> ja, es wäre fast schon ein negatives Abbild
> damit möglich.

Vielleicht möchte er das so? ;-)

OldMan schrieb:
> Vielleicht möchte er das so? ;-)

Falls ja, so muss er das Kupfer nur dick genug machen...umso besser 
klappt das ;-)

Einfach ein altes Faxgerät nehmen.
Da ist ein Thermodruckkopf fast so breit wie das Papier drin, sowie 
alles an Elektronik und Mechanik um ein Bild aufs Thermopapier zu 
drucken.

Nur zur Info, im Elektronikforum macht man sich auch Gedanken.

http://forum.electronicwerkstatt.de/phpBB/Projekte_im_Selbstbau/leiterplatte_als_heizung-t139022f34_bs0.html

Erstmal vielen Dank für die Beiträge!
Das mit dem Bügeleisen funktioniert tatsächlich nicht.

Mein Ziel ist nicht ein dynamisches Bild zu drucken, wozu ein 
Thermodrucker
in der Lage wäre sondern ein statisches Motiv, man könnte auch "Stempel" 
dazu sagen.

Ich habe ein Testlayout gemacht (Anhang) und mit diesen Werten 
gerechnet.
Bei einer Leiterbahndicke von 35µm und eine Leiterbahnbreite von 1,4 mm 
brauche ich laut der Berechnung ca. 6A um 70-80 °C zu erreichen.
Klingt das realistisch?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Gar keine Bauteile, eine geätzte Platine reicht aus.
>
> Beispiel:
>
> http://www.thingiverse.com/thing:91403

- Welche Stromquelle brauche ich um die "Leiterbahnen" mit ausreichend 
Energie zu versorgen??
- Sollte sie regelbar sein?

- Könnte es von Vorteil sein, Basismaterial mit einer Schichtstärke von 
70µm
zu verwenden?

Eine ahnungslose Person wäre dankbar für verwertbare Hinweise. Danke

Lena Windisch schrieb:
> Klingt das realistisch?

Ja.

> Sollte sie regelbar sein?

Nicht unbedingt, man kann ja abschalten wenn es warm genug ist.

> - Könnte es von Vorteil sein, Basismaterial mit einer Schichtstärke von
> 70µm zu verwenden?

Das wäre Unsinn, dann brauchst du 12A.

Das geht nur mit einer Mäanderfärmigen Struktur aus dünnen Leiterbahnen 
mit z.B. 0,3mm und einem wohldosierten, kurzen Stromstoß mit ca. 
0,2...0,5s Dauer bei einigen wenigen Ampere.

Durch die kurze Heizzeit wird nicht viel Energie eingebracht, so dass 
die Platine kalt bleibt und die Leiterbahn schnell wieder abkühlt.

In bereichen wo keine Wöärme entstehen soll, muss die Leiterbahn 
entsprechend verbreitert werden, z.B. 2mm.

Lena Windisch schrieb:
> Das mit dem Bügeleisen funktioniert tatsächlich nicht

Hast Du vielleicht gleich mal den Gegentest gemacht, also Platine auf 
dem Bügeleisen erst erwärmen, und dann sehr kurz auf das Papier drücken? 
Könnte evtl. auch umgekehrt leichter handhabbar sein, also Platine auf 
dem Bügeleisen dauerhaft liegen lassen, und nur das Papier kurz 
gegendrücken...
Mit 70µ würde das natürlich nochmal besser funktionieren.
Mit einer entsprechenden Mechanik könnte man so sicherlich recht fix 
etliche Seiten "bedrucken".


Walter Braun schrieb:
> kurzen Stromstoß

Das ginge zwar, aber dann halt immer nur für eine Seite, mit 
entsprechend langer Pause, damit sich die Platine nicht erhitzt.
Würde eher gleich die gesamte Platine erhitzen, und das Papier nur z.B. 
1 Sekunde gegendrücken...
Nur weil Leiterbahnen üblicherweise Ströme tragen, muss das in diesem 
Fall nicht das Optimum sein.
Das Erhitzen der gesamten Platine behält auch als grundsätzlichen 
Vorteil, daß jede Struktur machbar ist.

Abschätzungsregeln:

1. Dünnere Leiterbahnen werden bei gleichem Strom heißer als dickere, 
damit kannst Du dein Rechenbeispiel skalieren.
2. Längere Strecke bedeutet proportional größere Spannung für gleichen 
Strom
3. Bei parallelen Leitern verteilt sich der Strom auf beide - rechne 
aber nicht direkt damit daß bei gleich lange, gleich dick definierten 
Leitern sich das ganze 50:50 aufteilt wegen Fertigungstoleranzen etc.

Deine maximal notwendige Spannung ergibt sich durch die Gesamtlänge 
deines längsten Motivs. Mit etwas Reserve, so 20%, bestellst Du dein 
Netzgerät.
Der notwendige Strom ergibt sich hauptsächlich durch deine dickste 
Leiterbahnbreite. Auch Reserve einkalkulieren für Auswahl des NG.

Je mehr Strom du durchbringst, desto schneller kann deine Leiterbahn auf 
Temperatur kommen. Und wenns geht, bestell Dir einen Kurzzeittimer, 
damit Du die Dauer des Strompuls reproduzierbar erzeugen kannst für ein 
einheitliches Druckbild.

Luxuriös: Ein programmierbares Netzteil wie das HP6632B, oft <200€ bei 
Ebay. Dort kannst Du Strom und Spannung vorwählen, und wenn Du die 
Steuerung mit einem PC machst, Zeit/Strom/Spannungs-Profile abnudeln 
mittels eines einfachen programmes.

Meine Referenz: Habe mal eine Leiterplatte mit integrierter Heizung für 
einen Thermostat gemacht.

Es macht keinen Sinn, die ganze Leiterplatte zu heizen, weil dann auf 
dem Thermopapier nur ein einziger großer Fleck entsteht.

Ziel ist doch, mit den Leiterbahnen punktuell die Hitze für das Bild zu 
erzeugen.

Walter Braun schrieb:
> Es macht keinen Sinn, die ganze Leiterplatte zu heizen, weil dann auf
> dem Thermopapier nur ein einziger großer Fleck entsteht.

Na wenn Du das sagst...

Hendi (dg3hda) schrieb:
> Deine maximal notwendige Spannung ergibt sich durch die Gesamtlänge
> deines längsten Motivs. Mit etwas Reserve, so 20%, bestellst Du dein
> Netzgerät.

Was für eine Art von Netzgerät würdest du mir denn empfehlen?
Im Idealfall sollte es für mehrere unterschiedliche Motive funktionieren 
und die einzelnen Platinen sollten mit nicht zu großem Aufwand 
ausgetauscht werden können.
In dem Fall wäre eine regelbare Stromquelle doch von Vorteil, oder?

Hendi (dg3hda) schrieb:
> Luxuriös: Ein programmierbares Netzteil wie das HP6632B, oft <200€

Das klingt vielversprechend. Im Moment mag aber noch nicht so viel Geld 
in dieses Projekt investieren, da es noch zu unausgereift ist.

Das mit dem Bügeleisen, ist eine nette Idee, aber letztendlich auch 
nicht
das was ich mir vorstelle. Die Platine soll die Wärme von sich aus 
abstrahlen und nicht von einer anderen Wärmequelle erhitzt werden.

Empfehlung: Eines mit einstellbarer Ausgangsspannung und einstellbarer 
Strombegrenzung, was gebrauchtes von Ebay (Statron, Gossen und HP 
besitze ich selber, zur Neuware aus China würde ich so nicht raten aber 
vielleicht gibts auch da etwas gutes). "Sicher ausreichenden" maximalen 
Strom und Spannung kann ich Dir nicht sagen, weil ich deine Motive nicht 
kenne.

Die mir bekannten Stromquellen sind eher für Meßzwecke und haben daher 
hohe Preise.

Im Anhang siehst Du meinen Probedruck - das ist eine vergoldete 
Kupferbahn, ca. 1 Ohm Gesamtwiderstand, die Leiterbahnbreite sind 8mil 
in engen, raumfüllenden Kurven.

Das Netzgerät war auf 5V, 5A eingestellt, Dauer des Strompuls etwa 8s.

"Gedruckt" habe ich auf eine alte Busfahrkarte die auf einem 
Elastomer-Untergrund (genauer gesagt ESD-Ableitmatte) lag was das ganze 
schön andrückte, den Stempel (Eine meiner beheizten Platinen eben mit 
diesem raumfüllenden Muster auf der Rückseite) habe ich einfach von Hand 
aufgedrückt.

"Schön" ist der Druck ja nur am Rand, aber das ist Prozessoptimierung - 
kürzere Heizzeit würde verhindern daß die Umgebung der Leiterbahn allzu 
warm wird etc.

Im Extremfall, wenn Du dich gar nicht rantraust, schick mir deine 
Stempel und ich sage dir was Du für die existierenden brauchst =)

Gruß

Hendi

Ach, jetzt wo das Netzgerät schonmal an war wollte ich es dann doch 
wissen... das sind jetzt ca. 2s, weiterhin 5V/5A max.

Gruß
Hendi

Hendi (dg3hda) schrieb:
> "Schön" ist der Druck ja nur am Rand, aber das ist Prozessoptimierung

Nicht wirklich. Die Mitte ist deshalb viel heißer, weil dort deutlich 
weniger Wärmeabfuhr möglich ist, als am Rand. Um das zu verhindern, 
müsste man einen sehr kurzen, starken Stromstoß durch die Bahn jagen. 
Aber das höchstens alle 5 Minuten oder so. Ist doch Ulk.


Dicke Leiterbahnen dort, wo nicht gedruckt werden soll, führen wiederum 
zu starker Wärmeabfuhr an der Stelle, wo die Bahn wieder dünner wird. 
Also die "Randschärfe" würde dort z.B. 1cm betragen...
Aus technischer Sicht ist nichts so optimal wie die Platine gleichmäßig 
zu erhitzen, und dann kurz anzudrücken. Damit ist jedes Muster in 
perfekter Qualität möglich, und auch schnell hintereinander.

Nur weil es irgendwie cool ist, mit direkt beheizten Leiterbahnen zu 
drucken, sollte man nicht mehrere Einbußen bei der Qualität akzeptieren.

Hallo,
grundsätzlich sollte das was du möchtest gut möglich sein.
Dabei ist es so, daß die Leiterbahn, also die dargestellte Linie
möglichst dünn ist. Das hat den Vorteil, daß es a) schneller geht, und 
b) der Rest sich weniger schnell aufheizt.
Wenn man dann das Ganze noch als Fräsung ausführt, steigert daß die 
Temperaturdifferenz zwischen den warmen und kalten Teilen der Platine, 
und damit quasi auch die Dynamik des Druckes. Das Thermopapier 
ordentlich andrücken (mit einer Schicht aus Silikon oder festem Gummi, 
wegen der Isolierung nach hinten, auf einem festen Träger) und dann mit 
den Heizstromstößen in Höhe und Zeit ein gutes Druckbild 
herausexperimentieren.
Was Du dazu brauchst ist ein regelbares Netzteil und ein zeitgesteuerten 
Schalter.
Viel Erfolg, dein Vorhaben geht und lässt sich auch recht einfach 
umsetzen.
Grüße

Uwe

Was haltet ihr von der Idee die Leiterbahnen zu vernickeln und das ganze 
dann induktiv zu heizen?

Zum Netzteil:

Ich werfe mal das HCS 3202 für 145 Euro in den Raum. Kann über den PC 
gesteuert werden. Deckt mit bis zu 36V bzw. bzw 10A einen breiten 
Bereich ab.

Ich habe sowohl ein HCS 3202 als auch ein Agilent 6632B.
Das 6632B ist auf fast drei Nachkommastellen genau, aber das ist hier 
doch unnötig.

Gruß
Daniel

wolle g. schrieb:
> Warum soll das Muster, das Bild auf Thermopapier gedruckt werden?

Z.B. damit man den bedruckten Parkschein ins Auto legen kann. Da ist so 
ein Thermostreifenspender im Wagen sinnvoll

Mal probiert Platine mit fixierten Papier in die Mikrowelle kurz zu tun?
Oder auf den Induktionsherd?

Daniel schrieb:
> Ich werfe mal das HCS 3202 für 145 Euro in den Raum. Kann über den PC
> gesteuert werden. Deckt mit bis zu 36V bzw. bzw 10A einen breiten
> Bereich ab.

Klingt wirklich passend!

0815 schrieb:
> Nur weil es irgendwie cool ist, mit direkt beheizten Leiterbahnen zu
> drucken, sollte man nicht mehrere Einbußen bei der Qualität akzeptieren.

Wer sagt denn das es nicht das gewünschte ist?

Nase schrieb:
> Was Du dazu brauchst ist ein regelbares Netzteil und ein zeitgesteuerten
> Schalter.

Wie schon von mir vorgeschlagen. Ein Kurzzeittimer 0-10s in 0.1s Stufen 
dürfte ausreichen. Eventuell noch eine Umschaltmöglichkeit falls 
unterschiedliche Bahnen mit unterschiedlichen Parametern nacheinander 
beheizt werden sollen.

Hendi