Voltera verkennen: Een reis in Canadese PCB-print innovatie

Jaren geleden publiceerde onze collega Max een overtuigende blog getiteld Want a Voltera Desktop PCB Printer?, wat een baanbrekende PCB-printer in ontwikkeling in Canada en gefinancierd via Kickstarter detailde. Het concept was intrigerend, maar het feit dat het een Canadese onderneming was, prikkelde mijn nieuwsgierigheid. Na aanmelding voor de mailinglijst, arrivierte een postkaart die het afgeronde product aankondigde, en deelde ik het met mijn supervisor. Hij vroeg onmiddellijk om een demonstratie. toen we informeren, nodigde Voltera ons uit hun faciliteit in Kitchener te bezoeken – een uur rijden entfernt.

In recente maanden heeft Canada een opvallende toename in tech-innovatie gezien. Velen schrijven deze opstoot toe aan de ripple-effect van BlackBerry's verval, wat ingenieurs dwing tot een pivot naar entrepreneuriële ventures. BlackBerry's hoofdkantoor ligt in Waterloo, Ontario – een stad die deel uitmaakt van een groter metropoolgebied bestaande uit Kitchener, Waterloo en Cambridge. Interessant genoeg was Kitchener oorspronkelijk Berlijn genoemd door Duitse immigranten maar werd in 1916 hernoemd ter ere van de Britse Secretary of State for War. Dit historisch feitje herinnert ons dat Voltera in Kitchener gevestigd is.

Lord Kitchener in een bekende pose. (Bron: Wikipedia)

De Universiteit van Waterloo is bekend om zijn engineering- en wetenschapsprogramma's, met een van Canada's meest prominente co-op-engineering-curricula. Om innovatie te voeden, exploiteert de universiteit de Velocity Garage, de werelds grootste gratis startup-incubator. Voltera bezit een ruimte binnen deze incubator.

Het gebouw lijkt op een omgebouwde-opslaghalle tot studentenunie: gemeenschappelijke vergaderruimtes, gedeelde keukenfaciliteiten, en individuele startup-gebieden met minimale partitioning. Aangrenzend aan Voltera's workspace is een gewerkshop met beveiligde deuren, wat de focus van het bedrijf op intellectuele-eigendom-bescherming weerspiegelt. Dit bezoeken gaf me inzicht in de collaboratieve ethos die ik besprak in mijn post How Well Can You Work With Others? en benadrukte de significantie van tools zoals Upverter in Canada's innovatie-ecosysteem.

Voor geïnteresseerden om Voltera in actie te zien, host het bedrijf's website talrijke video's en afbeeldingen, en additionele footage is beschikbaar op YouTube.

Mechanisch lijkt de V-One op een gesofistikeerde X-Y-plotter. Het bevat een X-Y-gecontroleerde carriage met een verstelbare Z-as, en een thermisch-gecontroleerde print-bed. De carriage ondersteunt uitwisselbare heads – een belangrijk ontwerpkeuze die veelzijdigheid met kosten balanceert. Deze heads omvatten een conductieve-inkt-cartridge met een mondstuk, een soldeerpasta-cartridge, en een probe voor oppervlaktemapping.

Figuur 2: De V-One. Het verwarmingspad is het platte zwarte rechthoekige gebied en de carriage met een conductieve-inkt-cartridge is zichtbaar boven rechts. (Bron: Voltera)

De V-One richt zich op de high-end hobbyist en entry-level professionele markt, wat sommige handmatige operaties verklaart – zoals head-wissels – om kosten redelijk te houden. Ondanks deze handmatige stappen bereikt het apparaat indrukwekkende plaatsingsnauwkeurigheid.

Voor het printen moeten gebruikers een Gerber-geformatteerd PCB-ontwerp leveren. De workflow begint met het bevestigen van de blanco PCB op het verwarmde bed, het invoegen van de probe in de carriage, en het uitvoeren van X-Y-calibratie. Voor trace-depositie moet de mondstuk binnen strakke toleranties boven de PCB zweven. De probe kaart oppervlakte-onregelmatigheden, wat een 3D-profiel creëert dat precieze inktplaatsing gids. Op blanco PCB's is de exacte alignering minder kritisch, maar voor afgeronde borden worden fiducials handmatig uitgelijnd met de referentiepunten van de probe.

Trace-depositie gebruikt een inkjet-stijl-proces: conductieve inkt wordt geatomiseerd en versneld met hoge spanning. De inkt wordt onder druk geëxtrudeerd gegenereerd door een tandwiel-gedreven mechaniek bovenop de cartridge. Depositie is snel, typisch een complexe kant in kwestie van minuten voltooiend. Een flow-rate-aanpassing stelt fine-tuning in om specifieke bordvereisten te matchen. Eenmaal gedeponeerd, blijven de traces nat en moeten voorzichtig gehanteerd worden; ze worden dan gecure op het verwarmde bed, een proces dat ruwweg 30 minuten duurt.