クレイPCBチュートリアル
概要
- スマートデバイスのハードウェアに含まれるコンフリクトミネラル問題への着目
- 地元調達素材を使ったエシカルハードウェア開発の実践
- フェミニストハッキングの手法を活用した回路基板制作
- **陶器(ポーセリン)**を基板素材として選択・活用
- 低環境負荷で持続可能な製造プロセスの詳細解説
エシカルハードウェアとフェミニストハッキングによるPCB制作
- スマートデバイスの多くにタングステン、スズ、タンタル、金、銀などのコンフリクトミネラルが含まれる現状
- 地元で調達した持続可能な素材を利用したエシカルハードウェアの模索
- 再生可能、低毒性、公正取引、リサイクル、都市鉱山など多様な生産手段の探求
- アーティスト的かつ責任ある視点でPCB経済への挑戦
- フェミニストハッキングを批評的枠組み・制作手法として応用
プロジェクトの始まりと目標
- Arduino Unoで使われているATmega328Pチップを再利用するアイデア
- コミュニティハッカースペース「Mz* Baltazar’s Lab」での活動背景
- 使い古しのArduino基板からチップのみ再利用
- アナログ・デジタルセンサー入力とLEDやモーター制御など多様な入出力回路の設計課題
- 基板素材として絶縁性・持続可能性・堅牢性を満たすものを検討
- 卵の殻、木板、ワックス、陶器などの選択肢
- 最終的に**陶器(ポーセリン)**を採用
ポーセリン(陶器)の選択理由と特性
- コンデンサ、ピエゾ、抵抗器など電子部品で既に使われる歴史
- 原材料はカオリン(白色・可塑性)、石器陶土(強度・半透明性)
- 欧州、中国、ブラジル、南アフリカ、ベトナムなどで採掘
- **高温焼成(1000℃ビスク、1200℃グレーズ)**が必要なため、電力消費が課題
- 低エネルギー・低環境負荷な製法として、オーストリアの陶芸家Heinz Lackingerの野焼き技法を取り入れる
クレイ基板の成形と乾燥
- 秋の乾燥した時期に地元の粘土を採取
- キッチン用コランダーで異物除去し、廃棄物は自然に返す
- 1kgのパウダーに約100mlの水で練り、空気抜きを徹底
- **六角形タイルカッター(10x10cm)**で成形
- 木製スラットを使い1cm厚に均一化、新聞紙で作業台を保護
- 180gの粘土で一枚分、空気抜きと形を整える
- 麺棒で平らにし、型抜き後に3Dプリント製スタンプで回路を刻印
- 乾燥は24時間自然乾燥、理想は木板間で1~2週間重しをかけて乾燥
- 急乾燥は火のそばで慎重に進めることで割れを防止
- 必要に応じて**サンドペーパー(#120以上)**で表面を滑らかに
回路の塗装と導電素材の選択
- 陶器用ゴールドラスター(焼成後導電性)を検討
- 原料やサプライチェーン不明、直接はんだ付け不可の問題
- **銀(Silver)**ペイントを採用
- ドイツ製、ジュエリー職人の廃銀粉末利用(都市鉱山的手法)
- **細筆(0/5号)**で回路パターンを慎重に塗装
- 銀ラインが接触した場合は金属片で修正
- 入出力端子部は**太筆(0または1号)**で塗装
- 手塗りは廃塗料が少なく、経済的かつ持続可能
焼成と仕上げ
- 裏庭の穴を利用し、現地調達の枯れ枝・薪で火を起こす
- 最初に基板の追加乾燥を行い、火床を組む
- 耐火手袋・ゴーグル・防火服を着用し、基板を火床に設置
- 太い枝でベース、細い枝で上部を覆いオーブン効果を発揮
- 目標温度約700℃、焼成時間は約20分
- 焼成後、基板が赤熱したらトングで冷水バケツに移し急冷
このプロセスにより、持続可能でエシカルな電子基板の制作が可能となり、自然と共生しながら新しいハードウェアの在り方を模索できる。