Заполнение разрыва между пластиковой и металлической 3D-печатью

Пластиковые колпаки колес, напечатанные Formlabs на 3D-принтере, для микроавтобуса VW специальной серии. RePliForm нанес гальваническое покрытие на колпаки. Формлабс

По мнению Аналисы Руссо из Formlabs, гальваника может превратить пластиковую деталь, напечатанную на 3D-принтере, в высокофункциональную деталь конечного использования.

Технический менеджер компании впервые занялся гальванопокрытием деталей, изготовленных аддитивным способом, во время работы над проектом по воссозданию версии микроавтобуса Volkswagen 1962 года.

VW и Autodesk разработали колпаки для автомобиля, которые будут напечатаны на 3D-принтере. Затем команда Руссо в Formlabs, Сомервилл, штат Массачусетс, напечатала колпаки на 3D-принтерах в стиле стереолитографии (SLA). Затем компания RePliForm, гальваническая мастерская в Хейлторпе, штат Мэриленд, нанесла на поверхность слой меди и никеля толщиной 0,004 дюйма.

Полученные детали выглядят и ощущаются как металлические. Но по сравнению с металлическими колпаками, напечатанными на 3D-принтере, версии с пластиковым покрытием и покрытием можно было производить так же быстро, как развивался дизайн, и с минимальными геометрическими ограничениями.

Гальванические смолы, напечатанные на 3D-принтере, являются хорошим вариантом для любого количества применений. «Данные по прочности и жесткости гальванической смолы прекрасно заполняют этот большой разрыв между пластиками и металлами», — сказал Руссо.

Помимо автомобильных устройств, гибридную технику можно использовать для изготовления приспособлений, которые должны сохранять стабильность размеров с течением времени, а также для облегчения электрических деталей, таких как антенны.

«Антенны — прекрасный пример сочетания геометрической сложности 3D-печати с функциональностью металлического покрытия», — сказал Руссо. «Мы уже видели некоторые конструкции антенн с действительно сложными внутренними каналами, которые можно изготовить только с помощью 3D-печати с последующим покрытием из меди высокой чистоты и высокой проводимости», — сказала она.

Основатель и генеральный директор RePliForm Шон Уайз занимается гальванопокрытием деталей SLA с 2002 года. Испытания, проведенные его компанией, показывают, что гальваника увеличивает прочность отпечатков SLA на растяжение в три раза, прочность на изгиб почти в десять раз, а жесткость в четыре раза.

«Люди не осознают, насколько прочными могут быть гальванические покрытия», — сказал Уайз. «Мы можем получить очень прочную деталь, потому что мы делаем композит с металлической внешней оболочкой, которая в 10–15 раз прочнее пластиковой подложки».

Что касается затрат, гальваника пластиковой детали с некосметическим медно-никелевым покрытием толщиной от 50 до 75 микрон будет примерно такой же, как розничная стоимость печатной пластиковой детали в сервисном бюро, сказал Уайз. Он добавил, что другие факторы повысят или понизят стоимость, а затраты на покрытие будут меньше по мере роста объемов производства деталей.

Напечатанные колпаки VW перед гальваническим покрытием. Формлабс

По оценкам Wise, заказ четырех деталей SLA, покрытых 50 микронами меди и никеля, обойдется в общей сложности в 456 долларов против 1600 долларов за четыре детали из нержавеющей стали, напечатанные на 3D-принтере.

Уайз сказал, что когда внешний вид имеет решающее значение, детали, напечатанные по технологии SLA, лучше подходят для гальванического покрытия, чем те, которые напечатаны методами селективного лазерного спекания или методами накаливания. Он добавил, что в его цеху детали пластин напечатаны по всем трем технологиям.

«Настоящим преимуществом стереолитографии является то, что вы получаете огромное разрешение с помощью УФ-лазера, отверждающего фотополимерную смолу», — сказал Уайз. «Это хорошее место для начала, если вам нужно что-то с красивой контролируемой отделкой, будь то тонкая текстура или очень гладкая поверхность».

Однако проблемы могут возникнуть при нанесении тонкого металлического покрытия на печатную деталь. Во-первых, блестящая металлическая поверхность подчеркивает даже мельчайшие дефекты, включая линии слоев и другие артефакты, оставшиеся после процесса печати.

«При печати по SLA у вас всегда есть опорные леса, прикрепляющие деталь к сборочной платформе», — объяснил Руссо. «Обычно их удаляют путем надрезания и шлифования опорных точек, и эти артефакты остаются даже после удаления конструкции. «Я на собственном горьком опыте усвоила, что гальваника позволяет выделить даже самые незначительные дефекты поверхности и сделать их очень контрастными», — продолжила она. «Чтобы эти следы не появлялись на косметических поверхностях, важно расположить деталь в принтере так, чтобы скрыть их в месте, где они не будут видны во время конечного использования».