UA-55536904-1 Перейти к содержимому
  • Процесс для пластмасс, 3D-печать и гальванотехника


    Дмитрий Зарекин
    Process-marries-plastics,-3D-printing-an

    Андреас Остервальдер использовал 3D-печать для создания в пластике формы разделителя молекулярных пучков, затем нанёс гальванопокрытие, чтобы придать ему детализацию, прочность и проводимость.

     

    Области применения для 3D-печати растут с головокружительной скоростью. Однако, одна новая стратегия выделяется тем, что она позволяет сочетать пластмассы, 3D-печать и гальванотехнику, чтобы легко создавать сложный исследовательский инструмент, который манипулирует отдельными молекулами.

    Исследователь Андреас Остервальдер для выполнения своих экспериментов использовал 3D-печать для создания в пластике формы разделителя молекулярных пучков, затем покрыл его никелем, чтобы получить инструмент с высокой детализацией, механической прочностью и проводимостью.

    Остервальдер и его коллега Шон Гордон опубликовали свою работу в недавнем издании рецензируемого журнала Physical Review Applied. Впоследствии она была опубликован производителем 3D-принтеров Formlabs GmbH из Берлина в его маркетинговых материалах.

    “Это открывает огромные возможности в наших экспериментах”, - заявил Остервальдер в электронном письме своего офиса в Швейцарском федеральном технологическом институте (EPFL) в Лозанне, Швейцария.

    “Ранее эксперименты часто приходилось адаптировать к тому, что возможно. С 3D-печатью мы полностью свободны в дизайне, и мы можем просто придумывать структуру, в которой мы нуждаемся, и затем мы ее создадим”.

    Остервальдер сказал, что потребовалось не более недели, чтобы построить разделитель пучков, включая работу САПР и доставку 3D детали туда и обратно до гальванического цеха швейцарской компании Galvotec GmbH, штаб-квартира которой находится в Шёффлисдорфе, Швейцария.

    Изготовление одной и той же детали в механической мастерской EPFL займет несколько месяцев. Кроме того, разделитель пучков содержит отдельные электропроводящие и изоляционные компоненты, которые трудно подогнать и смонтировать.

    H2-170919901.jpg&MaxW=800&MaxH=600&cci_t

    Машина Form2 в действии.

     

    Стоимость напечатанных деталей составила около 50$, в основном ввиду цены смолы, с гальваническим покрытием стоимостью еще несколько сотен долларов.

    Разделитель пучков длиной чуть более фута состоит из трех сегментов 3D-печати. Разрешение принтера Formlabs Form2 составляет 0,025 миллиметра, что достаточно для чёткого соблюдения размеров деталей даже после гальванопокрытия. Разделитель выдерживает жесткие условия, поскольку он разделяет молекулярные пучки в газовой фазе без соприкосновения активных молекул с поверхностью разделителя. Эксперименты проводятся при температуре, близкой к абсолютному нулю. Для управления молекулами во время эксперимента на металлическую структуру подаётся напряжение до 10000 вольт.

    Недавно компания Formlabs представила свою машину Form2 в качестве доступного принтера, конкурирующего с гораздо более дорогостоящими SLA-машинами. Он может похвастаться разрешением около 25 микрон на оси z и около 100 микрон для осей x и y. Formlabs разрабатывает все свои смолы для 3D-печати внутри компании. В настоящее время у фирмы около 15 товарных смол с различными свойствами: от биосовместимости до функциональных характеристик. Все смолы УФ-отверждаемые после печати.

    По словам инженера в прикладных областях компании Formlabs Амоса Дадли, 3D-печатная деталь должна быть очень гладкой, если требуется нанесение гальванопокрытия. Толщина гальванического слоя, как правило, никеля или меди, может составлять всего 5 микрон, сказал он в телефонном интервью из Бостонского офиса Formlabs. Высокая толщина металла дает конструктивную прочность, но приносит в жертву деталировку изделия.

    Form2, выпущенный в 2015 году, является профессиональным стереолитографическим принтером, который, как правило, имеет более высокое разрешение, чем менее дорогостоящие принтеры послойного наплавления или спекания металлов.

    V3-170919901.jpg&MaxW=800&MaxH=600&cci_t

    Деталь с гальванопокрытием.

     

    Для износостойких жестких поверхностей может быть выбрано никелевое покрытие, в то время как медь обеспечивает превосходную защиту от электромагнитных помех и теплопроводность, но меньше механической прочности, пояснил Шон Уайз, президент и совладелец компании Repliform Inc., крупного производителя гальванопокрытий, находящегося в Балтиморе.

    Компания Repliform покрывает множество 3D-печатных деталей для аэрокосмической промышленности, где небольшие электрические корпуса нуждаются в защите от электромагнитных помех. В промышленности также требуются высокоизносостойкие поверхности в некоторых областях, для которых подходит никель.

    Компания Repliform обрабатывает десятки тысяч деталей в год, часто загружая их на подвески для экономии места и упрощения обработки. Уайз указал, эмпирическое правило состоит в том, что типовое гальванопокрытие добавляет около 50 процентов к стоимости 3D-печатной детали. Он и жена его совладельца начали покрывать SLA-детали в 2001 году и видят рост продаж от 10 до 15 процентов в год.

    “Мы не фокусируемся на стоимости, чтобы снизить цену”, - пояснил он.

    Несмотря на затраты, комбинация металл/пластик открывает неожиданные новые рынки.

    “Люди могут изготавливать собственные статуи путём цифровой обработки фотографий, чтобы создавать 3D-объекты под бронзу”, - сказал Уайз.

    Компания Formlabs была основана в 2011 году на базе Массачусетского технологического института. Бизнес вырос до 300 работников с представительствами в США, Германии, Японии и Китае.

    источник   Plastic News   19/09/2017



    Отзывы пользователей

    Рекомендованные комментарии

    Нет комментариев для отображения


  • Последние сообщения форума

    • Леша
      Имхо, в основном это углерод и есть (на чугуне/высокоуглеродистых сталях его больше). Пробуйте травить в соляной, но с коммерческими добавками для ингибирования с одновременным обезжириванием. Сцепление налета с металлом поменьше и налет потом не слишком сложно "отбить" электрохимическим обезжириванием. А так-то, в ГОСТ 9.305 есть составы для снятия травильного шлама. З.Ы. блестящего металла Вы этими методами не получите - какой уж там блеск, если все коррозией побило. Электрохимическую полировку можете, конечно, попробовать... только "до блеска" там неадекватные ни съемы, ни ток. Хотя уксусно-хлорнокислые электролиты мы не пробовали (впрочем, и Вам пробовать не советую). А шо стеклоструй?
    • dmtnn
      Как без механической обработки очистить сталь от ржавчины перед никелированием или меднением? Мне требуется для реставрации отдельных изделий, а не в цепочку тех. процесса. Пробовал травление в растворах кислот. Во всех кислотах, которые пробовал, получаю серый или черный налет на поверхности. Налет легко удаляется механически абразивом или металлической щеткой. Но это только когда поверхность обрабатываемой детали позволяет. Когда деталь сложной формы,  много мест недоступных для механической обработки. В этих местах ржавчина удаляется кислотой, но остается налет (или пленка?) который препятствует нанесению покрытия. Из кислот в первую очередь по пробовал ортофосфорную. Там вроде образуется пленка из фосфата железа, без удаления которой ничего гальванически не получилось нанести. Далее пробовал по отдельности растворы серной, лимонной и щавелевой. Везде получил какой-то налет по всей поверхности. Из чего состоит этот налет, не совсем понято. Встречал предположения что это оксид железа(II), разные соли и даже углерод из стали. Но в гальванической ванне на них ничего не ложится. Также пробовал удалять ржавчину гальванически. Электролит: дистиллированная вода и гидроксид натрия (каустическая сода). Чаще используют карбонат натрия, но у меня не было под рукой. Получил на детали черный налет, примерно как и с кислотами. Использовал анод из нержавейки, может с него что-то начало осаждается.Пока видятся два варианта: удалять химически или гальванически то, что осталось после кислот или искать что удаляет ржавчину сразу до блестящего метала.
    • Ульяна
      Не довешивали. В процессе вообще никаких изменений не было.
    • Леша
      Латунь же, вроде, при адекватной подготовке вполне покрывается и в более "стандартном" электролите Уотса.... Имхо, у Вас так получается, что баланс никеля и серной кислоты можно регулировать степенью пассивности анодов. Т.е., если уберете часть анодов, плотность анодного тока увеличится и содержание никеля начнет понемногу падать, а содержание серной кислоты - расти. Перед тем, как установили, что происходит накопление никеля, не довешивали в ванну дополнительные аноды?   З.Ы. Вообще, в голову приходит шальная мысль о двухканальном выпрямителе и 4 анодных штангах (чтобы распределять ток между активными и пассивными анодами), но конструктивно оно, конечно, ванну усложняет. Хотя, честно говоря, о таком вот чисто сульфатном притом кислом электролите никелирования слышу впервые.
    • Ульяна
      Примерно 95% деталей это латунь (Л63). Режимы:  температура комнатная  плотность тока 3-5 а/дм2 время 20-30 минут. Выделение газа активное, особенно на катоде.  
  • Изображения галереи

    • 0
      Автор: Deniss
    • 0
      Автор: Сергей1
    • 0
      Автор: Сергей1
    • 0
      Автор: Сергей1
    • 0
      Автор: Сергей1
×