Mikro-3D-Druck und Metallbeschichtung sind komplementäre Technologien, mit denen kostengünstige Teile für Anwendungen hergestellt werden können, die Metalloberflächen und/oder elektrische Leitfähigkeit erfordern. Da Kunststoffe in der Regel weniger kosten als Metalle, können metallbeschichtete Kunststoffe die Materialkosten senken; allerdings sind 3D-gedruckte Polymere aufgrund ihrer Oberflächenbeschaffenheit oft eine schlechte Wahl für die Beschichtung. Außerdem können die meisten 3D-Drucker keine komplizierten Teile mit hoher Präzision herstellen. Bei den 3D-Druckern, die dies können, ist der Grad der Präzision möglicherweise höher als für die Anwendung erforderlich.
Zur Herstellung von Kunststoffteilen mit feinen Merkmalen wie Löchern, Schlitzen und Hohlräumen kann vor der Beschichtung Mikrospritzguss oder CNC-Bearbeitung eingesetzt werden. Das Mikrospritzgießen ist jedoch bei geringen Stückzahlen nicht kosteneffektiv, und auch die Präzisionsbearbeitung bei geringen Stückzahlen kann kostspielig sein, da spezielle Arbeitskräfte und teure Produktionsprozesse erforderlich sind. Die Stückkosten sinken bei höheren Stückzahlen, aber die CNC-Präzisionsbearbeitung hat einige andere Nachteile. Im Vergleich dazu ist der Mikro-3D-Druck und die Metallbeschichtung eine vielversprechende Option für Teile, die weniger kosten und die erforderliche Präzision aufweisen.
PµSL 3D-Druck und Metallbeschichtung
Mit einer Auflösung von 2µm~50µm und Toleranzen von +/- 5µm~25µm sind die Mikropräzisions-3D-Drucker der microArch-Serie von Boston Micro Fabrication die perfekte 3D-Drucktechnologie für die Metallbeschichtung und erzeugen glatte, glasartige Oberflächen, die mit den meisten anderen 3D-Drucksystemen nicht möglich sind. 3D-gedruckte Teile, die mit der Projection Micro Stereolithography (PµSL)-Technologie von BMF erstellt werden, können mit Kupfer oder Nickel in verschiedenen Prozentsätzen beschichtet werden, um bestimmte mechanische, funktionale oder ästhetische Eigenschaften zu erzielen. Dazu gehören EMI/RFI-Abschirmung und Verkleidungen, die die Abrieb-, Lösungsmittel-, Flammen- oder Temperaturbeständigkeit erhöhen sollen. Dies stellt eine kostengünstige, leicht wiederholbare Alternative für die Produktion kleiner und komplexer Metallkomponenten dar, deren Herstellung mit herkömmlichen Fertigungsmethoden teuer wäre.
BMF arbeitet mit einem Metallbeschichtungsspezialisten in Großbritannien zusammen, der die Beschichtung von PµSL-Teilen optimiert hat. 3DDC, das britische Unternehmen für Galvanik und 3D-Druck, hat Proof-of-Concept-Tests durchgeführt und kann die gewonnenen Erkenntnisse in Bezug auf Lösungsmittelwäschen, zusätzliche Trockenzeit für Ausgasungen und ultraviolette (UV) und/oder thermische Nachhärtung anwenden. Das Fachwissen des Dienstleisters ist wichtig, da die Beschichtung Unvollkommenheiten des Substrats hervorhebt. Ein kürzlich durchgeführter BMF-Test mit 3DDC demonstriert den Wert, den PµSL 3D-Druck und Metallbeschichtung bieten. Er zeigt auch zukünftige Anwendungen auf.
Erreichen des Proof-of-Concept
Das Experiment beinhaltete die Beschichtung einer (80 µm) Mikroturbine, die mit einem PµSL 3D-Drucker hergestellt wurde. Die Geometrie der Mikroturbine war anspruchsvoll und die Lüfterblätter waren kleiner als die meisten Kunststoffteile, die beschichtet werden. Bei diesem erfolgreichen Test wurde eine UV-Nachhärtung und eine einstündige thermische Aushärtung bei 50° C durchgeführt. Die Mikroturbine wurde zunächst mit 1 µm chemisch Nickel und anschließend mit 5 µm galvanisch Kupfer beschichtet. Da nur wenig Metall verwendet wurde, war die Materialeinsparung durch PµSL im Vergleich zu einer Ganzmetall-Mikroturbine erheblich. Auch die teure CNC-Bearbeitung entfiel.
Da die Mikroturbine in diesem Experiment die erforderlichen dielektrischen Eigenschaften aufweist, sind potenzielle Anwendungen für den 3D-Druck und die Metallbeschichtung von PµSL Hochfrequenz-Hohlleitern mit kleinen, präzisen Merkmalen. Traditionell werden Wellenleiter aus Metall bearbeitet und erfordern zur Erzielung kleiner Merkmale Präzisionsbearbeitungen. Daher war das Experiment von BMF mit 3DDC ein wichtiger Proof-of-Concept für die Universität Birmingham und Flann Microwave, zwei Organisationen, die kostengünstige Wellenleiter für Mikrowellen- und Millimeterwellenanwendungen herstellen möchten. Weitere Anwendungen könnten 4G- und 5G-Antennen sein, Geräte mit kleinen Kanalgrößen.
Wenn Sie mehr über PμSL erfahren oder eine mögliche Anwendung für metallbeschichtete PµSL-Teile besprechen möchten, kontaktieren Sie uns.
