플라스틱과 금속 3D 프린팅 사이의 격차 메우기

특별판 VW 마이크로버스용 Formlabs 3D 프린팅 플라스틱 차바퀴. RePliForm은 휠캡을 전기도금했습니다. Formlabs

Formlabs의 Analisa Russo에 따르면 전기도금은 3D 프린팅된 플라스틱 부품을 고기능 최종 사용 부품으로 바꿀 수 있습니다.

회사의 기술 커뮤니티 관리자는 폭스바겐의 1962년형 마이크로버스 버전을 재현하는 프로젝트에 참여하면서 처음으로 적층 제조 부품의 전기 도금 작업에 참여했습니다.

VW와 Autodesk는 차량용 허브캡을 3D 프린팅하도록 설계했습니다. 다음으로, 매사추세츠주 서머빌에 있는 Formlabs의 Russo 팀은 SLA(광조형) 스타일 3D 프린터로 휠캡을 인쇄했습니다. 그런 다음 메릴랜드주 헤일소프(Haethorpe)에 있는 맞춤형 전기도금 공장인 RePliForm은 표면에 0.004인치 두께의 구리와 니켈 층을 적용했습니다.

결과 부품은 금속처럼 보이고 느껴집니다. 그러나 3D 프린팅된 금속 휠캡과 비교할 때 플라스틱 수지/도금 버전은 디자인이 발전함에 따라 기하학적 제약을 최소화하면서 신속하게 생산할 수 있습니다.

3D 프린팅 수지를 전기도금하는 것은 다양한 응용 분야에 적합한 옵션입니다. “전기도금된 수지의 강도와 강성 데이터는 플라스틱과 금속 사이의 큰 격차를 훌륭하게 메워줍니다.”라고 Russo는 말했습니다.

자동차 장치 외에도 하이브리드 기술은 시간이 지나도 치수 안정성을 유지해야 하는 고정 장치 제조와 안테나와 같은 경량 전기 부품 제조에 사용될 수 있습니다.

“안테나는 3D 프린팅의 기하학적 복잡성과 금속 코팅의 기능성을 결합한 아름다운 예입니다.”라고 Russo는 말했습니다. “우리는 이미 3D 프린팅을 통해서만 만들 수 있는 매우 복잡한 내부 채널을 갖춘 안테나 설계와 그 뒤를 이어 고순도, 전도성이 높은 구리 코팅을 본 적이 있습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

RePliForm의 창립자이자 CEO인 Sean Wise는 2002년부터 SLA 부품을 전기도금해 왔습니다. 그의 회사에서 실시한 테스트에 따르면 전기도금은 SLA 프린트의 인장 강도를 3배, 굴곡 강도를 거의 10배, 강성을 4배 증가시키는 것으로 나타났습니다.

“사람들은 전기 도금 코팅이 얼마나 강력한지 깨닫지 못합니다.”라고 Wise는 말했습니다. "우리는 플라스틱 기판보다 10~15배 더 강한 금속 외부 스킨으로 복합재를 만들고 있기 때문에 매우 견고한 부품을 얻을 수 있습니다."

비용 측면에서 볼 때, 50~75 마이크론의 비화장용 구리-니켈 코팅으로 플라스틱 부품을 전기도금하는 것은 서비스국에서 인쇄한 플라스틱 부품의 소매 비용과 거의 같은 가격이 될 것이라고 Wise는 말했습니다. 그는 다른 요인들이 비용을 높이거나 낮출 것이며 부품량이 증가함에 따라 도금 비용이 줄어들 것이라고 덧붙였습니다.

전기 도금 전의 인쇄된 VW 차바퀴. Formlabs

Wise는 50미크론의 구리와 니켈로 도금된 SLA 부품 4개를 주문하는 데 총 456달러가 소요되고 3D 프린팅된 스테인레스 스틸 부품 4개를 주문하는 데 드는 비용은 1,600달러가 될 것으로 추정했습니다.

Wise는 외관이 중요한 경우 SLA 기술로 인쇄된 부품이 선택적 레이저 소결이나 필라멘트 스타일 방법으로 인쇄된 부품보다 전기 도금에 더 적합하다고 말했습니다. 그는 자신의 작업장이 세 가지 기술을 모두 사용하여 인쇄된 부품을 도금한다고 덧붙였습니다.

"Stereolithography의 진정한 장점은 광중합체 수지를 경화하는 UV 레이저를 통해 엄청난 해상도를 얻을 수 있다는 것입니다."라고 Wise는 말했습니다. "고운 질감이든 매우 매끄러운 표면이든 상관없이 잘 제어된 마감 처리를 원하는 경우 시작하기 좋은 곳입니다."

그러나 인쇄된 부품 위에 얇은 금속 도금을 적용하면 문제가 발생할 수 있습니다. 하나는 반짝이는 금속 표면이 인쇄 과정에서 남은 레이어 라인 및 기타 아티팩트를 포함하여 가장 작은 결함까지도 강조한다는 것입니다.

“SLA 프린팅을 사용하면 항상 부품을 빌드 플랫폼에 부착하는 지지대를 갖게 됩니다.”라고 Russo는 설명했습니다. “일반적으로 이러한 부분은 지지점을 잘라내고 사포질하여 제거되며 구조물이 제거된 후에도 이러한 인공물은 남아 있습니다. “저는 전기도금이 가장 미묘한 표면 결함까지 강조하고 대비를 매우 높게 만드는 어려운 방법을 배웠습니다.”라고 그녀는 계속했습니다. "이러한 표시가 화장품 표면에 표시되는 것을 방지하려면 최종 사용 중에 표시되지 않는 영역에 부품이 숨겨지도록 프린터의 부품 방향을 조정하는 것이 중요합니다."