プラスチックと金属の3Dプリントの間のギャップを埋める

Formlabs が特別エディションの VW マイクロバス用に 3D プリントしたプラスチック製ホイールキャップ。 RePliForm はホイールキャップを電気メッキしました。 フォームラボ

FormlabsのAnalisa Russo氏によると、電気めっきによって3Dプリントしたプラスチック部品を高機能な最終用途部品に変えることができるという。

同社のテクニカル コミュニティ マネージャーは、フォルクスワーゲンの 1962 年型マイクロバスを再作成するプロジェクトに取り組んでいたときに、積層造形部品の電気めっきに初めて携わりました。

VW とオートデスクは、車両用に 3D プリントできるホイールキャップを設計しました。 次に、マサチューセッツ州サマービルのフォームラボ社のルッソ氏のチームは、ステレオリソグラフィー (SLA) 方式の 3D プリンターでホイールキャップを印刷しました。 次に、メリーランド州ヘールソープにあるカスタム電気めっき店である RePliForm が、厚さ 0.004 インチの銅とニッケルの層を表面に塗布しました。

結果として得られるパーツは金属のように見え、感触も変わります。 しかし、3D プリントされた金属製ホイールキャップと比較すると、プラスチック樹脂/メッキバージョンは、デザインの進化に合わせて迅速に、幾何学的制約を最小限に抑えて製造できます。

3D プリントした樹脂の電気メッキは、あらゆる用途に適した選択肢です。 「電気めっき樹脂の強度と剛性のデータは、プラスチックと金属の間の大きなギャップをうまく埋めてくれます」とルッソ氏は言います。

ハイブリッド技術は、自動車機器以外にも、長期にわたって寸法安定性を維持する必要がある製造治具や、アンテナなどの電気部品の軽量化にも使用できます。

「アンテナは、3D プリントの幾何学的な複雑さと金属コーティングの機能を組み合わせた美しい例です」とルッソ氏は言います。 「私たちはすでに、3D プリンティングとそれに続く高純度で導電性の高い銅コーティングによってのみ作成可能な、非常に複雑な内部チャネルを備えたアンテナ設計をいくつか見てきました」と彼女は言いました。

RePliForm の創設者兼 CEO である Sean Wise は、2002 年から SLA 部品の電気メッキを行っています。彼の会社が実施したテストでは、電気メッキにより SLA プリントの引張強度が 3 倍、曲げ強度がほぼ 10 倍、剛性が 4 倍増加することが示されています。

「電気めっきコーティングがどれほど強力であるかを人々は理解していません」とワイズ氏は言います。 「プラスチック基板よりも 10 ～ 15 倍強い金属外皮を備えた複合材料を作成しているため、非常に堅牢な部品を得ることができます。」

コストに関しては、プラスチック部品に50～75ミクロンの非化粧品の銅とニッケルのコーティングを電気めっきすると、サービス機関で印刷したプラスチック部品の小売価格とほぼ同じ価格になるだろうとワイズ氏は述べた。 同氏は、他の要因によってコストが上下する可能性があり、部品の量が増えるにつれてめっきの支出は減るだろうとも付け加えた。

電気メッキ前の、印刷されたままの VW ホイールキャップ。 フォームラボ

Wise 氏は、50 ミクロンの銅とニッケルでメッキされた 4 つの SLA 部品を注文すると、合計 456 ドルの費用がかかるのに対し、3D プリントされたステンレス鋼部品 4 つでは 1,600 ドルかかると見積もっていました。

ワイズ氏は、外観が重要な場合には、選択的レーザー焼結やフィラメント方式で印刷した部品よりも、SLA 技術で印刷した部品の方が電気めっきに適していると述べた。 同氏は、自分の店では 3 つのテクノロジーすべてで印刷された部品をメッキしていると付け加えた。

「ステレオリソグラフィーの本当の利点は、フォトポリマー樹脂を硬化する UV レーザーによって驚異的な解像度が得られることです」と Wise 氏は言います。 「細かい質感や非常に滑らかな表面など、うまく制御された仕上げを求める場合は、ここから始めるのが良いでしょう。」

ただし、印刷部分に金属の薄いメッキを施す場合、問題が発生する可能性があります。 1 つは、光沢のある金属表面により、印刷プロセスで残った層の線やその他のアーティファクトなど、最も小さな欠陥さえも強調してしまうことです。

「SLA プリンティングでは、パーツをビルド プラットフォームに取り付けるサポート足場が常にあります」と Russo 氏は説明しました。 「通常、これらは支持点を切り落として研磨することで除去されますが、構造物が除去された後もそれらのアーチファクトは残ります。 「電気めっきによって、最も微妙な表面欠陥も強調表示され、非常に高いコントラストが得られるということを、私は苦労して学びました。」と彼女は続けました。 「これらのマークが表面に表示されないようにするには、最終使用中に見えない領域にマークが隠れるように、プリンタ内のパーツの向きを変えることが重要です。」