Металлизация пластмасс

В производстве бытовой техники широкое применение получили гальванические металлические покрытия пластмассовых изделий. Это связано с тем, что технологии переработки пластмасс позволяют получать сколь угодно сложные по форме изделия с низкой шероховатостью поверхности. Но такая поверхность в ряде случаев не обладает высокой износостойкостью. Кроме того, металлические покрытия в этом случае могут значительно улучшать внешний вид изделия (рис.6.8).

Рис.6.8 Примеры пластмассовых изделий, покрытых металлом

Нанесение металлических гальванических покрытий на не проводящие ток поверхности, возможно только после их соответствующей обработки, позволяющей создать на поверхности тонкий токопроводящий слой.

В простейшем случае (в практике старинных художественных мастерских) поверхность изделия покрывали тонким слоем графита. В настоящее время поверхность активируют, обрабатывая ее в солях металлов, которые после соответствующей обработки разлагаются, выделяя частицы металла на поверхности заготовки. Так, обработка изделия в растворе азотнокислого серебра с последующим облучением ультрафиолетовыми лучами позволяет получить на поверхности тонкую пленку серебра, на поверхность которой можно осадить гальванически требуемое покрытие.

7. Лазерная стереолитография

Лазерная стереолитография – технологический метод послойного изготовления моделей, практически любой формы и сложности из жидких композиций, полимеризующихся под действием лазерного излучения.

Особенностью данного процесса является использование компьютерной 3-D модели, которая может быть автоматически преобразована соответствующими программами в геометрические образы плоско -параллельных сечений с заданным шагом. Отверждение же модели производится послойно в специальной установке (рис.7.1).

Лазер 1 генерирует световой луч, который концентрируется в пятно размером 0,1 …0,2 мм оптической системой. Световое пятно может перемещаться в горизонтальной плоскости оптическим сканером 2, работающим под управлением компьютера.

Рис.7.1 Схема лазерного стереолитографа

В ванне 3 находится жидкий фотополимер (ФП) 4, способный затвердевать при интенсивном воздействии излучения лазера. Первое сечение заготовки 5 полимеризуется на поверхности столика 6, который подводится к поверхности жидкости так, чтобы ее слой над поверхностью столика составлял 0,1…0,2 мм. После отвердевания первого слоя стол с заготовкой опускается на величину шага между сечениями , на поверхности первого слоя появляется слой жидкости, который также засвечивается и полимеризуется. При этом слои оказываются связанными между собой в твердом состоянии. После образования последнего слоя, столик поднимается и заготовка может быть извлечена из рабочей зоны (рис.7.2).

Рис.7.2 Появление готовой модели при подъеме столика установки и готовая модель

Интересной особенностью метода является практическое отсутствие ограничений на получаемую форму изделия. Так можно образовать в изделии замкнутые полости любой сложности, естественно, если предусмотреть отверстия для последующего удаления из них жидкого фотополимера.

Габариты изделий определяются особенностями конструкции оборудования (рис.7.3) и достигают 500 мм по трем координатам.

Точность размеров определяется особенностями метода (размером светового пятна, шагом между сечениями) и достигает 0,2 мм и выше.

Рис.7.3 Общий вид установки и вид пятна лазерного сканирования по поверхности полимера

Достоинствами метода являются:

- гибкость и быстрота перенастройки на изготовление различных изделий

(срок от конструкторской идеи до выпуска изделий может составлять от нескольких часов до нескольких дней);

- минимизация затрат на подготовку производства ;

- совместимость с существующими системами компьютерного проектирования ;

- совместимость с некоторыми технологическими методами изготовления пластмассовых и металлических изделий (литье под давлением, литье по выплавляемым (выжигаемым) моделям);

Изделия, полученные этим методом могут быть использованы:

- в качестве моделей, позволяющих проверить некоторые конструкторские идеи, эргономические факторы, эстетическое впечатление;

- в качестве модельной оснастки при литье;

- в качестве оснастки при изготовлении электродов при электроэрозионной и электрохимической обработке;

- при изготовлении объектов по данным компьютерных томографов, позволяющих врачам моделировать проведение медицинских воздействий и изготавливать точные протезы, например сосудов;

- при изготовлении моделей по данным координатно-измерительных машин и других видов объемного зондирования, например, в криминалистике, археологии.

Прочность материала модели не позволяет использовать ее как конструкционную деталь машины или изделие, применяемое в быту.

Но она может быть эффективно использована при изготовлении прессформы (рис.7.4) для литья под давлением изделий из термопластов. Такие прессформы можно изготавливать из силиконовых пластиков и композиций, отверждаемых при температуре около 400С.

Рис.7.4 Заливка модели силиконовой композицией, загрузка прессформы в печь для отверждения и вид готового изделия из термопласта

Модель можно использовать и при создании керамической формы в которую после прокаливания, может заливаться жидкий металл (рис.7.5).

а	б
в	г
Рис.7.5 Соединение модели с моделью литниковой системы (а), установка модели в контейнер, заполняемый керамической массой (б), прокаливание формы в печи (в) и извлечение и очистка отливки (г)

Рис.7.6 Модели ювелирных украшений и модели игрушек, изготовленных лазерной стереолитографией
Рис.7.7 Модели корпусов приборов, изготовленных методом лазерной стереолитографии

При 3D художественном проектировании украшений, игрушек, предметов декоративного оформления, фурнитуры и т.д. полностью оценить эстетическое восприятие можно только по физической модели изделия, которая может быть получена лазерной стереолитографией (рис.7.6)

Процесс лазерной стереолитографии при создании элементов технических устройств (рис.7.7) позволяет на моделях проверить эргономические свойства будущего изделия, возможности сборки, размещения элементов и т.д. В условиях единичного и мелкосерийного производства полученные модели позволяют значительно сократить время на подготовку производства.