So verchromen Sie Kunststoffe

In der Welt des 3D-Drucks suchen immer mehr Menschen nach Möglichkeiten zur Herstellung aller Arten von Teilen und Oberflächen, um die Entwicklung der Branche voranzutreiben. In diesem Fall handelt es sich um die Verchromung von Teilen, die mit einem FDM-3D-Drucker hergestellt wurden.

Das Aufkommen neuer Materialien wie PC-ABS hat den FDM-3D-Druck revolutioniert, nicht nur, weil es sich um ein Material mit hohen mechanischen Eigenschaften und Beständigkeit gegen widrige Umgebungen handelt, sondern auch, weil es einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe ist, wenn es darum geht, eine hervorragende Oberflächenverchromung zu erzielen. Das Verchromen von Kunststoffteilen wird zur Herstellung von dekorativen oder nicht funktionalen Teilen verwendet, die ein identisches Finish wie verchromtes Metall aufweisen, aber viel leichter und billiger sind.

Bild 1: PC-ABS gedrucktes Teil von Polymaker. Quelle: Polymaker

Da Kunststoffe nicht elektrisch leitfähige Materialien sind, müssen sie einer Reihe von hochgiftigen und schwer zu kontrollierenden Vorgängen unterzogen werden, damit sie die Metallschichten, die Teil der Verchromung sind, aufnehmen können. Um eine ideale, gleichmäßige und glänzende Oberfläche zu erreichen, ist es notwendig, auf dem Kunststoffteil einige Schichten Nickel für den Glanz und eine Komponente, die die Haftung des Kupfers gewährleistet, aufzubringen.

Nach der Vorverchromung werden im nächsten Schritt eventuelle Verschmutzungen auf der Oberfläche des Teils mit organischen Lösungsmitteln (Ethanol) entfernt, wodurch auch eventuelle Oxide beseitigt werden. Dieser Schritt wird in Ultraschallwaschanlagen für 5 - 20 Minuten durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Bereiche des Teils vollständig frei von Rückständen sind. Wenn das Teil vollständig gereinigt ist, wird es in einen Behälter mit einer Chromsäurelösung (20-30%) bei einer Temperatur von 80ºC gelegt. Der Kontakt des ABS oder PC-ABS mit dieser Lösung bewirkt die Reaktion einer der Komponenten dieser Materialien, was zu Mikroporen entlang der gesamten Oberfläche des Teils führt, Mikroporen, die für das Anhaften der Produkte der folgenden Schritte notwendig sind. Das Stück wird erneut gewaschen, aber dieses Mal mit destilliertem Wasser, dann wird es in eine 1%ige Palladiumlösung bei einer Temperatur von 70ºC getaucht und anschließend mit Heißluftgebläsen getrocknet, wodurch ein elektrisch leitfähiges Stück entsteht.

Der nächste Schritt besteht darin, das Stück an einem Kupferleiter (Kathode) zu befestigen, durch den der Strom fließt, und die gesamte Baugruppe in ein Kupferbad mit einer Temperatur von 70 ºC einzutauchen. Durch das Einbringen des aktivierten Kunststoffs (elektrisch leitfähig) mit Palladium, lässt dieser die mikroporöse Oberfläche zu, damit das Kupfer eingebracht werden kann, wodurch eine dünne Schicht aus Kupfer entsteht. Sobald Kupfer auf der Oberfläche erreicht ist, wird es mit einem konventionellen elektrolytischen Bad eingedickt, um die Festigkeit der Oberfläche zu erhöhen. Auf der zweiten Kupferschicht wird die Chromschicht durch galvanische Abscheidung in einem Chromsäurebad erzeugt. Auf diese Weise ist es möglich, neben dem Verchromen auch Teile zu vernickeln, zu versilbern, zu bronzieren usw., die mit einem FDM-3D-Drucker und ABS-haltigen Filamenten (ABS oder PC-ABS) hergestellt werden.

Bild 2: Verchromtes PC-ABS-Teil. Quelle: Metal Products Factory

Für den Fall, dass man einen Chromeffekt auf anderen Kunststoffen als ABS oder PC-ABS oder auf diesen selbst, aber auf wirtschaftlichere Weise, erzielen möchte, gibt es ein Spray. Mit Chromspray erhalten Sie eine Oberfläche, die dem oben erläuterten Verfahren ähnlich ist, aber weniger Glanz und eine sehr geringe Widerstandsfähigkeit gegen Kratzer und Stöße aufweist.

Um das bestmögliche Oberflächenergebnis zu erzielen, muss der Anwender die Oberfläche des Stücks so lange vorbereiten, bis eine gleichmäßige und glatte Oberfläche erreicht ist, denn im Gegensatz zur lackierten Oberfläche zeigt die Verchromung alle möglichen Unvollkommenheiten, die das Stück haben kann.

Vom Filament2Print-Team empfehlen wir Anwendern, die ihre 3D-gedruckten Teile metallisieren (verchromen, vernickeln, versilbern usw.) möchten, sich an ein Unternehmen zu wenden, das sich auf das Verchromen von Kunststoffteilen spezialisiert hat, da dies ein komplexer, langwieriger und etwas gefährlicher Prozess ist.