GALVANOPLASTICA PROCESSI DI ELETTROFORMATURA SU OGGETTI STAMPATI IN 3D SIA PER FILAMENTI CHE PER RESINE

 GALVANOPLASTICA - ELETTROFORMATURA

La galvanoplastica è un procedimento simile alla galvanostegia, che però viene utilizzato nel caso in cui l'oggetto da ricoprire non sia conduttore di elettricità. In tal caso, infatti, non è possibile utilizzare l'oggetto direttamente come elettrodo da immergere nel bagno galvanico. Si ovvia all'inconveniente ricoprendo l'oggetto con un sottile strato di vernice conduttrice, composta ad esempio da graffite. Prima dell'applicazione della vernice è necessaria una pulitura, analoga a quella effettuata per la galvanostegia, per assicurare la perfetta aderenza alla superficie. Dopo l'applicazione della vernice l'oggetto può essere sottoposto a un normale bagno galvanico.

La galvanoplastica, oltre a essere utilizzata per gli stessi scopi della galvanostegia, è molto importante in elettronica, dove spesso si rende necessario ricoprire supporti non conduttori, come ceramica o plastica, con materiali conduttori di vario tipo, per ottenere le piste che collegano le varie parti di un circuito, o per realizzare componenti elettronici miniaturizzati nei circuiti stampati.

ELETTROFORMATURA

L'elettroformatura è un particolare tipo di galvanoplastica in cui l'elettrodo da ricoprire è un calco, in positivo o in negativo a seconda dei casi, di un oggetto che si desidera realizzare. Se il processo di placcatura avviene per tempi sufficientemente lunghi, sul calco si deposita uno strato di metallo sufficientemente spesso da poter essere staccato e utilizzato come oggetto a se stante.

I principali vantaggi di questa tecnologia sono la grande somiglianza dell'oggetto ottenuto con il proprio calco, e la possibilità di modellare il metallo a freddo senza la necessità di fonderlo. A svantaggio di tale tecnica ci sono la necessità di utilizzare macchinari e sostanze chimiche specifici, e i tempi lunghi di formazione dell'oggetto. L'elettroformatura trova applicazione in svariati campi: è utilizzata in ambito industriale per realizzare vari oggetti o stampi per altri prodotti, e in settori artistici come la gioielleria, la scultura, la stampa.

LAVORAZIONE IN GALVANOTECNICA

Le principali caratteristiche sulla lavorazione con la galvanoplastica, si riconoscono nella lavorazione rotobarile se si vuole ottenere una produzione in più serie di oggetti, anche piccoli. Con la possibilità di trattare anche migliaia di pezzi ogni giorno.

Principalmente vengono usati accessori e componenti di articoli tecnici, che successivamente, con un rivestimento in metallo, se ne aumenta il valore.

Partendo quindi da piccoli oggetti, non solo si otterranno eccellenti risultati ma risparmiando molto più tempo con una lavorazione molto più rapida mantenendo comunque la qualità che si desidera.

Se invece se deve trattare la lavorazione statica, si userà un impianto che andrà a supervisionare il corretto deposito dei metalli, variando così la tipologia di finitura che verrà apportata. Più spesso però si opta per un trattamento definito nichel free, proprio per evitare che i rivestimenti metallici utilizzati rilascino il nichel, causando spesso allergie pericolose per la pelle, soprattutto per chi ne soffre o chi ha una sudorazione a ph acido forte.

Campi applicativi della galvanoplastica

I materiali comunemente utilizzati per l'elettroformatura sono:

oro – argento – rame – ferro – nichel – ottone – cadmio – cromo – zinco - titanio.

La matrice, invece, può essere di qualsiasi materiale, sia esso metallico o plastico.

L'elettroformatura ha sia valore estetico che protettivo ed è perfetto per realizzare anche piccole opere d'arte. Per questo motivo, è ampiamente utilizzato nell'arte orafa e nel design di arredi e interni. Alcuni artigiani, infatti, utilizzano la galvanoplastica per ricoprire anche materiali organici, per esempio, come il legno o addirittura fiori e tessuti.

La galvanizzazione di parti in plastica (stampate in 3D)

Grazie ai progressi scientifici nel campo dei materiali e della lavorazione della plastica, le parti in plastica leggere ed economiche hanno sostituito le più costose parti metalliche in un’ampia varietà di applicazioni in diversi settori, dall’industria automobilistica alla produzione di tubature.

Anche se la plastica presenta numerosi vantaggi rispetto al metallo, quest'ultimo in molte applicazioni è ancora la scelta migliore. La plastica, infatti, non avrà mai la stessa finitura lussuosa del rame. E, anche se è senz’altro più flessibile della maggior parte dei metalli, non è neanche lontanamente altrettanto resistente. Ecco quando entra in gioco la placcatura.

La stampa 3D offre vantaggi unici quando si combina con la galvanizzazione. Gli ingegneri spesso scelgono di stampare i sostrati in 3D perché la produzione additiva offre una notevole libertà di progettazione. Spesso galvanizzare le parti stampate in 3D conviene rispetto a realizzare le parti con uno stampo, lavorarle a macchina o produrle con altri metodi, specialmente per quanto riguarda la prototipazione.

La stampa 3D stereolitografica (DLP/SLA) è l’ideale per la galvanizzazione perché crea parti stampate in 3D con superfici estremamente lisce o dalla texture molto fine, che permettono di minimizzare la transizione fra la plastica e il metallo. Inoltre, le parti sono impermeabili e non subiranno danni al momento dell’immersione nel bagno chimico necessaria per la galvanizzazione.

La placcatura può avere un notevole impatto sulle prestazioni meccaniche delle parti in plastica (stampate in 3D). Grazie al rivestimento strutturale in metallo e al nucleo leggero in plastica, le parti prodotte possono avere una resistenza alla flessione sorprendentemente elevata.

Oltre a migliorare il comportamento meccanico, la finitura galvanica può essere usata per proteggere le parti in plastica dalla degradazione ambientale. In applicazioni in cui le parti in plastica sono esposte ad attacchi chimici o luce ultravioletta, la placcatura crea una barriera permanente in grado di prolungare la durata delle parti di diversi mesi o perfino anni.

Se usata come trattamento estetico, la galvanizzazione permette di creare in modo semplice prototipi con un aspetto e una consistenza simili al metallo. A seconda dello spessore del rivestimento, le parti in plastica galvanizzata possono risultare sottili e leggere oppure decisamente più pesanti. I rivestimenti più spessi possono anche essere testurizzati o lucidati per ottenere un'ampia gamma di finiture superficiali metalliche, dall'alluminio colato al cromo lucido. È anche possibile ottenere finiture superficiali più complesse stampando in 3D un sostrato in resina testurizzato.

Viste le potenziali combinazioni di materiali stampabili in 3D, l'ampia gamma di metalli adatti a questo processo e i diversi spessori disponibili, è chiaro che la galvanizzazione può offrire ai team ingegneristici una serie di nuove opzioni di progettazione.

I vantaggi della galvanizzazione

La galvanizzazione offre numerosi vantaggi, fra cui una maggiore resistenza, vita utile e conduttività delle parti. Ingegneri, produttori e artisti sfruttano questi vantaggi in diversi modi.

I team ingegneristici spesso si servono della galvanizzazione per aumentare la robustezza e la durata di vari modelli. Rivestendo varie parti con metalli come il rame e il nichel è possibile aumentarne il carico di rottura. Rivestire con uno strato di metallo le parti permette di aumentarne la resistenza a fattori ambientali come l’esposizione ad agenti chimici e i raggi UV per applicazioni corrosive o per ambienti esterni.

Gli artisti spesso usano la galvanizzazione per preservare elementi naturali soggetti alla decomposizione, come le foglie, trasformandoli in opere d’arte in grado di resistere al tempo. Nella comunità medica, la galvanizzazione è impiegata per produrre impianti medici resistenti alla corrosione e sterilizzabili.

La galvanizzazione è anche un metodo efficace per aggiungere eleganti finiture metalliche a prodotti, sculture, statuette e opere d’arte. Molti produttori inoltre scelgono di galvanizzare un sostrato per creare parti più leggere, che possono quindi essere spostate e spedite in modo più facile ed economico.

Un altro vantaggio offerto dalla galvanizzazione riguarda la conduttività. Dal momento che la conduttività è una proprietà intrinseca dei materiali, la galvanizzazione è un ottimo metodo per aumentarla. Antenne, componenti elettrici e altre parti possono quindi essere galvanizzati per migliorarne le prestazioni.

I limiti della galvanizzazione

Nonostante la galvanizzazione presenti numerosi vantaggi, i suoi limiti sono rappresentati dalla natura complessa e rischiosa del processo. L’esposizione al cromo esavalente comporta dei rischi per gli operai addetti alla galvanizzazione, se non adottano precauzioni adeguate. È essenziale che lavorino in un ambiente sufficientemente ventilato. La Occupational Safety and Health Administration, il dipartimento della sicurezza sul lavoro del ministero del Lavoro statunitense, ha pubblicato numerosi documenti che illustrano i rischi legati alla galvanizzazione.

È possibile eseguire autonomamente la galvanizzazione delle parti in resina, ma questo processo potrebbe comportare alcune difficoltà per utenti principianti. Dipende tutto dalla qualità richiesta e dall'abilità di chi svolge il processo. La resistenza di adesione della laminatura quando si utilizzano metodi di galvanizzazione fai da te è solitamente inferiore a quella che si può ottenere da servizi di galvanizzazione professionali. La galvanizzazione strutturale, che richiede tempi di galvanizzazione prolungati, molteplici bagni e la compatibilità tra i metalli, è piuttosto difficile da eseguire in maniera affidabile. Le applicazioni più riuscite della galvanizzazione in-house sono generalmente semplici e piccole, come nel caso della prototipazione nel settore della gioielleria e di rivestimenti sottili (mono-strato) in rame per radiofrequenze.

A causa delle competenze richieste e dei rischi che comporta, molti ingegneri e progettisti scelgono di affidare la galvanizzazione ad addetti esterni specializzati in questo processo. 

SETTORI ED UTILIZZI DELLA GALVANOPLASTICA

Numerosi settori si servono della galvanizzazione per produrre gli oggetti più disparati, dagli anelli di fidanzamento alle antenne elettriche.

Come base possono essere usati oggetti stampati in 3D con POLIMERI che possono essere resistenti al calore, agli attacchi acidi, ai raggi UV e materiali meccanicamente molto resistenti.

Ecco alcuni esempi comuni:

Settore aerospaziale

Molti componenti degli aerei sono galvanizzati per aggiungervi uno “strato sacrificabile”, che ne aumenta la durata rallentandone la corrosione. Dato che i componenti dei velivoli sono soggetti a sbalzi di temperatura e a fattori ambientali estremi, rivestire il sostrato metallico con uno strato di metallo permette di evitare che la funzionalità di una parte venga compromessa dalla normale usura.

Molti bulloni e sistemi di fissaggio in acciaio progettati per l’industria aerospaziale sono placcati in cromo (o, in tempi più recenti, in una lega di zinco e nichel, a causa di modifiche nelle limitazioni).

Arte e design

Digitando la parola “galvanizzato” su Etsy comparirà un’infinità di oggetti per la casa e pezzi di artigianato unici nel loro genere. Spesso gli artigiani si servono della galvanizzazione per trasformare oggetti biodegradabili, come fiori, rami e perfino insetti, in opere d’arte in grado di durare nel tempo. Questo processo può servire a preservare e far risaltare dettagli raffinati in oggetti che altrimenti rischierebbero di decomporsi rapidamente.

Settore automobilistico

La galvanizzazione è molto usata nell’industria automobilistica. Molte aziende importanti del settore vi ricorrono per produrre paraurti cromati e altre parti metalliche.

Gioielleria

La galvanizzazione è forse associata più frequentemente alla gioielleria e ai metalli preziosi. I designer e i produttori di gioielli si servono di questo processo per migliorare il colore, la robustezza e l’aspetto di anelli, braccialetti, ciondoli e altri oggetti preziosi.

Quando un gioiello riporta la dicitura “placcato in oro” o “placcato in argento”, ci sono buone probabilità che sia stato sottoposto a galvanizzazione. Per ottenere sfumature uniche si combinano diversi metalli. Spesso, ad esempio, l’oro è combinato con rame e argento per creare l’oro rosa.

Settore medico e odontoiatrico

La galvanizzazione è usata per rivestire di uno strato esterno resistente parti mediche e odontoiatriche di ogni tipo. La placcatura in oro spesso è impiegata per creare inlay e per contribuire a numerose procedure odontoiatriche. Impianti come giunti, viti e piastrine spesso vengono galvanizzati per aumentarne la resistenza alla corrosione e la compatibilità con la sterilizzazione pre-inserimento. Anche gli strumenti medici e chirurgici, fra cui forcipi e componenti usati in radiologia, vengono di frequente sottoposti a galvanizzazione.

Settore energetico

Numerosi componenti elettrici e di impianti a energia solare vengono galvanizzati per migliorarne la conduttività. Si ricorre abitualmente alla galvanizzazione per realizzare i contatti delle celle fotovoltaiche e diversi tipi di antenne. I cavi possono essere placcati in argento, nichel e molti altri metalli. La placcatura in oro è usata spesso (insieme ad altri metalli) per aumentare la robustezza, nonché la durata di vita delle parti, perché ha una buona conduttività, è molto duttile e non si ossida.

Prototipazione

Produrre parti metalliche su misura o in piccole quantità per la prototipazione con i processi di fabbricazione tradizionali può essere estremamente dispendioso in termini di tempo e di denaro. Di conseguenza, gli ingegneri spesso abbinano la galvanizzazione alla stampa 3D per risparmiare tempo e denaro.

Prodotti a radiofrequenze e microonde

Le antenne necessitano di un elevato grado di conduttività elettrica per propagare le onde radio. Anche se le parti stampate in 3D in plastica non conducono l'elettricità, offrono un’infinita libertà di design e materiali con buone proprietà termiche e meccaniche. Per raggiungere la conduttività desiderata, questi vantaggi possono essere coniugati grazie alla galvanizzazione, fornendo ottime soluzioni per la realizzazione di antenne personalizzate destinate ad attività di ricerca e sviluppo nei settori automobilistico, sanitario, educativo e della difesa.