Preenchendo a lacuna entre a impressão 3D de plástico e metal

Calotas de plástico impressas em 3D pela Formlabs para um microônibus VW de edição especial. RePliForm galvanizou as calotas. Formlabs

A galvanoplastia pode transformar uma peça plástica impressa em 3D em uma peça de uso final altamente funcional, de acordo com Analisa Russo da Formlabs.

O gerente da comunidade técnica da empresa se envolveu pela primeira vez com a galvanoplastia de peças fabricadas aditivamente enquanto trabalhava em um projeto para recriar uma versão do microônibus 1962 da Volkswagen.

A VW e a Autodesk projetaram calotas para serem impressas em 3D para o veículo. Em seguida, a equipe de Russo na Formlabs, Somerville, Massachusetts, imprimiu as calotas em impressoras 3D estilo estereolitografia (SLA). Em seguida, a RePliForm, uma loja de galvanoplastia personalizada em Halethorpe, Maryland, aplicou uma camada de cobre e níquel de 0,004 pol. de espessura na superfície.

As peças resultantes parecem metal. Mas, em comparação com as calotas metálicas impressas em 3D, as versões revestidas com resina plástica poderiam ser produzidas tão rapidamente quanto o design evoluísse e com restrições geométricas mínimas.

A galvanoplastia de resinas impressas em 3D é uma boa opção para diversas aplicações. “Os dados de resistência e rigidez de uma resina galvanizada preenchem perfeitamente a grande lacuna entre plásticos e metais”, disse Russo.

Além de dispositivos automotivos, a técnica híbrida pode ser utilizada na fabricação de luminárias, que precisam manter estabilidade dimensional ao longo do tempo, e na leveza de peças elétricas, como antenas.

“As antenas são um belo exemplo de combinação da complexidade geométrica da impressão 3D com a funcionalidade do revestimento metálico”, disse Russo. “Já vimos alguns designs de antenas com canais internos realmente complexos que só podem ser feitos por meio de impressão 3D, seguidos de revestimentos de cobre altamente condutivos e de alta pureza”, disse ela.

O fundador e CEO da RePliForm, Sean Wise, galvaniza peças SLA desde 2002. Testes conduzidos por sua empresa mostram que a galvanoplastia aumenta três vezes a resistência à tração das impressões SLA, a resistência à flexão quase dez vezes e a rigidez quatro vezes.

“As pessoas não percebem o quão fortes os revestimentos galvanizados podem ser”, disse Wise. “Podemos obter uma peça muito robusta porque estamos fazendo um compósito com uma camada externa de metal que é 10 a 15 vezes mais resistente que o substrato de plástico.”

Quanto aos custos, galvanizar uma peça plástica com 50 a 75 mícrons de revestimento não cosmético de cobre e níquel custaria aproximadamente o mesmo preço que o custo de varejo de uma peça plástica impressa em uma agência de serviços, disse Wise. Ele acrescentou que outros fatores aumentariam ou diminuiriam o custo, e os gastos com galvanização seriam menores à medida que os volumes de peças aumentassem.

As calotas VW impressas, antes da galvanoplastia. Formlabs

Wise estimou que encomendar quatro peças SLA revestidas com 50 mícrons de cobre e níquel custaria um total de US$ 456 contra US$ 1.600 para quatro peças de aço inoxidável impressas em 3D.

Wise disse que quando a aparência é crítica, as peças impressas pela tecnologia SLA são mais adequadas para galvanoplastia do que aquelas impressas por sinterização seletiva a laser ou métodos de filamento. Ele acrescentou que sua loja produz peças impressas por todas as três tecnologias.

“Uma vantagem real da estereolitografia é que você obtém uma resolução tremenda com o laser UV curando uma resina de fotopolímero”, disse Wise. “É um bom ponto de partida se você procura algo com um acabamento bem controlado, seja uma textura fina ou uma superfície muito lisa.”

No entanto, podem surgir problemas ao aplicar uma fina camada de metal sobre a peça impressa. Uma delas é que a superfície metálica brilhante destaca até mesmo a menor imperfeição, incluindo linhas de camada e outros artefatos que sobraram do processo de impressão.

“Com a impressão SLA você sempre tem um andaime de suporte que fixa a peça à plataforma de construção”, explicou Russo. “Normalmente eles são removidos com corte e lixamento dos pontos de suporte, e esses artefatos permanecem mesmo após a remoção da estrutura. “Aprendi da maneira mais difícil que a galvanoplastia irá destacar até mesmo os defeitos superficiais mais sutis e torná-los com contraste muito alto”, continuou ela. “Para evitar que essas marcas apareçam em superfícies cosméticas, é importante orientar a peça na impressora para ocultá-las em uma área onde não ficarão visíveis durante o uso final.”