Авторы: А.Н. Петров, М.А. Петров (Московский политехнический университет) и Н.А. Моисеева (НТЦ «Техноком-АС»).
Аннотация
Статья посвящена разработке технологии создания изделий с использованием 3D-печати и нанесения на них защитных и декоративных покрытий посредством химических и электрохимических методов. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях и на производственных объектах совместно с НТЦ «Техноком-АС». В результате были определены оптимальные параметры 3D-печати и рецептуры составов для медных и серебряных покрытий, а также разработаны технологии их нанесения и декоративной росписи по эмали. В рамках исследования осуществлялся мониторинг параметров шероховатости поверхности готовых изделий.
Введение
Полимерные материалы, такие как пластики, обладают рядом преимуществ, включая простоту обработки и низкую стоимость. Однако они характеризуются недостатками, такими как низкая износостойкость, ограниченная теплопроводность, чувствительность к ультрафиолетовому излучению и растворителям, а также выделение газообразных продуктов при эксплуатации и склонность к старению. Вследствие этих факторов их применение в ряде отраслей ограничено.
Для декоративного оформления бытовых приборов и элементов электроники часто используются покрытия из меди, никеля и хрома. Подобные покрытия можно встретить на ручках радиоприемников, смесителях, часах, авторучках, столовых приборах и других изделиях. В радиоэлектронике медно-никелевые проводники наносятся на пластиковые печатные платы.
Существует несколько методов нанесения металлических покрытий, включая распыление жидкого металла, вакуумное напыление и химико-электрохимические процессы. Последний метод является наиболее экономически эффективным и технологически удобным. Он включает нанесение на поверхность изделия тонкого слоя металла с последующим электрохимическим осаждением меди или никеля.
Основная часть
ГОСТ 9.313-89 регламентирует требования к покрытиям на основе пластмасс. Стандарт устанавливает критерии оценки внешнего вида и эксплуатационных характеристик металлических и неметаллических покрытий. Кроме того, существуют дополнительные нормативные документы, определяющие требования к толщине покрытий, их безопасности и другим параметрам.
С развитием технологий 3D-печати возникла необходимость в разработке методов нанесения покрытий на изделия, полученные с использованием данных технологий. Поверхность 3D-отпечатков может иметь шероховатую структуру, что оказывает влияние на качество наносимых покрытий. ГОСТ 2789-73 содержит методики измерения параметров шероховатости поверхностей.
Процесс 3D-печати включает этапы разработки трехмерной модели в специализированном программном обеспечении, непосредственного изготовления изделия на 3D-принтере и последующей обработки поверхности. В НТЦ «Техноком-АС» были разработаны технологии нанесения медных и серебряных покрытий на пластиковые материалы, такие как PETG и PET.
Качество покрытия определяется степенью подготовки поверхности изделия и типом используемого пластика. После обработки поверхность должна иметь равномерную шероховатость, а толщина покрытия должна соответствовать установленным стандартам.
После нанесения металлических покрытий изделия могут быть подвергнуты декоративной росписи с использованием акриловых красок и эмалей. Эмали характеризуются возможностью затвердевания при комнатной температуре и используются для росписи изделий после металлизации. Акриловые краски обладают высокой скоростью высыхания и устойчивостью к выцветанию.
Заключение
В ходе исследования была успешно апробирована технология нанесения медных и серебряных покрытий на изделия, изготовленные с использованием 3D-принтеров. Качество полученных покрытий соответствует требованиям нормативных документов. Параметры шероховатости поверхности изделий были измерены и соответствуют ГОСТ 9.313-89.
В перспективе планируется проведение исследований, направленных на изучение влияния шероховатости различных типов пластиков на качество покрытий, а также разработка новых технологических решений. Также предполагается тестирование других видов покрытий, включая технологии росписи по эмали.
