الدرس 11.7الطلاءالفصل 11 · الطلاءات وتشطيب الأسطح

التشكيل الكهربائي

طلاء ينمو سميكًا على نموذج، ثم يُرفع عنه

ينمّي التشكيل الكهربائي قطعة معدنية ذرة ذرة على نموذج، ثم يزيل النموذج. إنه تكسية كهربائية (التكسية الكهربائية) تُترك تعمل حتى يقوى المعدن على الوقوف وحده. تُصنع بهذه الطريقة رقائق ماكينات الحلاقة وقوالب أسطوانات الفينيل، لأنه ينسخ تفاصيل أدق من الميكرون (جزء من ألف من المليمتر).

الصورة: Jotquadrat, CC BY-SA 3.0, عبر Wikimedia Commons

التشكيل الكهربائي · النموذج الأساسي وحمّام التكسية والنسخة المرفوعةاقرأ اللوحات الثلاث من اليسار إلى اليمين؛ والأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه.

كيف تعمل

صنع النموذج الأساسي. يُشغَّل النموذج الأساسي (الشكل الأم الذي ينمو عليه المعدن) أو يُقولَب أو يُطبع ثلاثي الأبعاد أو يُحفر. سطحه هو سالب السطح الذي تريده.
جعل سطحه موصلًا. تُغطى النماذج البلاستيكية أو الشمعية أو الزجاجية بطبقة موصلة رقيقة جدًا، كطلاء الفضة أو الغرافيت. وتنال النماذج المعدنية طبقة فصل بدلًا من ذلك، ليتحرر منها المنسوخ لاحقًا.
الغمر والتوصيل. يدخل النموذج في إلكتروليت (حمّام من أملاح معدنية مذابة)، في مواجهة أنود (القطب الموجب، لوح من النيكل أو النحاس). ويجعل مصدر طاقة بتيار مستمر النموذج هو الكاثود (القطب السالب).
نمو المعدن. يسحب التيار أيونات المعدن (ذرات مشحونة كهربائيًا) نحو النموذج حيث تتحول إلى معدن صلب. يذوب الأنود ببطء ويعوّض الحمّام. تزداد الطبقة سماكة عادةً بعشرات الميكرونات في الساعة، فتستغرق القطعة من ساعات إلى أيام.
فصل النسخة. تُنزع القشرة أو تُرفع، أو يُصهر النموذج أو يُذاب. وتُشذَّب النسخة وتُشطَّب؛ ويعود النموذج القابل لإعادة الاستخدام للنسخة التالية.

حقائق أساسية

المواد: النيكل والنحاس في الغالب، وكذلك الذهب والفضة والحديد؛ ونماذج من المعدن أو الزجاج أو السيليكون أو البلاستيك أو الشمع
القطع النموذجية: قشور رقيقة، رقائق، شبكات دقيقة، قطع مجوّفة بلا وصلات، قوالب ذات ملمس دقيق
حجم القطعة: من قطع دقيقة أقل من 1 mm إلى قشور بعرض عشرات السنتيمترات؛ وجدران من بضعة ميكرونات إلى عدة مليمترات
الدقة: ينسخ تفاصيل النموذج أدق من 1 µm (جزء من ألف من المليمتر)؛ وسماكة الجدار أقل انتظامًا، أسمك عند الحواف والزوايا
تشطيب السطح: الجهة الداخلية ناعمة كالنموذج، وكالمرآة إن كان مصقولًا؛ والجهة الخارجية مطفأة وأقل تحديدًا
حجم الدفعة المناسب: من القطع المفردة إلى السلاسل المتوسطة؛ ونموذج واحد يصنع نسخًا كثيرة
كلفة العدّة والآلة: منخفضة إلى متوسطة: مئات الدولارات لحوض هواة، وعادةً عشرات الآلاف فأكثر لخط صناعي؛ والزمن الطويل في الحمّام هو الكلفة الأساسية
السرعة: بطيء: عادةً عشرات الميكرونات في الساعة، فجدار 1 mm يستغرق يومًا أو أكثر

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

ينسخ تفاصيل دقيقة جدًا، حتى الأسطح بجودة بصرية
يصنع قشورًا وشبكات رقيقة وخفيفة بلا وصلات
معدن نقي بحبيبات دقيقة قوية
نموذج واحد يصنع نسخًا كثيرة متطابقة

الحدود

بطيء: القطع السميكة تحتاج إلى ساعات أو أيام
يجب أن تنفصل النسخة عن النموذج، مما يحد من الأشكال
السطح الخارجي أقل دقة؛ ويتراكم المعدن على الحواف والزوايا
يحتاج إلى كيمياء حمّام دقيقة، بعضها خطر

أين تُستخدم

الموسيقى والإعلامقوالب أسطوانات الفينيل، وقوالب أقراص CD وDVD
المنتجات الاستهلاكيةرقائق ماكينات الحلاقة الكهربائية، المرشحات والمناخل الدقيقة
الطباعة والإلكترونياتألواح فوهات الطابعات النافثة للحبر، شاشات الطباعة الحريرية الدوارة، قوالب دقيقة
الفضاء والبصرياتقشور مرايا تلسكوب الأشعة السينية، العواكس، موجّهات الموجات
الطيرانفوهات رقيقة الجدران، أغلفة تبريد، منفاخ
المجوهرات والفنقطع ذهبية وفضية مجوّفة خفيفة، أوراق مغلفة بالمعدن

كيف تتعرف عليها

قطعة معدنية رقيقة تنسخ ملمسًا بدقة مذهلة، كالثقوب الصغيرة في رقاقة ماكينة الحلاقة.
قطعة خفيفة مجوّفة بلا وصلات، يعكس داخلها شكل النموذج.
حواف وزوايا أسمك أو أكثر استدارة قليلًا من الأجزاء المسطحة، بسبب تراكم معدن إضافي.
ورقة أو قشرة تحولت إلى معدن مع بقاء كل عرق وحرف ظاهرًا.

قارنها بـ

التكسية الكهربائية11.5الحمّام والتيار نفسهما، لكن الطبقة الرقيقة تبقى على قطعتها؛ أما التشكيل الكهربائي فيحتفظ بالطبقة ويزيل النموذج.السباكة بالشمع المفقود1.2تنسخ أيضًا نموذجًا في المعدن، لكن بصبّ معدن منصهر؛ أما التشكيل الكهربائي فينسخ تفاصيل أدق بكثير دون صهر أي شيء.LIGA13.7يستخدم التشكيل الكهربائي لملء قوالب صغيرة مصنوعة بالطباعة الحجرية، لبناء قطع دقيقة.

شاهدها

Winovus · كيف ينمو النيكل على نموذج ثم يُفصل

Well Made Music · كيف يتحول أصل تسجيل إلى قوالب نيكل

Guild's Garage · تجهيز ورشة صغيرة: طلاء موصل وحمّام ومصدر طاقة

Electroforming Artist · ورقة نبات حقيقية تُطلى وتُكسى وتتحول إلى نحاس

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: التشكيل الكهربائي — المبدأ والنماذج الأساسية والاستخدامات؛ نص في الأغلب، وصور قليلة
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

التشكيل الكهربائي هو تكسية نموذج كهربائيًا حتى يقف المعدن وحده، ثم إزالة النموذج.
ينسخ تفاصيل أدق من ميكرون، لكنه ينمو عشرات الميكرونات في الساعة فقط.
رقائق ماكينات الحلاقة وقوالب أسطوانات التسجيل وقشور مرايا الأشعة السينية تُصنع بالتشكيل الكهربائي.