Lektion 11.7BeschichtenKapitel 11 · Beschichten und Oberflächenbearbeitung

Galvanoformung

Eine Schicht, auf einem Modell dick gewachsen und dann abgehoben

Bei der Galvanoformung wächst ein Metallteil Atom für Atom auf einem Modell, dann wird das Modell entfernt. Es ist Galvanisieren (Galvanisieren), das so lange läuft, bis das Metall für sich stehen kann. Scherfolien von Rasierern und Pressmatrizen für Schallplatten entstehen so, denn es kopiert Details, die feiner sind als ein Mikrometer (ein Tausendstel Millimeter).

Foto: Jotquadrat, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Galvanoformung · Dorn, Galvanikbad, abgehobene KopieDie drei Bilder von links nach rechts lesen; die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Dorn herstellen. Der Dorn (die Urform, auf der das Metall wächst) wird gefräst, gegossen, 3D-gedruckt oder geätzt. Seine Oberfläche ist das Negativ der gewünschten.
Die Oberfläche leitfähig machen. Dorne aus Kunststoff, Wachs oder Glas erhalten eine sehr dünne leitfähige Schicht, etwa Silberlack oder Graphit. Metalldorne erhalten stattdessen eine Trennschicht, damit sich die Kopie später lösen kann.
Eintauchen und anschließen. Der Dorn kommt in einen Elektrolyten (ein Bad aus gelösten Metallsalzen), gegenüber einer Anode (der Pluselektrode, einer Nickel- oder Kupferplatte). Ein Gleichstromnetzgerät macht den Dorn zur Kathode (der Minuselektrode).
Das Metall wachsen lassen. Der Strom zieht Metallionen (elektrisch geladene Atome) auf den Dorn, wo sie zu festem Metall werden. Die Anode löst sich langsam auf und füllt das Bad nach. Die Schicht wird meist um einige zehn Mikrometer pro Stunde dicker, sodass ein Teil Stunden bis Tage braucht.
Die Kopie trennen. Die Schale wird abgezogen oder abgehoben, oder der Dorn wird ausgeschmolzen oder aufgelöst. Die Kopie wird besäumt und veredelt; ein wiederverwendbarer Dorn geht für die nächste zurück ins Bad.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Meist Nickel und Kupfer, auch Gold, Silber und Eisen; Dorne aus Metall, Glas, Silizium, Kunststoff oder Wachs
Typische Teile: Dünne Schalen, Folien, feine Gitter, nahtlose Hohlteile, fein strukturierte Formen
Bauteilgröße: Von Mikroteilen unter 1 mm bis zu Schalen von einigen zehn Zentimetern; Wände von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern
Präzision: Kopiert Dorndetails unter 1 µm (ein Tausendstel Millimeter); die Wanddicke ist weniger gleichmäßig, an Kanten und Ecken dicker
Oberfläche: Innenseite so glatt wie der Dorn, spiegelnd bei einem polierten; Außenseite matt und weniger definiert
Geeignete Losgröße: Einzelstücke bis mittlere Serien; ein Dorn kann viele Kopien erzeugen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Niedrig bis mäßig: hunderte Dollar für ein Hobbybecken, meist zehntausende und mehr für eine Industrieanlage; die lange Zeit im Bad ist der Hauptkostenfaktor
Geschwindigkeit: Langsam: meist einige zehn Mikrometer pro Stunde, sodass eine 1-mm-Wand etwa einen Tag oder mehr braucht

Stärken und Grenzen

Stärken

Kopiert extrem feine Details, sogar Oberflächen in optischer Qualität
Erzeugt dünne, leichte, nahtlose Schalen und Gitter
Reines Metall mit feinem, festem Gefüge
Ein Dorn kann viele identische Kopien erzeugen

Grenzen

Langsam: Dicke Teile brauchen Stunden bis Tage
Die Kopie muss sich vom Dorn lösen lassen, was die Formen einschränkt
Außenfläche weniger präzise; Metall lagert sich an Kanten und Ecken an
Braucht sorgfältige Badchemie, teils gefährlich

Wo es eingesetzt wird

Musik und MedienPressmatrizen für Schallplatten, CD- und DVD-Matrizen
KonsumgüterScherfolien von Elektrorasierern, feine Filter und Siebe
Druck und ElektronikDüsenplatten für Tintenstrahldrucker, Rotationssiebdruck-Schablonen, Mikroformen
Raumfahrt und OptikSpiegelschalen für Röntgenteleskope, Reflektoren, Hohlleiter
Luft- und RaumfahrtDünnwandige Düsen, Kühlmäntel, Faltenbälge
Schmuck und KunstLeichte hohle Gold- und Silberstücke, metallbeschichtete Blätter

So erkennen Sie es

Ein dünnes Metallteil, das eine Struktur mit verblüffender Schärfe kopiert, wie die winzigen Löcher einer Rasierfolie.
Ein leichtes, hohles Stück ohne Naht, dessen Innenseite die Form eines Modells spiegelt.
Kanten und Ecken etwas dicker oder runder als flache Bereiche, durch zusätzlichen Metallaufbau.
Ein Blatt oder eine Schale, in Metall verwandelt, wobei jede Ader und jede Rippe sichtbar bleibt.

Im Vergleich mit

Galvanisieren11.5gleiches Bad und gleicher Strom, aber die dünne Schicht bleibt auf ihrem Teil; die Galvanoformung behält die Schicht und entfernt das Modell.Feinguss1.2kopiert ebenfalls ein Modell in Metall, aber durch Gießen von geschmolzenem Metall; die Galvanoformung kopiert weit feinere Details, ohne etwas zu schmelzen.LIGA13.7nutzt Galvanoformung, um winzige, per Lithografie gefertigte Formen zu füllen und Mikroteile zu bauen.

Ansehen

Winovus · Wie Nickel auf einem Dorn wächst und dann getrennt wird

Well Made Music · Wie aus einem Schallplatten-Master Nickelmatrizen werden

Guild's Garage · Ein kleiner Werkstattaufbau: Leitlack, Bad, Netzgerät

Electroforming Artist · Ein echtes Blatt, lackiert, galvanisiert und in Kupfer verwandelt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Galvanoformung — Prinzip, Dorne und Anwendungen; überwiegend Text, wenige Fotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Galvanoformung heißt, ein Modell zu galvanisieren, bis das Metall für sich steht, und dann das Modell zu entfernen.
Sie kopiert Details, die feiner sind als ein Mikrometer, wächst aber nur einige zehn Mikrometer pro Stunde.
Rasierfolien, Schallplattenmatrizen und Röntgenspiegelschalen werden galvanogeformt.