Galvanisieren von 3D Druck-Modellen

Kunststoff galvanisieren

Vorwort zum Galvanisieren von 3D-Druck-Modellen

Riccardo Düring

Ricc – ich blogge für Euch

Vor langer langer Zeit habe ich einen 3D-Drucker Bausatz getestet und vorgestellt. Das war mein Einstieg in den 3D-Druck. Seit dem ist viel durch die Druckdüse gelaufen und so manches Projekt entstanden. Etliche dienten dazu meinen Drucker zu verbessern und zu optimieren. Auf dem Bild sind alle neuen Teile in grün zu erkennen.

Gezwungener Maßen und auch aus Interesse habe ich mich nebenbei auch mit der 3D-Zeichnung beschäftigt, sodass viele Projekte nicht nur selbst gedruckt, sondern auch selbst geplant, entworfen und gezeichnet wurden. Kurz, es macht tierischen Spaß.
Bisher waren es allerdings hauptsächlich praktische Dinge und die Farbe war größtenteils egal. Interessant werden langsam aber auch Dekostücke und persönliche Geschenke. Die zu beschichten oder gar zu vergolden hat schon seinen Reiz. Neben dem 3D-Druck ein interessantes Hobby. Noch interessanter wird aber sicher die Kombination aus beidem. Das möchte ich nun probieren.

Kunststoff galvanisieren

Um es einfach auszudrücken – galvanisieren hat was mit Strom zu tun, bei dem Metallionen aus einer Flüssigkeit oder einem „Opfermetall“ auf ein anderes Stück übertragen werden. Bekanntlich leitet Kunststoff aber keinen Strom und so kann das rein theoretisch auch nicht funktionieren. Genau das macht die Sache ja so spannend und interessant.
Gemeinsam mit Tifoo, die sich bereits ausgiebig mit dem Galvanisieren von Kunststoff beschäftigt haben, möchte ich jetzt ebenfalls das Thema angehen und die Ausdrucke meines 3D-Druckers beschichten. Hierfür habe ich ein umfangreiches Set, mit dem ich verkupfern, vernickeln und sogar vergolden kann. Oder zumindest können sollte. Ich gehe davon aus, dass schon etwas Übung nötig sein wird, bis ich perfekte Ergebnisse in der Hand halte.

Vorbereitung zum Galvanisieren von Kunststoff

Wie eingangs beschrieben, ist es beim Galvanisieren nötig, dass die Oberfläche des beschichtenden Gegenstandes elektrischen Strom leitet. Das ist bei dem Ausdruck aus einem 3D-Drucker nicht der Fall. Das gewünschte Objekt (MakerBot Gnome von thingiverse.com) muss also entsprechend vorbereitet werden. Hierzu nutze ich aus dem Set zum Galvanisieren das Silberleitlack-Spray. Dieses wird wie übliches Lackspray verwendet, beinhaltet jedoch hochleifähiges Silber und schafft somit eine elektrisch leitende Oberfläche.

Zusätzlich brauchen wir noch eine leitende Aufhängung für unseren kleinen Zwerg und muss dieser gründlich entfettet werden. Hierfür habe ich ganz normalen Entfetter (Silikonentferner) verwendet, ihn aber auch schnell wieder abgewaschen. Ich bin mir nicht ganz sicher, ob das PLA davon angegriffen wird.

Dann kann es auch schon losgehen und der Zwerg bekommt etwas Farbe. Nicht zu viel auf einmal, sonst gibt es Nasen, aber auch nicht zu wenig, damit die gesamte Oberfläche leitfähig wird. Anschließend wird er zum Trocknen aufgehangen. Da ich eh häufig lackiere, hängen hier bereits einige gebogene Schweißdrähte in unterschiedlichen Größen.

Kunststoff mit Kupfer galvanisieren (verkupfern)

Nach der Trocknungszeit geht es endlich los und ich werde das erste Mal selber galvanisieren.

Im Galvanisierungs-Set war ein größeres und ein kleineres Becken zur Badgalvanik enthalten. Wie es sich für einen Zwerg gehört, reichte ihm das kleinere und ich habe alles nach Anleitung (neben einer PDF gibt es etliche Videos bei Tifoo) aufgebaut und das Galvanikbad unter Spannung gesetzt.

Bereits nach kurzer Zeit ist zu sehen, wie sich das Kupfer auf dem kleinen Zwerg absetzt. In der Anleitung zum Galvanisieren hatte ich aber auch gelesen, dass die kleinen Kupferpartikel ziemlich geradlinig zwischen den angeschlossenen Polen, also Kupferplatte und Zwerg, wandern. Bei der ersten Begutachtung wird das deutlich erkennbar. Die Front des Zwerges und hervorstehende Formen haben eine gute Kupferschicht erhalten – weiter innen liegende Stellen und die Rückseite zeigen noch den Silberleitlack. Hier wird bereits deutlich, dass es gar nicht so einfach ist, komplizierte Formen zu verkupfern.

Laut Anleitung sollte man möglichst zwei gegenüberliegende Kupferplatten im Galvanikbad nutzen, um einen gleichmäßigeren Auftrag zu erhalten. Das kann ich nun bestätigen und habe den Zwerg daher wieder baden geschickt und in regelmäßigen Abständen gedreht. Wenn ich mich weiter dem Hobby hingebe, werde ich darüber nachdenken, mir einen Motor für Spiegelkugeln zuzulegen. Damit sollten sich perfekte Ergebnisse erzielen lassen.

Wie beim Sonnenbad: Wenden verbessert das Ergebnis!

Aber auch schon durch mein Drehen ist das Ergebnis recht gut geworden, wie das erste Bild zeigt. Vom Glanz des Glanzkupferelektrolyts sah man allerdings nicht so viel. Ich habe dann ein sehr feines Schleifpad genommen und mal leicht an der Zipfelmütze gerubbelt. Tatsächlich wurde es glänzender. Durch die feinen Rillen der Layer (Schichten beim 3D-Druck) wird es allerdings kaum möglich sein, eine gleichmäßig glänzende Schicht zu erreichen. Hierfür ist die Oberfläche einfach zu uneben. Vielleicht brauche ich aber einfach nur mehr Übung.

Kurze Info:

Eventuell sollte ich erwähnen, dass sich der Beitrag bereits seit einem Monat zieht. Das liegt einfach daran, dass ich natürlich auch andere Verpflichtungen habe und mich auch erst in das Thema einarbeiten muss. Das hat aber auch den Vorteil, dass ich lerne, wie die nächsten Bilder zeigen.

Nach einigen Versuchen werden die Ergebnisse besser

Inzwischen habe ich einiges probiert und gelesen. Kompliziert empfand ich dabei die Bestimmung der Stromstärke in Abhängigkeit der Oberfläche des Objektes. Vorgabe beim Glanzverkupfern ist beispielsweise eine Spannung von 0,8 bis 1,5 V und eine Stromstärke von 50 mA je cm². Ich habe danach eine Spannung von 1,2 V eingestellt, das Objekt ins Bad getaucht und anschließend eine offensichtlich zu niedrige Stromstärke gewählt. Diese Erkenntnis kam bei einem Druck mit einem neuen 3D-Drucker für einen Testbericht (bald online). Um ihn zu prüfen habe ich den Würfel zur Achsen-Kontrolle gedruckt. Da er exakt 2 x 2 x 2 cm  sein sollte, kann die Oberfläche leicht berechnet werden. 2 x 2 cm x 6 Seiten macht 24 cm². Die Daten habe ich in den Bedarfsrechner von TIFOO eingegeben und mir wurden 1200 mA angezeigt. Eingestellt, ausprobiert und tada: Das Ergebnis war schon ein ganz anderes.

Noch nicht ganz perfekt, da nur die mittleren Bereiche einen Glanz aufwiesen, aber ok, das sieht schon anders aus. Jetzt konnte ich zumindest erkennen, dass doch eine deutlich höhere Stromstärke als gedacht benötigt wird. Das Abschätzen der Fläche von unförmigen Teilen wird dadurch aber auch nicht einfacher. Dann habe ich etwas gefunden, was meine Ergebnisse deutlich verändern sollte – In der Anleitung zum Netzteil steht:

Drehen Sie dazu nun den Stromregler (Ampere, „A“) auf Maximum. Es wird noch kein Strom fließen. Drehen Sie dann ganz langsam den Spannungsregler (Volt, „V“) auf. Mit steigender Spannung steigt auch der Strom an.

Das heißt, ich brauche die Stromstärke gar nicht berechnen. Stromstärke voll auf, anschließend die gewünschte Spannung einstellen und die Stromstärke regelt sich automatisch. Das ergab völlig neue Möglichkeiten, aber auch Grenzen durch eine beschränkte Leistung des Netzteils. Das nächste Objekt begeisterte mich total, scheint aber auch das Limit zu sein.

Nach der genannten Methode der Spannungsanzeige ging der Stromstärkenzeiger direkt an den Anschlag. Ich denke, mit etwas mehr Leistung wäre der Glanz noch besser, aber auch so sieht es wirklich klasse aus. Meine Mädels rissen mir das Einhorn sofort aus den Händen. Der Drucker läuft schon – habe ja zwei Töchter.  🙂

Vernickeln und vergolden von 3D-Druck Modellen

Die anschließenden Versuche den Würfel zu vernickeln und zu vergolden funktionierten zwar, das Ergebnis war aber nicht so berauschend. Das lag allerdings an der nicht so erfolgreichen Vorarbeit. Nickel und Gold glänzten nur da, wo auch vorher die Kupferschicht glänzte. Ist die Oberfläche nicht perfekt, darf man auch bei weiteren Beschichtungen keine Wunder erwarten.

Aber jetzt: Ich verbringe ja viel Zeit mit meinem Schwiegervater (Lackierer) in der Werkstatt und er lässt sich auch für solche Sachen begeistern. Zumindest „mal so aus Spaß“. Er brachte mir jedenfalls einen Schlüsselanhänger als Lackierpistole, die er irgendwann mal als Auszeichnung bekommen hat. Aus dem Edelstahl sollte Gold werden. Klar, mache ich doch.

Edelstahl zu galvanisieren geht jedoch nicht so einfach. Wenn ich das richtig verstanden habe, bildet Edelstahl eine „Schutzschicht“, die das Rosten aber eben auch das Galvanisieren verhindert. Daher muss Edelstahl mit dem Galvano-Aktivator (Säure) vorbehandelt und anschließend eine Sperrschicht (Nickel) aufgebracht werden. Dank meiner bisher gesammelten Erfahrungen, kann das Ergebnis absolut begeistern. Je besser die Ergebnisse werden, desto mehr Spaß macht das Galvanisieren.

Fazit zum Kunststoff Galvanisieren

Kunststoffe oder eben 3D-Druck Modelle selbst zu verkupfern, vernickeln oder zu vergolden, ist kein Wunderwerk. Es ist aber ebenso kein Kinderspiel. Vielleicht vergleichbar mit dem 3D-Druck selbst. Zwar kann man schnell erste Ergebnisse sehen, wirklich gut wird es aber erst mit der Zeit und etwas Übung.

Leider musste ich aber auch feststellen, dass das Netzteil eine entscheidende Rolle spielt. Hier sollte man nicht zu sparsam sein und lieber in ein etwas kräftigeres investieren. Mit maximal 2 Ampere darf das zu galvanisierende Werkstück nicht zu groß sein.

2 Gedanken zu „Galvanisieren von 3D Druck-Modellen

  1. Dirk Heerdegen

    Hallo,
    ich finde deinen Beitrag gab´nz gut, wenn auch hier und da ein paar kleibne Fehler drin sind. Ich bin seid 7 Jahren Selbständiger Galvaniker und habe mich auf das galvanische Beschichten von Nichtmetallen spezialiesiert. Da ich hier keine Beispielbilder posten kann, schau doch mal auf meiner HP, dort sind etliche Beispielbilder.
    Gruß Dirk

    Antworten

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