Mal eine Frage an die HF-, Funk- und Antennen-Profis hier:
Wenn ich Mikrowellenbauelemente, z.B. "Resonator-Kammern", Wellenleiter oder Hornantennen für Frequezen um die 2,5GHz im 3D-Drucker aus Kunststoff (PLA, ABS ...) herstellen möchte, muss ich sie nachher ja mit Metall beschichten.
Gehen wir mal zunächst davon aus, dass es tatsächlich eine geschlossene Oberfläche aus "echtem" Kupfer, Silber oder Aluminium sei (keine Körner oder Partikel in Lack), erstmal egal, wie sie zustande kommen könnte.
Dabei stosse ich auf zwei Fragen:
Wie dick muss die Metallbeschichtung mindestens sein?
Objekte aus einem FDM-Drucker haben immer diese mehr oder weniger feine Rillenstruktur, in der Größenordnung 0,1...0,3mm. Wie störend wirkt sich das aus?
Objekte aus einem FDM-Drucker haben immer diese mehr oder weniger
feine Rillenstruktur, in der Größenordnung 0,1...0,3mm. Wie störend
wirkt sich das aus?
Möglicherweise sogar positiv, wenn die Rillen etwas grösser sind. Es gibt eine Verbesserung bei Hornantennen, die "Rillenhörner", die keinen Astigmatismus aufweisen.
Ich habe den Erfinder, Dr. Wohlleben, mal kennengelernt, der es bedauerte, dass er sich diese Erfindung nicht hat patentieren lassen.
Objekte aus einem FDM-Drucker haben immer diese mehr oder weniger
feine Rillenstruktur, in der Größenordnung 0,1...0,3mm. Wie störend
wirkt sich das aus?
Vermutlich ziemlich schlimm. Wie schlimm genau wird im Detail
davon abhaengen was du genau machst.
Du hast ausserdem eine beknackte Reproduzierbarkeit und im Rahmen
von Alterung und Temperatur wird sich sicher auch noch etwas
die Dimenion aendern.
Ein weiteres Problem wird darin bestehen deine Metallisierung
schoen gleichmaessig und niederohmig hinzubekommen.
Stromlos versilbern, wie die Weihnachtsbaumkugeln von innen und früher Spiegel hergestellt wurden, oder halt mit Silberleitlack, womit man Heckscheibenheizungen reparieren konnte.
Hier das Silberspray sollte auch gehen:
https://www.tifoo.de/silberleitlackspray-150-ml
Da sich die HF-Ströme fast nur an der Oberfläche bewegen, müssen sie der Rauheit folgen. Je nach Struktur, kann das dann ein Vielfaches des Weges sein, den der Strom bei einer glatten Oberfläche nehmen müsste. Dadurch steigt der ohmsche Anteil und somit die Dämpfung an.
Je nach Größe der Struktur könnte man die Fläche nach dem 3D-Druck abschleifen oder füllern (oder beides), dann wird die auch glatt falls die Layer-Riffel nicht durch die Metallbeschichtung ausgeglichen werden.
Die aufgetragene Materialdicke ist beim Sputtern viel zu gering... ich glaube nicht, daß damit die Layer-Riffel des 3D-Drucks geschlossen werden, wahrscheinlich lagert sich das Material auch nur ungleichmäßig ab und man bekommt nicht mal eine durchgehende elektrische Verbindung zustande.
Man könnte sich das ganze auch direkt aus Metall drucken lassen, das kostet dann natürlich, vielleicht geht auch sowas, wie dieses Flüssigpolymer verfahren, damit lassen sich viel feinere Strukturen herstellen wie mit Filamentdruckern.
Als letzte Möglichkeit gäbe es feinguss, wobei das gedruckte Teil als Muster dient, nach Formerstellung dann aufgelöst, eventuell ausgebrannt wird und durch das gewünschte Metall ersetzt.
Man könnte sich das ganze auch direkt aus Metall drucken lassen,
das ...
Ja, die Alternativen sind bekannt. Es geht mir aber gerade darum, kostengünstig und kurzfristig (d.h. innerhalb von Stunden) z.B. zu Objekten für Versuchsaufbauten zu kommen.
Für die Metallisierung werde ich demnächst mal Folgendes probieren und ggf. hier darüber berichten:
Verwendung von leitfähigem ("conductive") Filament
Grundbeschichtung mit Silberlack, Silbernitrat oder EMV-Sprühlack
darauf dann Kupfer mittels "klassischer" Galvanik aus Kupfersulfatlösung oder von einer Kupferanode
... mal sehen, was dabei herauskommt.
Die Objekte sollen übrigens nur auf den "notwendigen" bzw. "aktiven" Flächen beschichtet werden, nicht etwa rundum. Deshalb verspreche ich mir einen verbesserten Stromfluss durch das leitfähige Filament "von hinten" hindurch. Ich weiss, dass das Zeug Widerstandswerte im KOhm-Bereich hat, ist aber sicher besser als GOhm :-)
Verwendung von leitfähigem ("conductive") Filament
Grundbeschichtung mit Silbernitrat oder EMV-Sprühlack
darauf dann Kupfer mittels "klassischer" Galvanik aus
Kupfersulfatlösung oder von einer Kupferanode
... mal sehen, was dabei herauskommt.
Ja, berichte mal.
Auf das Kupfer würde ich als Abschluss aber versilbern, wegen dem Skineffekt. Selbst bei 13 MHz Industriefrequenz ist bei Coils aus Kupferrohr eine Versilberung drauf.
Das Botox Äquivalent zur Oberflächenglättung von 3D Drucken
nennt sich Aceton Dampfbehandlung.
Jaja, alles zu schlecht. :)
Aergerlicherweise finde ich die Quelle nicht mehr. Aber ich hab mal
ein Paper von einem amerikanischen Astronomen gelesen der die notwendigen
Genauigkeiten bei HF-Klempnermaterial untersucht hat.
Bei 100Ghz war eine Genauigkeit der Bauteile, also Waveguides, Antennen
usw von 1/100mm notwendig, bei 10Ghz war es so in der Gegend von 1/10mm.
Das sind wohlgemerkt Masse, also z.B Innendurchmesser von einem Waveguide.
Die Oberflaechenrauhigkeit muss noch deutlich besser sein.
Deshalb versilbert und vergoldet man wohl auch. Man will wohl so die
Rauhigkeit verbessern.
Jetzt moegen das ja vielleicht Maximalwerte sein fuer Leute die mit
hoechster Empfindlichkeit in den Himmel lauschen und bestimmt kommt
man fuer irgendwelches Gebastel mit etwas weniger aus, aber ich
denke es zeigt in welche Richtung das geht.
Das ganze galvanikprojekt braucht aber erstmal ne leitfähige Unterlage, ohne die geht gar nix. Ich hab ja auch schon diverse Sachen gesehen, Babyschuhe, Rosen sind da quasi standard, auch Spinnennetze sind machbar, fragt mich aber bloss niemand, was da gemacht wurde, um die mit ner leitfähigen Schicht zu überziehen, ohne sie zu zerstören.
Früher mal hab ich gelesen, ABS wär etwas leitend, hab aber niemals mehr was drüber gehört. Es gab auch mal vor langen Jahren Spritzgegossene Schraubkappen, die goldglänzend waren, die kamen in genau dem Zustand aus der Maschine. Aber was das genau für ein Material war, entzieht sich meiner Kenntnis. Bzw, ob das überhaupt eine Metallschicht war, oder vielleicht auch nur ein Kunststoff, der sich an der schnell abkühlenden Werkzeugoberfläche so färbte. Das einzige, was da an leitfähiger Beschichtung zuverlässig funktioniert, soll silberleitfarbe sein, aber auch dabei gibts sicher besser oder schlechter funktionierende.
Das ganze galvanikprojekt braucht aber erstmal ne leitfähige
Unterlage,
Hab ich doch genau so geplant:
Leitfähiges Filament.
Hat einige kOhm pro cm, aber um ganz langsam eine dünne Basis aufzutragen, sollte es genügen. Versuchsweise will ich das mit Silber (Sprüh oder aus Nitrat) oder Kupfer-EVM-Lack verstärken. Wenn dann einmal eine halbwegs leitende Basis-Beschichtung steht, sollte man theoretisch nahezu beliebig dick auftragen können ...
Eine generische Antwort kann man nicht geben, wegen zwei zentralen Punkten:
Die Qualität der Resultate hängt extrem davon ab, welche Mittel man zur Verfügung hat und wie viel Zeit man bereit ist in die Optimierung des Prozesses zu stecken.
Nicht jede Mikrowellen-Komponente reagiert gleich empfindlich auf die Limitierungen des 3D-Drucks. Es ist ein riesiger Unterschied, ob man eine einfache Waveguide Hornantenne (recht tolerant bezüglich Rauigkeiten, Leitfähigkeit und Abmessungen) oder einen Cavity-Diplexer mit hoher Güte und Trennschärfe fertigen möchte...
Es gibt haufenweise Videos auf YouTube zum Thema Galvanisieren von 3d
druck-modellen.
Ganz so easy scheint das nicht zu sein... Thomas sanlanderer hat
z.b.irgendwann aufgegeben, obwohl es bei vielen super, super easy
ausgesehen hat.
Ich habe mal in der Galvanik gearbeitet. Eines ist elementar wichtig:
Fettfreie Oberflächen, keine Fingerabdrücke!
Wenn das Zeug aus dem 3D Drucker kommt, am besten nur noch mit Handschuhen anfassen.
Da wurde immenser Aufwand getrieben. Erst Abkochentfettung mit Seifenlösung, mehrmals spülen, dann bei metallischen Teilen teilweise Anätzen, um Oxid und Zunder zu entfernen, dann elekrolytisch reinigen, erst mittels Wassersoff, dann halbe Zeit Sauerstoff, um eingelagerten Wasserstoff aus dem Atomgitter rauszubekommen und dann erst das eigentliche Galvanisieren.
Bei Plastik (haben wir nicht verarbeitet) kann es sein, das je nach Material auch chem. aufgerauht wird.
Merke: der Dreck, der nicht draufkommt, den brauchst du nicht entfernen ;-)
Ums anätzen wird man besonders bei Plastik wohl gar nicht rumkommen. Da das
ja je nach Sorte ein gutes Trennmittel ist, wird die Metallschicht nicht unbedingt besonders begierig drauf sein, sich dort anzulegen. Vielleicht sollte man auch mal stromlose galvanik probieren. Das klappt aber leider nur bei wenigen Metallen. Beispielsweise Nickel. Das ist aber wiederum nicht einfach weiter zu verarbeiten. Und erfordert recht hohe Temperaturen, die das Material aushalten muss.
Schade, dass es hier immer noch Knallfrösche gibt, die sowas als "nicht
lesenswert" bewerten, wie bescheuert muss man eigentlich sein ... naja.
Bis Mitternacht immer minus 1 und danach dann die Posts, weil die Moderatoren ja auch mal ruhen wollen. Auch spezielle Freunde, mindestens einen habe ich auch. Da ist der Inhalt des Posts unerheblich.
Das funktioniert zumindest auf glatten Glasoberflächen ganz gut, und es gibt 1000 ähnliche Rezepte zur Versilberung, die u.U. besser funktionieren.
Den Wikipedia Artikel hierzu finde ich besser, denn er erwähnt auch die Explosionsgefahr, die beim Lagern der ammoniakalischen Silberlösung eintreten kann. Mangels Mess- bzw. Dosiermöglichkeit neigen Bastler ja dazu fertige Lösungen, insbesondere von teuren Chemikalien, aufzubewahren.
Das sollte man hier nicht tun.
Ein Tipp aber noch: Wer silberhaltige Lösungen anfertigt, sollte unbedingt destilliertes bzw. vollentsalztes Wasser verwenden, weil im Leitungswasser einige Ionen vorhanden sind, z.B. Chlorid, Sulfat, Carbonat, die mit Silberionen schwerlösliche bzw. unlösliche Niederschläge ergeben.
Das Ergebnis wäre eine trübe Lösung, die evtl nicht das tut, was man erwartet.
Ausserdem muss man sehr aufpassen, dass man mit silberhaltigen Lösungen nicht empfindliche Oberflächen oder die Haut benetzt.
Das ergibt tiefschwarze und sehr waschechte Flecken, die schwer zu entfernen sind.
Auf der Haut wachsen diese oberflächlichen Schwärzungen innerhalb einiger Wochen aus, aber bei anderen Dingen muss man chemisch nachhelfen (Mit Iodtinktur (Apotheke) in Silberiodid verwandeln, und dieses danach mit Natriumthiosulfat "Fixiersalz" auflösen und abwaschen.)
Im Übrigen enthält der verlinke Versuchbeschreibung einen Fehler, der sofort ins Auge fällt:
Dieser Niederschlag kann dann mit weiterer Ammoniak-Lösung in einem >Silberdiamin-Komplex gebunden werden, der wiederum in Lösung geht.
Bei Wikipedia wird diese Verbindung richtig als "Diamminsilber(I)-komplex" bezeichnet. Auch wenn das eine "m" einem Laien zu verzeihen ist, sollten solche Fehler in einem Fachartikel nicht vorkommen.
