Technikerschule Augsburg. Fertigungstechnik. Verfasser: Meier Bastian / MT 9.04b Abgabedatum: Galvanoplastik.

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1 Technikerschule Augsburg MT9.04b Fach: Fertigungstechnik Thema: Galvanoplastik Lehrkraft: Bremer Verfasser: Meier Bastian / MT 9.04b Abgabedatum: Galvanoplastik Bastian Meier

2 1. Einleitung Einführung Erfindung Was ist Galvanoplastik? Definition Material Das Herstellungsverfahren Abformen vom Original Sicherstellung der Leitfähigkeit des Modelles Tauchen in die Badflüssigkeit (Elektrolytlösung) Nachbearbeitung Anwendungsbereiche Vorteile Beurteilung Literaturverzeichnis Anhang Bastian Meier

.. 5 3.3 Tauchen in die Badflüssigkeit (Elektrolytlösung)... 6 3.4 Nachbearbeitung... 7 4.Anwendungsbereiche... 8 5.

3 1. Einleitung 1.1 Einführung Galvanische Verfahren sind in der Oberflächentechnik weit verbreitet. Sie dienen in der Regel zur Beschichtung von Bauteilen, um diese vor Korrosion zu schützen oder eine andere spezielle Oberflächeneigenschaft zu erreichen. Zu den bekannten Verfahren gehören Verzinken, Verkupfern und Eloxieren. Weniger bekannt ist die Tatsache, dass mit galvanischen Verfahren auch ganze Bauteile hergestellt werden können. Dabei werden hinreichend dicke Schichten hergestellt, die schlussendlich selbsttragend sind. Dieses Verfahren wird vor allem bei Kleinserien oder Einzelstücken mit komplizierter Geometrie angewendet, bei denen die Herstellung einer Druckgussform zu teuer wäre, und die spahnende Herstellung aus dem Vollen nicht möglich ist. Die erreichte Oberflächenqualität und die hohe Formgenauigkeit machen dieses Verfahren dafür geeignet, z.b. Formteile für Kunststoffspritzgussmaschinen herzustellen. 1.2 Erfindung Die Galvanoplastik wurde 1836 durch Heinrich Jacobi in Petersburg erfunden. Rudolf Christian Boettger (geb. in Aschersleben) entwickelte die Methode der Galvanoplastik weiter. Er stellte erstmals größere plastische Figuren galvanotechnisch her, so dass er in den Jahren das Gutenberg-Denkmal auf dem Frankfurter Rossmarkt errichten konnte. Abb. 1 Gutenberg-Denkmal Bastian Meier

Zu den bekannten Verfahren gehören Verzinken, Verkupfern und Eloxieren. Weniger bekannt ist die Tatsache, dass mit galvanischen Verfahren auch ganze Bauteile hergestellt werden können.

4 2. Was ist Galvanoplastik? 2.1 Definition Galvanoplastik (elektrolytische Metallabscheidung) ist ein elektrochemisches Verfahren mit dem sich maßstabsgetreue Nachbildungen dreidimensionaler Gegenstände herstellen lassen. Allerdings spricht man nur von Galvanoplastik, wenn Modell und Bauteil miteinander verbunden bleiben! Normale Bezeichnung für einen galvanisch hergestellten Körper, von dem das Modell abgezogen wurde nennt man Galvanoform. 2.2 Material Badmodelle für die Galvanoplastik sind für den einmaligen Einsatz bestimmt und werden daher aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Zink, Zinklegierungen, Kunststoff, Holz, Gips oder Wachs hergestellt. Badmodelle für den mehrmaligen Einsatz werden aus Stählen, Kupfer, Nickel oder Kunststoff hergestellt, (hier spricht man allerdings nicht von Galvanoplastik) Bastian Meier

Allerdings spricht man nur von Galvanoplastik, wenn Modell und Bauteil miteinander verbunden bleiben!

5 3. Das Herstellungsverfahren 3.1 Abformen vom Original Unter Abformen versteht man die Reproduktion des Originals in dazu geeigneten Materialien. Man verwendet hierzu meist Wachs, Metall-Legierungen, Gips, Kunststoffe (Silikon) und Leime. Beispiel Silikonabdruck: Abb. 1 Silikonabdruck einer Gipsfigur Der Silikonabdruck wird mit Wachs gefüllt. Das resultierende Wachsmodell muss evtl. nachgearbeitet werden. Abb. 2 Nacharbeiten am Wachsmodell 3.2 Sicherstellung der Leitfähigkeit des Modells. Um den Abdruck auf elektrochemischen Wege mit einer Metallschicht überziehen zu können, muss seine Oberfläche leitend gemacht werden. Man erreicht dies durch ein mechanisches Auftragen von stromleitenden Stoffen wie zum Beispiel Graphit oder Silberleitlack. Bastian Meier

1 Silikonabdruck einer Gipsfigur Der Silikonabdruck wird mit Wachs gefüllt. Das resultierende Wachsmodell muss evtl. nachgearbeitet werden. Abb. 2 Nacharbeiten am Wachsmodell 3.

6 3.3 Tauchen in die Badflüssigkeit (Elektrolytlösung) Diese Elektrolytlösungen kommen mit folgenden Bestandteilen zum Einsatz: Nickelsulfat, Nickelchlorid, Kobaltsulfat, Nickelbromit und Säure oder cyandische Kupferverbindungen. Daraus ergeben sich folgende Werkstoffe für die Formen: Nickel, Nickel-Kobalt-Legierungen, Kupfer, Chrom, auch Gold und Silber. Beim Tauchen in die Elektrolytlösung wandern von den Anoden (Meist Kupferplatten) durch Anlegung einer Spannung die ionisierten Teilchen, z.b. Kupfer Ionen im Kupfersulfat zu den Kathoden (Werkstück). [ Cu2+..= +2e] Dies geht auch Stromlos, wenn ein sehr unedles Metall wie z.b. Fe in eine CuSo4 Lösung getaucht wird. Durch den Potentialunterschied geht Fe in Lösung. Dabei gibt es Elektronen ab. Bei Spannungszufuhr zuerst vorsichtig den Strom anlegen und diesen vorsichtig der verkupferten Fläche anpassen. Je mehr Fläche des Graphit oder Silberleitlackes verkupfert ist, desto mehr Strom kann gegeben werden, und somit natürlich auch die Abscheidungsgeschwindigkeit erhöht werden. Die Abscheidungsgeschwindigkeit liegt beim sauren Kupferelektrolyten bei 1 mm pro Stunde. Vorsicht, bei überhöhter Spannung entstehen Schäden in der Oberfläche! Abb. 3 fertiges Galvanoplastik Bastian Meier

Beim Tauchen in die Elektrolytlösung wandern von den Anoden (Meist Kupferplatten) durch Anlegung einer Spannung die ionisierten Teilchen, z.b. Kupfer Ionen im Kupfersulfat zu den Kathoden (Werkstück).

7 3.4 Nachbearbeitung Bei diesem Verfahren sind wenig Nachbearbeitungen nötig, sie entstehen hauptsächlich an den Anschlussstellen der Stromzufuhr. Bastian Meier

8 4.Anwendungsbereiche 1. Hohlschmuck. Hierbei werden Wachsvorlagen gegossen, leitend gemacht und mehr oder weniger dick vergoldet. Vorteil: große Schmuckstücke mit minimalem Materialeinsatz (Gold). 2. Duplizieren von Werkstücken 3. Vorlagenherstellung für z.b. Kunstleder. Anwendungsgebiet: Herstellung von Armaturenbrettern im Auto. Weitere Galvanoformen: 1. Folienherstellung für die Leiterplattenindustrie. Hier werden große Walzen verkupfert und wieder Abgezogen. 2. Herstellung von Scherfolien für Rasierer. 3. Im Druckereigewerbe dienen Druckstöcke, sog. Galvanos, u.a. zum Druck von Banknoten und Wertpapieren Die Größe dieser Anlagen geht bis zu über 3000 x 1700 x 1700mm (Bauteile für den Karosseriebau) Bastian Meier

Anwendungsgebiet: Herstellung von Armaturenbrettern im Auto. Weitere Galvanoformen: 1. Folienherstellung für die Leiterplattenindustrie.

9 5. Vorteile Abformen von kompliziert geformten Teilen exakte Abbildung feinster Details einer Oberflächenstruktur hervorragende Oberflächengüte engste Toleranzen können vom Modell auf das galvanogeformte Teil übertragen werden Bastian Meier

hervorragende Oberflächengüte engste Toleranzen können vom

10 6. Beurteilung Die Galvanoplastik ist dann besonders interessant, wenn z.b. nahtlose Bauteile oder sehr genaue Kopien gefordert werden, oder bei einer spahnenden Fertigung die Matterialverluste zu groß währen. Bastian Meier

11 7. Literaturverzeichnis Literatur: Chemie3-Beck- Oldenburg Verlag Fertigungstechnik- Springer-Verlag Internet: Bastian Meier

12 8. Anhang Handout Folie 1: - Gutenberg-Denkmal auf dem Frankfurter Rossmarkt Folie 2: - Bsp. Herstellungsverfahren Folie 3: - Bsp. An Galvanoformung Bastian Meier

13 MT9.04b Fach: Thema: Lehrkraft: Fertigungstechnik Galvanoplastik Bremer Verfasser: Meier Bastian / MT 9.04b Abgabedatum: Galvanoplastik 1. Erfinder Die Galvanoplastik wurde 1836 durch Heinrich Jacobi in Petersburg erfunden. Rudolf Christian Boettger (geb. in Aschersleben) entwickelte die Methode der Galvanoplastik weiter. Er stellte erstmals größere plastische Figuren galvanotechnisch her, so dass er in den Jahren das Gutenberg-Denkmal auf dem Frankfurter Rossmarkt errichten konnte. 2. Definition Galvanoplastik (elektrolytische Metallabscheidung) ist ein elektrochemisches Verfahren mit dem sich maßstabsgetreue Nachbildungen dreidimensionaler Gegenstände herstellen lassen. 3. Das Herstellungsverfahren Abformen vom Original Sicherstellung der Leitfähigkeit des Modells. Tauchen in die Badflüssigkeit (Elektrolytlösung) Nachbearbeitung 4. Anwendungsbereiche Hohlschmuck. Hierbei werden Wachsvorlagen gegossen, leitend gemacht und mehr oder weniger dick vergoldet. Duplizieren von Werkstücken Vorlagenherstellung für z.b. Kunstleder. 5. Vorteile Abformen von kompliziert geformten Teilen exakte Abbildung feinster Details einer Oberflächenstruktur hervorragende Oberflächengüte engste Toleranzen können vom Modell auf das galvanogeformte Teil übertragen werden 6. Beurteilung Die Galvanoplastik ist dann besonders interessant, wenn z.b. nahtlose Bauteile oder sehr genaue Kopien gefordert werden, oder bei einer spahnenden Fertigung die Materialverluste zu groß währen. Bastian Meier

Er stellte erstmals größere plastische Figuren galvanotechnisch her, so dass er in den Jahren 1854-1858 das Gutenberg-Denkmal auf dem Frankfurter Rossmarkt errichten konnte. 2.

14 MT9.04b (Gutenberg-Denkmal auf dem Frankfurter Rossmarkt) Bastian Meier Folie 1/

15 MT9.04b (Bsp. Herstellungsverfahren) Bastian Meier Folie 2/

16 MT9.04b (Bsp. An Galvanoformung) Bastian Meier Folie 3/

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