Mit dem 3D-Drucker Lötzinn drucken

Ich hab mal diesen Blog gefunden:
[3druck.com]
In der RepRap Szene wurde also so etwas schon ausprobiert.

und finde die Idee sehr interessant. Gibt es weitere Forschungen und
Experimente dazu? Das Video im Blog funktioniert leider nicht.

Also die
Düse müsste speziell dafür konzipiert sein, da Lötzinn sonst zu schnell
nach oben schmilzt. Könnte man durch eine Veränderung der Konstruktion
dies verhindern?

Aber ein anderes Video darüber zeigt das:
[www.youtube.com]

Leider finde ich zu wenig Infos darüber. Könnt ihr mir darüber berichten ob diese Forschungsrichtung sich lohnt? Wo treten noch Probleme auf?

In den Kommentaren steht dass man diesmal mit Ruby Nozzle versuchen könnte, nur der Typ der dieses Video zeigt, hat wohl kein 3D-Drucker mehr ...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.05.20 19:15.

... beim "direkt-Druck" mit Lötzinn gab's vor Allem Probleme mit der Haftung oder dem "blobben" bzw. ungleichmäßigen Spurbreiten, weil das normale Lötzinn je nach Temperatur entweder zu zäh oder zu flüssig ist.

Bessere Ergebnisse gab's mit dem Inkjet-Drucken mit leitfähiger Tinte und/oder Lotpaste, die dann im 2. Durchgang mit einem Heizer aufgeschmolzen wurde ...

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Viktor
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Okay danke für die Aufklärung. Wenn die Haftung ein Problem ist, dann war das auch erst der Anfang als man nur PLA und ABS versucht hat. Heute haben wir viel mehr Filamente zu Auswahl und Düsen die damit drucken können. Da denke ich über metallhaltige Filamente nach, die als Schnittstelle zwischen Plastik-Filament und Lötzinn fungieren könnten. Damals gab es keine abriebfeste Düsen.

Schmelzpunkt von Lötzinn wäre zwischen 180 °C und 260 °C. Man nimmt also ein Lötzinn der sehr früh schmilzt.

Da gibt es Plastikfilamente die höhere Schmelzpunkte haben. Wenn also Lötzinn zuerst schmilzt und dann das Plastik, dann wäre das interessant?

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.05.20 22:02.

... solange es nur um Leiterbahnen geht, wäre das eine Möglichkeit -- mehrere Lagen aufeinander wirst du damit aber auch nicht verbinden können, weil die Austrittstemperatur des Lötzinns entweder zu klein ist, um die vorherige Leiterbahn anzuschmelzen, oder zu heiß, so daß sich wieder "Knubbel" bilden ...

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Viktor
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Hallo,

also es gibt Lötzinn das bei ca. 180°C (Bleihaltig) schmilzt und das neue Bleifreie das bei ca. 220°C schmilzt. Dann gibt es noch Sonderformen die etwas teuer sind. Je nach Legierung kann also von ca. 169°C bis weit über 240°C rechnen. Das Hauptproblem ist die Kapillarkraft die geschmolzenes zu einer Kugel formen will. Es gibt Lötroboter die nach dem Schmelzfaden-Prinzip Lötungen machen. Aber dort wird nur Punktuell etwas verlötet und keine Naht gezogen. Wie mir die dort arbeitenden Ingenieure sagten ist das nicht möglich. Die würden auch gerne bei bestimmten Sachen eine Naht ziehen wollen.

Zum 3D Druck musst du also erstmal etwas finden was die Löttemperatur aus hält und das Lötzinn sofort haftend bekommt als Druckbett. Dann hast du als nächstes das Problem der Lagen. Wie schafft man es eine neue Lage über die vorhandenen Lagen zu drucken. Die neue Lage muss sich verbinden, die alte darf aber nicht so warm werden das diese sich komplett erwärmt, weil sich sonst alles sofort zu eine Kugel verformt durch den Kapillareffekt. Der Tolleranzbereich ist hier einfach zu gering, das das ein Druck funktioniert und bei einem Grad weniger oder mehr Raumlufttemperatur wieder nicht. So etwas schaffe ich per Hand mit dem Lötkolben auf keinen Fall bei solch kleinen Sachen. Und ich bin sehr geübt weil ich jeden Tag löte.

Metall und Kunststoff ist ein Problem. Das Lötzinn hat so viel Wärmemenge nach dem Löten übrig das es sich oft durch das Kunststoff schmilzt. Ich weiß wovon ich rede, ich löte jeden Tag Bauteile auf Kunststoff Leiterplatten...

Also ich würde eher in Richtung Leitendes Kunststoff oder Leitkleber gehen. Dort sehe ich die einzige Chance Leiterbahnen hin zu bekommen. Mehr darf ich hier nicht sagen...

mfg,
Rickenharp
Rickenharp

... ich hatte um 1995 herum mal was mit "Lötzinn-3D-Drucken" ausprobiert (bis die Hersteller-Firmen das spitzgekrigt hatten und mich nicht mehr mit Material beliefert haben ).

Dafür habe ich Lotpaste bestellt, den Binder "herausgewaschen" und die Lötzinn-Mikrokügelchen mit unterschiedlichen Metallpulvern vermischt und mit verschiedenen "Bindern" wieder zu einer Paste eingerührt.

Dann mit einem Pastedispenser oder durch ein Stencil-sheet aufgetragen und mit einem 5Watt-CO2-Laser oder der ersten damals verfügbren 1Watt-IR-Laserdiode aufzuschmelzen versucht.

Einige Mischungen haben schon ziemlich gut funktioniert! -- das Metallpulver bildet eine Art "Käfig", welcher die Oberflächenspannung "austrickst", so daß keine Knubbel entstehen ... je nach Binder/Flußmittelbeimischung gab's auch andere Vor- oder Nachteile ... ist aber eine Riesengeschichte bzw. Umfang eines kompletten F&E-Projekts, wenn das heute nochmal aufgerollt werden würde.

Für mich selber hätte ich noch ein paar weitere Möglichkeiten (vor Allem durch meine aktuellen Laser, Ansteuermöglichkeiten und Software) ... aber soviel anderen Kram um die Ohren, daß ich das nur wieder angehen würde, wenn die Prioritäten sich dahin verlagern würden

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Viktor
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Es gibt doch noch andere Metalle, die bei niedrigen Temperaturen schmelzen.

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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... ja, die eutektischen Legierungen "Fields"- und "Woods"-Metall schmelzen bei 61°C bzw. 71°C -- enthalten aber Kadmium, so daß sie mir deutlich zu giftig sind!

Mit "Roses Metall" (Blei statt Kadmium), welches je nach Legirungsanteilen um die 100°C schmilzt, habe ich auch schon einiges ausprobiert ... die Oberfächenhaftung ist da auch etwas "tricky".

Was auch noch geht, ist z.B. das bei Zimmertemperatur flüssige Galinstan (Gallium-Indium-Zinn-Legierung), welches als Ersatz für Quecksilber verwendet wird und realtiv gut auf Kunststoff haftet -- damit gibt es auch ein paar "Tricks" das flüssig bzw. Tröpfchenweise aufzutragen und die Oxidschicht zu verstärken, damit das stabilere Strukturen ergibt ...

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Viktor
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Hmm ok also nicht ganz so einfach das ganze. Interessant auch das Wort "Kapillarkraft"

Vielleicht müssen noch andere Ideen dazu: Ich hab mir mal dieses Video angeschaut, ab 6:44 [youtu.be]
Alte Technik vor 20 Jahren und ganz so verstanden habe ich das nicht wie der Faden genau fixiert wird. Doch damals konnte man offensichtlich mit der Nähmaschine dünne Kupferdrähte einfädeln. Könnte man neben der Plastikschmelz-Düse von 3D-Druckern solche Verfahren einbauen? Ein Stück Kupferfaden wird kurz mit Induktionsheizer erhitzt und dann in das Plastik eingedrückt. Was meint ihr?

... das in dem Video ist normales "Bonden", wobei ein dünner Draht mit ziemlich viel Kraft und Ultraschall auf eine Oberfläche aufgepreßt wird.

Wegen der hohen Kraft und Ultraschall geht das aber auch nur für eine harte Basis-Oberfläche und nicht für mehrere Lagen -- die daruterliegenden würden dabei einfach "zerquetscht"

Ich habe etwas ähnliches mit Hartlöten oder Draht-Aufschweißen gemacht -- da habe ich nur Hitze, keine Kraft, und kann auch mehrere Lagen aufeinander aufbringen ...

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Viktor
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"Kapillarwirkung" ... da muss man aber erst einmal die Oberflächenspannung aufheben, sonst gibts nur Kügelchen.
"Kupferdraht mit Induktion", den Draht direkt sicher nicht, weil nicht eisenhaltig.

Ich habe schon Reparaturen an Kunststoffzahnrädern gemacht mit Roses Metall (94°). Wird verdammt flüssig und bildet auf einer offenen Oberseite eine Kuppel; wenn möglich eine geschlossene Gießform bauen und Gießzapfen abschneiden und verschlichten.
Verwende dazu eine regelbare Heißklebepistole (die Urform eines 3D-Druckers ;-) ) mit Öffnung nach unten und einem Holzspieß aus der Küche als Ventil. Ob man damit eine dünne Leiterbahn ausziehen kann, glaube ich nicht, aber spätestens beim Anlöten von Bauteilen "rollt" sich das Zeugs wieder zusammen. Habe momentan genau dieses Problem mit Lötzinn bei einem kleinen Bauteil in einem Kunststoffgehäuse. Microschalter eingeklebt und die Kontaktfüßchen sollen mit einer Leiterbahn aus Lötzinn verbunden werden. Ließ sich nur verlöten, nachdem die Kontakte dick vorverzinnt wurden und die Leiterbahnen bis unter diesen Microschalter geführt waren. Beim nächsten Mal lege ich einen dünnen Kupferdraht ein, das sollte helfen, zumindest aber vereinfachen.

Für andere Reparaturen von Kunststoff - Kunststoff (abgebrochene Teile) kann man ganz gut Kupfer-Entlötlitze nehmen. Die ist schlauchartig, ein Stück auf die Lötspitze aufgeschoben und das längere Ende zwischen die zu verschmelzenden Kunststoffteile legen und zusammenpressen. Das Kupfer bekommt man aus dem Kunststoff nicht mehr raus, stört normalerweise aber auch nicht. Für Leiterbahnen dürfte die Litze aber zu dick sein und wie weit die Hitze geleitet und verteilt wird, weiß ich nicht, ich hatte bislang damit nur im cm-Bereich zu tun und da gehts gut. Habe auch schon mit Widerstandsdraht experimentiert, aber für so kurze Distanzen ist das kaum machbar und bringt für diesen Zweck auch nichts, weil die Wärme zu punktuell geleitet wird und bevor Außenbereiche aufschmelzen, ist der Innenbereich verkokelt.

H.

... für die "Kombination" von Metallen und Kunststoff lassen sich auch IR-Laserdioden verwenden, wenn der Kunststoff teildurchlässig ist und/oder Additive enthält, welche eine defineirte Leistungsabsorption ermöglichen.

Da habe ich auch so einiges zum Thema "Kunststoff-Laserscheißen" oder Kunststoff-Metall-Verbindungen gemacht -- da sind dann aber auch ziemlich aufwändige Vorversuche nötig, bis man halbwegs drin ist

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Viktor
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Ich denke mal, dass sich flüssiges Lötzinn oder anderes flüssiges Metall nicht mit dem Untergrund verbindet. Höchstens brennt es sich ein, bleibt dabei aber weiter separat. Wenn wir uns das Löten mit dem Lötkolben vorstellen, dann müssen wir erst den Untergrund vorheizen, damit sich das flüssige Lot mit dem Metall darunter verbinden kann. Ein heißes Lötzinn auf kaltem Metall wäre eine kalte Lötstelle, die irgendwann abbricht. Und heißes Lötzinn auf Kunsrtstoff würde sich einfach tief einbrennen. Das Problem ist, dass Metall innerhalb von Millisekunden den Aggregatszustand fest zu flüssig wechselt und umgekehrt aber die Temperatur lange hält, was mit Kunststoffen so gut wie nicht vereinbar ist. Man könnte versuchen, eine flüssige Lötspur auf einen kalten Untergrund mit 3D-Drucker oder CNC-Technik aufzutragen und das erkaltete Gebilde irgenwo später einzulegen. Übrigens habe ich hier eine temperaturregelbare Lötpistole mit Arbeitstemperatur von 150-170 / 220-250 / 300-330 °C.

... das war ein Versuch mit 1mm dickem Eisendraht und etwa 60Watt IR-Laserlicht (975nm) auf einen etwa 0.6mm großen Fleck:




Mit etwas mehr Zeit oder einer gescheiten Temperaturkontrolle und CNC-Steuerung geht damit auch "Metall-FDM"

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Viktor
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