El electroformado es un proceso de conformado de metales en el que las piezas se fabrican mediante electrodeposición sobre un modelo, conocido en la industria como mandril . Los mandriles conductores (metálicos) se tratan para crear una capa de separación mecánica, o se pasivan químicamente para limitar la adhesión del electroformado al mandril y, de ese modo, permitir su posterior separación. Los mandriles no conductores (vidrio, silicio, plástico) requieren la deposición de una capa conductora antes de la electrodeposición. Dichas capas se pueden depositar químicamente o utilizando técnicas de deposición al vacío (por ejemplo, pulverización catódica de oro). La superficie exterior del mandril forma la superficie interior de la forma.
El proceso implica pasar corriente continua a través de un electrolito que contiene sales del metal que se está electroformando. El ánodo es el metal sólido que se está electroformando y el cátodo es el mandril, sobre el que se deposita el electroformado. El proceso continúa hasta que se logra el espesor requerido del electroformado. Luego, el mandril se separa intacto, se funde o se disuelve químicamente.
La superficie de la pieza terminada que estaba en contacto íntimo con el mandril se replica con gran detalle con respecto al original y no está sujeta a la contracción que normalmente se experimentaría en un objeto de metal fundido o las marcas de herramienta de una pieza fresada . El lado de la solución de la pieza está menos definido y esa pérdida de definición aumenta con el espesor del depósito. En casos extremos, cuando se requiere un espesor de varios milímetros, hay una acumulación preferencial de material en los bordes exteriores y esquinas afilados. Esta tendencia se puede reducir mediante protección o un proceso conocido como inversión periódica [1] , donde la corriente de electroformado se invierte durante períodos cortos y el exceso se disuelve preferentemente de forma electroquímica. La forma terminada puede ser la pieza terminada o se puede utilizar en un proceso posterior para producir un positivo de la forma original del mandril, como en la fabricación de discos de vinilo o estampadores de CD y DVD.
En los últimos años, debido a su capacidad de replicar la superficie de un mandril prácticamente sin pérdida de fidelidad, el electroconformado ha adquirido nueva importancia en la fabricación de dispositivos metálicos a escala micro y nanométrica y en la producción de moldes de inyección de precisión con características a escala micro y nanométrica para la producción de objetos micromoldeados no metálicos.
En el proceso básico de electroformado, se utiliza un baño electrolítico para depositar níquel u otro metal electroformable sobre una superficie conductora de un modelo (mandril). Una vez que el material depositado se ha formado hasta el espesor deseado, el electroformado se separa del sustrato. Este proceso permite la reproducción precisa de la textura y la geometría de la superficie del mandril a un bajo costo unitario con alta repetibilidad y un excelente control del proceso.
Si el mandril está hecho de un material no conductor, entonces se puede recubrir con una fina capa conductora.
La principal ventaja del electroformado es que reproduce con precisión la forma externa del mandril. Por lo general, mecanizar una cavidad con precisión es más complicado que mecanizar una forma convexa; sin embargo, ocurre lo contrario con el electroformado, ya que el exterior del mandril se puede mecanizar con precisión y luego se puede utilizar para electroformar una cavidad de precisión. [2]
En comparación con otros procesos básicos de formación de metales ( fundición , forjado , estampado , embutición profunda , mecanizado y fabricación ), el electroformado es muy eficaz cuando los requisitos exigen tolerancias extremas, complejidad o peso ligero. La precisión y resolución inherentes al sustrato con patrón conductor producido fotolitográficamente permiten producir geometrías más finas con tolerancias más estrictas, manteniendo al mismo tiempo una definición de borde superior con un acabado casi óptico. El metal electroformado puede ser extremadamente puro, con propiedades superiores a las del metal forjado debido a su estructura cristalina refinada. Se pueden unir varias capas de metales electroformados entre sí, o a diferentes materiales de sustrato, para producir estructuras complejas con bridas y protuberancias "crecidas".
Se han reportado tolerancias de 1,5 a 3 nanómetros. [ cita requerida ]
Mediante electroconformado se pueden realizar una gran variedad de formas y tamaños, siendo la principal limitación la necesidad de separar el producto del mandril. Como la fabricación de un producto requiere un único modelo o mandril, se pueden realizar pequeñas cantidades de producción de forma económica.