一种能“吃掉”金属3D打印支撑结构的电化学工艺,到底有多么的神奇?
所属分类: 公司新闻
发布日期: 2017-05-05
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一种能“吃掉”金属3D打印支撑结构的电化学工艺,到底有多么的神奇? Owen Hildreth是亚利桑那州立大学(ASU)的一名3D纳米制造助理教授。最近,他设计了一种电化学工艺,可用来“吃掉”金属3...

一种能“吃掉”金属3D打印支撑结构的电化学工艺,到底有多么的神奇?

 

Owen Hildreth是亚利桑那州立大学(ASU)的一名3D纳米制造助理教授。最近,他设计了一种电化学工艺,可用来“吃掉”金属3D打印件的支撑结构。由于像Stratasys这样的公司的开创性工作以及特殊的可溶性材料的开发,塑料3D打印件的支撑结构去除变得容易得多。相对应地,金属打印件的支撑结构去除仍然是一个难题。

 

为了解决这个难题,Hildreth的最初想法是“如果控制好局部的化学环境,任何金属都可以溶解”。他想象着将牺牲阳极——用来防止钢船被腐蚀的那种——用在3D打印中。

 

Hildreth开始与有兴趣为金属3D打印开发一种新的支撑结构解决方案的宾夕法尼亚州立大学教授Timothy Simpson合作,来开发一种电化学解决方案。他们的目标是开发出一个可以“吃掉”支撑材料、同时让打印件几乎完好无损的工艺。

 

令人惊讶的是,该团队实际上想出了多种方案来应对不同的金属3D打印方法。首先,Simpson用一台多材料Optomec直接金属沉积3D打印机制造了一个带有碳钢支撑结构的1英寸不锈钢拱形结构。然后,他用一种硝酸溶液成功地溶解掉了支撑结构,同时零件完好无损。这种支撑结构相对好去除,因为金属沉积实际上与FDM 3D打印很像。

 

Hildreth开发了一种更为复杂的支撑结构去除工艺,适用于SLM、DMLS等基于粉末床的金属3D打印工艺。

 

起初,他在热处理打印件的同时使用亚铁氰化钠,但发现这同时也会太多地侵蚀掉打印件本身。为此,Hildreth进行了改进。他在退火阶段加入了一种敏化剂——六氰基高铁酸钠。在高温下,这种化学制品会分解并释放出碳和氮,从而能在退火阶段有效地将3D打印部件顶部的100至200微米转化为碳钢。相应的,只有125微米厚的支撑结构会变得完全“敏化”,而3D打印件也只用牺牲薄薄的一层。

 

事实证明,对于用最常见的金属3D打印工艺制造出的支撑结构,这种方法非常有效。主要的3D打印部件充当阴极,支撑结构则会受到阳极腐蚀。一个在EOS粉末床3D打印机上完成的测试部件证明了该技术的效果,其中支撑结构大约在七个小时内被侵蚀掉,远低于机械加工处理所需的32至40小时。


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