一種能“吃掉”金屬3D打印支撐結構的電化學工藝,到底有多么的神奇?
專欄: 公司新聞
發布日期: 2017-05-05
閱讀量: 6535
作者: 佚名
來源: 公司新聞
一種能“吃掉”金屬3D打印支撐結構的電化學工藝,到底有多么的神奇? Owen Hildreth是亞利桑那州立大學(ASU)的一名3D納米制造助理教授。最近,他設計了一種電化學工藝,可用來“吃掉”金屬3...

一種能“吃掉”金屬3D打印支撐結構的電化學工藝,到底有多么的神奇?

 

Owen Hildreth是亞利桑那州立大學(ASU)的一名3D納米制造助理教授。最近,他設計了一種電化學工藝,可用來“吃掉”金屬3D打印件的支撐結構。由于像Stratasys這樣的公司的開創性工作以及特殊的可溶性材料的開發,塑料3D打印件的支撐結構去除變得容易得多。相對應地,金屬打印件的支撐結構去除仍然是一個難題。

 

為了解決這個難題,Hildreth的最初想法是“如果控制好局部的化學環境,任何金屬都可以溶解”。他想象著將犧牲陽極——用來防止鋼船被腐蝕的那種——用在3D打印中。

 

Hildreth開始與有興趣為金屬3D打印開發一種新的支撐結構解決方案的賓夕法尼亞州立大學教授Timothy Simpson合作,來開發一種電化學解決方案。他們的目標是開發出一個可以“吃掉”支撐材料、同時讓打印件幾乎完好無損的工藝。

 

令人驚訝的是,該團隊實際上想出了多種方案來應對不同的金屬3D打印方法。首先,Simpson用一臺多材料Optomec直接金屬沉積3D打印機制造了一個帶有碳鋼支撐結構的1英寸不銹鋼拱形結構。然后,他用一種硝酸溶液成功地溶解掉了支撐結構,同時零件完好無損。這種支撐結構相對好去除,因為金屬沉積實際上與FDM 3D打印很像。

 

Hildreth開發了一種更為復雜的支撐結構去除工藝,適用于SLM、DMLS等基于粉末床的金屬3D打印工藝。

 

起初,他在熱處理打印件的同時使用亞鐵氰化鈉,但發現這同時也會太多地侵蝕掉打印件本身。為此,Hildreth進行了改進。他在退火階段加入了一種敏化劑——六氰基高鐵酸鈉。在高溫下,這種化學制品會分解并釋放出碳和氮,從而能在退火階段有效地將3D打印部件頂部的100至200微米轉化為碳鋼。相應的,只有125微米厚的支撐結構會變得完全“敏化”,而3D打印件也只用犧牲薄薄的一層。

 

事實證明,對于用最常見的金屬3D打印工藝制造出的支撐結構,這種方法非常有效。主要的3D打印部件充當陰極,支撐結構則會受到陽極腐蝕。一個在EOS粉末床3D打印機上完成的測試部件證明了該技術的效果,其中支撐結構大約在七個小時內被侵蝕掉,遠低于機械加工處理所需的32至40小時。


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