金屬3D打印的福音！科學(xué)家找到可溶性金屬支撐

雖然目前金屬3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度非常快，但其中仍有許多問題有待解決，其中之一就是去除支撐結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作目前一般會(huì)通過機(jī)械加工來完成。但這種方法很麻煩，還有可能對(duì)打印件造成損傷。不過現(xiàn)在，這個(gè)問題終于有望得到解決了，因?yàn)榭茖W(xué)家已經(jīng)完成了對(duì)一種可溶性碳鋼結(jié)構(gòu)的概念驗(yàn)證，而它可以用于不銹鋼3D打印的支撐。

這可能是全球第一種金屬3D打印的可溶性金屬支撐解決方案。其原理是通過一種使用硝酸和氧氣的電化學(xué)刻蝕技術(shù)去除碳鋼支撐。這種方法已經(jīng)被證明有效，而且更重要的是，它不會(huì)對(duì)不銹鋼的打印件造成任何影響。

研究者認(rèn)為，這項(xiàng)突破將對(duì)金屬3D打印產(chǎn)生重大影響，為其未來的高速發(fā)展鋪平道路，因?yàn)樗坏梢燥@著減少金屬3D打印件的后處理工作量，而且不會(huì)對(duì)其造成損傷。

據(jù)南極熊了解，研究者們采取的方法實(shí)際上是一種常見的工藝 — 犧牲陽極。這種工藝通常被用于保護(hù)重要部件不被腐蝕，簡單來說就是利用原電池原理，消耗陽極（原電池負(fù)極）的金屬來保護(hù)陰極（原電池正極）的金屬。

具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究者們選擇了比較耐腐蝕不銹鋼和相對(duì)不耐腐蝕Metco 91碳鋼 — 根據(jù)之前所說的原理，前者的角色是3D打印材料，后者的角色則是支撐材料，在打印完成后使用硝酸溶液以犧牲陽極的辦法去除掉。

為了說明這個(gè)過程，他們實(shí)際打印了一個(gè)用于概念驗(yàn)證的拱形金屬對(duì)象。它中間的三分之一部分是碳鋼，其它部分則是不銹鋼。

一開始，研究者們沒有使用氧氣。不過他們很快發(fā)現(xiàn)，這樣腐蝕的速度太慢了 — 10個(gè)小時(shí)才除掉了碳鋼每一端1.4毫米。所以后來，他們引入了氧氣以加速反應(yīng)，而此舉也帶來了明顯的效果 — 完全去除剩余的7毫米碳鋼只用了6個(gè)小時(shí)作用。

研究者們相信，如果使用特定的化學(xué)溶液，這種方法廣泛的適用范圍將更加廣泛，但前提是必須滿足一些條件，比如犧牲陽極必須與打印材料具有冶金兼容性，也就是說必須有類似的晶體結(jié)構(gòu)、熱導(dǎo)率，以及熱膨脹系數(shù)，并且不能生成有害的金屬間化合物。這能夠保證犧牲陽極和打印件之間的接口具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受金屬3D打印過程中的極端熱循環(huán)所引起的應(yīng)力。還有就是必須確定一種腐蝕性電解質(zhì)。與打印材料相比，這種電解質(zhì)必須能以較高的選擇性（> 100：1）溶解犧牲陽極。

編譯自 3ders