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天工社3D打印

一种能“吃掉”金属3D打印支撑结构的电化学工艺

2017-4-21 18:04| 发布者: admin| 查看: 510| 评论: 0

摘要: 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 ...

Owen Hildreth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——用来防止钢船腐蚀的那种——用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SLMDMLS基于粉末床金属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3D打印部件顶部100200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”,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3240小时。

这项3D打印研究已经发表在《3D打印增材制造3D Printing and Additive Manufacturing》杂志上

(编译自3ders.org)

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