金属3D打印可溶金属支撑结构获重大突破

　　【中国智能制造网 技术前沿】试问金属3D打印为何如此之火？金属3D打印位于3D打印金字塔的，被认为是门槛高、增长快且具前途的技术，从飞机发动机部件到医疗植入、汽车部件、航空卫星组件等的制造，无不将它推到了前沿的位置。GE和空客这些工业航空大头更是将这种技术的应用拔高到了一个的高度。　　但是尽管他有着与众不同的优点，但俗话说“人无完人”，不得不说他也有自身的一些劣势。比如其金属制成结构去除非常麻烦，需要通过大量的机械加工（这可能损害部件）才能去除。不过，如今这一问题出现了有望解决的曙光。日前，研究人员们刚刚完成了一个可溶性碳钢结构的概念证明，这一结构可充分支撑3D打印不锈钢部件的论证。据悉，这是一款的可溶性金属支撑解决方案。碳钢可以采用基于硝酸和氧气泡的电化学刻蚀技术去除掉而且不会影响不锈钢。
　　
　　这一了不起的突破，刊登在了名为《3D直接金属打印的可溶性金属支撑》（Dissolvable Metal Supports for 3D Direct Metal Printing）的论文里，研究人员在论文中展示了一个带90度伸出结构的3D打印金属对象。Owen Hildreth(来自亚利桑那州立大学“Arizona State University”),Abdalla Nassar和Timothy Simpson(来自宾夕法尼亚州立大学（“The Pennsylvania State University”),KevinChasse来自美国海军中心的作者们认为这一突破将为显著的金属3D打印创新奠定坚实的基础。尤其是，他们相信该技术将大大减少后续需要处理的工作量，可以大大提高金属3D技术创建非常复杂结构的能力。
　　
　　正如研究人员们解释说，真正的制造业突破在于可悬垂表面，需要支撑结构以尽量减少热变形。不幸的是，支撑结构需要大量的加工后处理来去除。在解决这一问题的时候，科学家们想到了一种常见的工艺——牺牲阳极。牺牲阳极通常用于保护重要部件不被电偶腐蚀，简单地说就是利用原电池的原理，消耗阳极（原电池的负极）的金属来保护阴极（原电池的正极）金属。
　　
　　为此，科学家们设想通过类似的原理将更防化学腐蚀的结构材料（不锈钢、AISI-431）与具有较低耐化学性的牺牲金属Metco91碳钢结合起来，前者作为只要的3D打印材料，后者作为支撑材料，然后用硝酸溶液以牺牲阳极的办法去除支撑。“不锈钢具有优异的耐硝酸性，而碳钢迅速能够被硝酸化学溶解。”科学家们解释说道。
　　
　　为了说明这个过程，他们使用一台带两个送粉器的OptomecLENSMR-73D打印机打印了一个用于概念验证的桥形对象，该机器使用的是一种直接能量沉积（DED）3D打印技术。
　　
　　事实上，他们相信，使用特定的化学溶液，用同样的原则可以适用于更广泛的金属和甚至氧化物。但是这种方法有几个必须满足的条件。“具体来说，牺牲阳极必须与零件材料具有冶金兼容性——它们必须有类似的晶体结构、类似的热导率，相似的热膨胀系数，并且应避免形成有害的金属间化合物。这种兼容性可以保证牺牲阳极和组件之间的接口具有足够的机械强度以应对金属3D打印过程中的热循环所引起的应力。”