金属3D打印的福音！科学家找到可溶性金属支撑

wingboy

虽然目前金属3D打印产业的发展速度非常快，但其中仍有许多问题有待解决，其中之一就是去除支撑结构。这项工作目前一般会通过机械加工来完成。但这种方法很麻烦，还有可能对打印件造成损伤。不过现在，这个问题终于有望得到解决了，因为科学家已经完成了对一种可溶性碳钢结构的概念验证，而它可以用于不锈钢3D打印的支撑。

这可能是全球第一种金属3D打印的可溶性金属支撑解决方案。其原理是通过一种使用硝酸和氧气的电化学刻蚀技术去除碳钢支撑。这种方法已经被证明有效，而且更重要的是，它不会对不锈钢的打印件造成任何影响。

研究者认为，这项突破将对金属3D打印产生重大影响，为其未来的高速发展铺平道路，因为它不但可以显著减少金属3D打印件的后处理工作量，而且不会对其造成损伤。

据南极熊了解，研究者们采取的方法实际上是一种常见的工艺 — 牺牲阳极。这种工艺通常被用于保护重要部件不被腐蚀，简单来说就是利用原电池原理，消耗阳极（原电池负极）的金属来保护阴极（原电池正极）的金属。

具体实验时，研究者们选择了比较耐腐蚀不锈钢和相对不耐腐蚀Metco 91碳钢 — 根据之前所说的原理，前者的角色是3D打印材料，后者的角色则是支撑材料，在打印完成后使用硝酸溶液以牺牲阳极的办法去除掉。

为了说明这个过程，他们实际打印了一个用于概念验证的拱形金属对象。它中间的三分之一部分是碳钢，其它部分则是不锈钢。

一开始，研究者们没有使用氧气。不过他们很快发现，这样腐蚀的速度太慢了 — 10个小时才除掉了碳钢每一端1.4毫米。所以后来，他们引入了氧气以加速反应，而此举也带来了明显的效果 — 完全去除剩余的7毫米碳钢只用了6个小时作用。

研究者们相信，如果使用特定的化学溶液，这种方法广泛的适用范围将更加广泛，但前提是必须满足一些条件，比如牺牲阳极必须与打印材料具有冶金兼容性，也就是说必须有类似的晶体结构、热导率，以及热膨胀系数，并且不能生成有害的金属间化合物。这能够保证牺牲阳极和打印件之间的接口具有足够的机械强度以承受金属3D打印过程中的极端热循环所引起的应力。还有就是必须确定一种腐蚀性电解质。与打印材料相比，这种电解质必须能以较高的选择性（> 100：1）溶解牺牲阳极。