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一種能“吃掉”金屬3D打印支撐結(jié)構(gòu)的電化學(xué)工藝熱處理展-工業(yè)爐展-2017第十八屆廣州國(guó)際熱處理、工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)效果最好的熱處理工業(yè)爐展--巨浪展覽—The 18th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
2017年5月4日 熱處理展-工業(yè)爐展-heat treatment expo-furnace expo |
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由于像Stratasys這樣的公司的開創(chuàng)性工作以及特殊的可溶性材料的開發(fā)，塑料3D打印件的支撐結(jié)構(gòu)去除變得容易得多。相對(duì)應(yīng)地，金屬打印件的支撐結(jié)構(gòu)去除仍然是一個(gè)難題。
為了解決這個(gè)難題，Hildreth的最初想法是“如果控制好局部的化學(xué)環(huán)境，任何金屬都可以溶解”。他想象著將犧牲陽(yáng)極——用來(lái)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(fā)一種新的支撐結(jié)構(gòu)解決方案的賓夕法尼亞州立大學(xué)教授Timothy Simpson合作，來(lái)開發(fā)一種電化學(xué)解決方案。他們的目標(biāo)是開發(fā)出一個(gè)可以“吃掉”支撐材料、同時(shí)讓打印件幾乎完好無(wú)損的工藝。
令人驚訝的是，該團(tuán)隊(duì)實(shí)際上想出了多種方案來(lái)應(yīng)對(duì)不同的金屬3D打印方法。首先，Simpson用一臺(tái)多材料Optomec直接金屬沉積3D打印機(jī)制造了一個(gè)帶有碳鋼支撐結(jié)構(gòu)的1英寸不銹鋼拱形結(jié)構(gòu)。然后，他用一種硝酸溶液成功地溶解掉了支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)零件完好無(wú)損。這種支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)好去除，因?yàn)榻饘俪练e實(shí)際上與FDM 3D打印很像。
Hildreth開發(fā)了一種更為復(fù)雜的支撐結(jié)構(gòu)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(shí)使用亞鐵氰化鈉，但發(fā)現(xiàn)這同時(shí)也會(huì)太多地侵蝕掉打印件本身。為此，Hildreth進(jìn)行了改進(jìn)。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(xué)制品會(huì)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(zhuǎn)化為碳鋼。相應(yīng)的，只有125微米厚的支撐結(jié)構(gòu)會(huì)變得完全“敏化”，而3D打印件也只用犧牲薄薄的一層。
事實(shí)證明，對(duì)于用最常見的金屬3D打印工藝制造出的支撐結(jié)構(gòu)，這種方法非常有效。主要的3D打印部件充當(dāng)陰極，支撐結(jié)構(gòu)則會(huì)受到陽(yáng)極腐蝕。一個(gè)在EOS粉末床3D打印機(jī)上完成的測(cè)試部件證明了該技術(shù)的效果，其中支撐結(jié)構(gòu)大約在七個(gè)小時(shí)內(nèi)被侵蝕掉，遠(yuǎn)低于機(jī)械加工處理所需的32至40小時(shí)。
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