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)。這項工作目前一般會通過機械加工來完成。但這種方法很麻煩，還有可能對打印件造成損傷。不過現(xiàn)在，這個問題終于有望得到解決了，因為科學(xué)家已經(jīng)完成了對一種可溶性碳鋼結(jié)構(gòu)的概念驗證，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，它不會對不銹鋼的打印件造成任何影響。

研究者認為，這項突破將對金屬3D打印產(chǎn)生重大影響，為其未來的高速發(fā)展鋪平道路，因為它不但可以顯著減少金屬3D打印件的后處理工作量，而且不會對其造成損傷。

據(jù)南極熊了解，研究者們采取的方法實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（原電池負極）的金屬來保護陰極（原電池正極）的金屬。

具體實驗時，研究者們選擇了比較耐腐蝕不銹鋼和相對不耐腐蝕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。

為了說明這個過程，他們實際打印了一個用于概念驗證的拱形金屬對象。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個小時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個小時作用。

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械強度以承受金屬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