【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】試問(wèn)金屬3D打印為何如此之火？金屬3D打印位于3D打印金字塔的，被認(rèn)為是門(mén)檻高、增長(zhǎng)快且具前途的技術(shù)，從飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件到醫(yī)療植入、汽車(chē)部件、航空衛(wèi)星組件等的制造，無(wú)不將它推到了前沿的位置。GE和空客這些工業(yè)航空大頭更是將這種技術(shù)的應(yīng)用拔高到了一個(gè)的高度。　　但是盡管他有著與眾不同的優(yōu)點(diǎn)，但俗話說(shuō)“人無(wú)完人”，不得不說(shuō)他也有自身的一些劣勢(shì)。比如其金屬制成結(jié)構(gòu)去除非常麻煩，需要通過(guò)大量的機(jī)械加工（這可能損害部件）才能去除。不過(guò)，如今這一問(wèn)題出現(xiàn)了有望解決的曙光。日前，研究人員們剛剛完成了一個(gè)可溶性碳鋼結(jié)構(gòu)的概念證明，這一結(jié)構(gòu)可充分支撐3D打印不銹鋼部件的論證。據(jù)悉，這是一款的可溶性金屬支撐解決方案。碳鋼可以采用基于硝酸和氧氣泡的電化學(xué)刻蝕技術(shù)去除掉而且不會(huì)影響不銹鋼。
　　
　　這一了不起的突破，刊登在了名為《3D直接金屬打印的可溶性金屬支撐》（Dissolvable Metal Supports for 3D Direct Metal Printing）的論文里，研究人員在論文中展示了一個(gè)帶90度伸出結(jié)構(gòu)的3D打印金屬對(duì)象。Owen Hildreth(來(lái)自亞利桑那州立大學(xué)“Arizona State University”),Abdalla Nassar和Timothy Simpson(來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)（“The Pennsylvania State University”),KevinChasse來(lái)自美國(guó)海軍中心的作者們認(rèn)為這一突破將為顯著的金屬3D打印創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。尤其是，他們相信該技術(shù)將大大減少后續(xù)需要處理的工作量，可以大大提高金屬3D技術(shù)創(chuàng)建非常復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力。
　　
　　正如研究人員們解釋說(shuō)，真正的制造業(yè)突破在于可懸垂表面，需要支撐結(jié)構(gòu)以盡量減少熱變形。不幸的是，支撐結(jié)構(gòu)需要大量的加工后處理來(lái)去除。在解決這一問(wèn)題的時(shí)候，科學(xué)家們想到了一種常見(jiàn)的工藝——犧牲陽(yáng)極。犧牲陽(yáng)極通常用于保護(hù)重要部件不被電偶腐蝕，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是利用原電池的原理，消耗陽(yáng)極（原電池的負(fù)極）的金屬來(lái)保護(hù)陰極（原電池的正極）金屬。
　　
　　為此，科學(xué)家們?cè)O(shè)想通過(guò)類(lèi)似的原理將更防化學(xué)腐蝕的結(jié)構(gòu)材料（不銹鋼、AISI-431）與具有較低耐化學(xué)性的犧牲金屬M(fèi)etco91碳鋼結(jié)合起來(lái)，前者作為只要的3D打印材料，后者作為支撐材料，然后用硝酸溶液以犧牲陽(yáng)極的辦法去除支撐。“不銹鋼具有優(yōu)異的耐硝酸性，而碳鋼迅速能夠被硝酸化學(xué)溶解。”科學(xué)家們解釋說(shuō)道。
　　
　　為了說(shuō)明這個(gè)過(guò)程，他們使用一臺(tái)帶兩個(gè)送粉器的OptomecLENSMR-73D打印機(jī)打印了一個(gè)用于概念驗(yàn)證的橋形對(duì)象，該機(jī)器使用的是一種直接能量沉積（DED）3D打印技術(shù)。
　　
　　事實(shí)上，他們相信，使用特定的化學(xué)溶液，用同樣的原則可以適用于更廣泛的金屬和甚至氧化物。但是這種方法有幾個(gè)必須滿足的條件。“具體來(lái)說(shuō)，犧牲陽(yáng)極必須與零件材料具有冶金兼容性——它們必須有類(lèi)似的晶體結(jié)構(gòu)、類(lèi)似的熱導(dǎo)率，相似的熱膨脹系數(shù)，并且應(yīng)避免形成有害的金屬間化合物。這種兼容性可以保證犧牲陽(yáng)極和組件之間的接口具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以應(yīng)對(duì)金屬3D打印過(guò)程中的熱循環(huán)所引起的應(yīng)力。”