研究者們發(fā)現(xiàn)根據(jù)不同金屬的化學(xué)和電化學(xué)性能,可溶解的金屬材料可用作金屬助劑制品的支撐材料,從而簡(jiǎn)化了后期處理。

移除3D打印的支撐結(jié)構(gòu)和附加的產(chǎn)品零件,一直以來(lái)都是一項(xiàng)挑戰(zhàn),以至于更可行的是最好設(shè)計(jì)一些不需要支撐的小零件。但是當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)方案必須有一個(gè)需要支撐的懸垂物或需要支撐護(hù)以減少熱誘導(dǎo)扭曲時(shí),這時(shí)候后加工就必不可少了。
目前,新的研究表明,金屬助劑設(shè)計(jì)仍然包括可以不用沒(méi)有后期繁瑣加工來(lái)制作的支撐結(jié)構(gòu)。來(lái)自亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University)的研究指出,可溶解的金屬材料或可用作金屬助劑制品的支撐材料。其好處是簡(jiǎn)化了后期處理。亞利桑那州立大學(xué)的Owen Hildreth、賓夕法尼亞州立大學(xué)(Pennsylvania State University)的Abdalla Nassar和Timothy Simpson,以及海軍水面作戰(zhàn)中心(Naval Surface Warfare Center)的Kevin Chasse關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)共同寫(xiě)了一篇文章,首次發(fā)表在3D Printing and Additive Manufacturing上。
研究者們發(fā)現(xiàn)根據(jù)不同金屬的化學(xué)和電化學(xué)性能,可以研發(fā)出更易去除的金屬支撐物。
他們研究文章中的一個(gè)例子是一個(gè)90度懸垂的不銹鋼橋接。金屬犧牲支撐是美科(Metco)91的碳素鋼。在重量分?jǐn)?shù)41%的硝酸中進(jìn)行電化學(xué)刻蝕,同時(shí)用含有氧氣的溶液用于溶解支撐物。
不銹鋼能禁得住硝酸的腐蝕,但仍會(huì)有少量被刻蝕掉。反之,盡管速度非常緩慢,但碳素鋼能溶解在硝酸中,盡管速度非常緩慢。在最初的試驗(yàn)中,研究者們注意到移除1.4毫米的碳需要花費(fèi)十個(gè)小時(shí)。這就是因此他們通過(guò)含有氧氣氣泡的溶液加速該過(guò)程的原因。借助這種方法,他們可以在六小時(shí)內(nèi)移除7毫米的碳。
他們的研究指出其他金屬可能也會(huì)有類(lèi)似的效果,但是其材料需滿足以下標(biāo)準(zhǔn)。
被溶解的材料必須同零件的主體材料相容。因此,被溶解的材料具有相似的晶體結(jié)構(gòu)、熱性能和相似的熱膨脹系數(shù)。但是用于犧牲的被溶解的材料不應(yīng)與零部件材料太過(guò)相似,以避免生成不必要的金屬置換固溶體互化物。同時(shí)該材料要有足夠的強(qiáng)度硬來(lái)以至于可以作為控制助劑輔助構(gòu)建和零部件,但不能強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)到難以去除。
可溶解的金屬在金屬助劑制造業(yè)是一項(xiàng)令人激動(dòng)的進(jìn)展研發(fā)。其他研究表明后處理工作既耗時(shí)又費(fèi)錢(qián),而且常常不包含在同助劑設(shè)備工作的總的決策設(shè)計(jì)流程之內(nèi)。但是助劑行業(yè)處于一個(gè)不斷變化的階段。其他加速后處理的方法只是嶄露頭角。
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