Разработан метод растворения поддерживающих элементов при 3D-печати из металла (+ видео)

Тимоти Симпсон, профессор Университета штата Пенсильвания, давно интересуется разработкой подобного метода для 3D-печати из металла. Он упомянул об этом на лекции, где присутствовал профессор Оуэн Хилдрет из Университета штата Аризона. Вместе они начали работу над электрохимическим решением проблемы металлических поддерживающих элементов для 3D-печати. Задачей исследователей было разработать процесс растворения дополнительных конструкций, который не затронет основной материал.

Команде удалось придумать даже несколько способов решения проблемы для разных методов 3D-печати из металла. Сначала Симпсон изготовил на 3D-принтере Optomec Direct Metal Deposition арку из нержавеющей стали с поддерживающими элементами из высокоуглеродистой стали – последние растворили с помощью азотной кислоты. Тем не менее, этот опыт оказался наиболее простым, поскольку метод прямой подачи металлов во многом похож на FDM. Далее ученым предстояла работа с более распространенными технологиями 3D-печати из порошкообразных металлов.

Сначала Хилдрет попробовал использовать ферроцианид натрия с одновременным нагреванием, но такая технология значительно повреждала и основную деталь. Тогда ученые добавили на стадии отжига гексоцианоферрат натрия, что решило проблему. Это вещество распадается при высокой температуре, выделяя углерод и азот. Таким образом, при отжиге 100-200 микрон в верхнем слое материала превратились в высокоуглеродистую сталь. Процесс позволил удалить поддерживающие элементы толщиной всего 125 микрон и почти не затронул основную деталь.

Новый метод оказался эффективным для наиболее распространенных технологий 3D-печати из металла. В таких случаях основная деталь выступает как катод, а поддерживающие структуры удаляются с помощью анодной коррозии. Тестовую деталь напечатали на 3D-принтере EOS из металлического порошка, а поддерживающие элементы удалили за 7 часов, что гораздо быстрее сроков механической обработки - 32-40 часов.