金属 3D プリントのサポート構造を「食べる」ことができる電気化学プロセス

金属 3D プリントのサポート構造を「食べる」ことができる電気化学プロセス
Antarctic Bear は、金属 3D プリント業界の多くの人々が、サポートの取り外しが難しく、複雑なオブジェクトはさらに難しいという難しい問題に直面していると考えています。


Antarctic Bear が知る限り、オーウェン・ヒルドレス氏はアリ​​ゾナ州立大学 (ASU) の 3D ナノファブリケーションの助教授です。最近、彼は金属 3D プリントのサポート構造を「腐食」するために使用できる電気化学プロセスを設計しました。 Stratasys などの企業による先駆的な取り組みと特殊な溶解性材料の開発により、プラスチック 3D プリントからサポート構造を除去することがはるかに容易になりました。同様に、金属プリントのサポート構造の除去も依然として難しい問題です。

この問題を解決するために、ヒルドレスが最初に考えたのは、「局所的な化学環境を制御すれば、どんな金属でも溶解できる」というものでした。彼は、鋼鉄製の船舶を腐食から守るために使われるような犠牲陽極を 3D プリントで使用することを構想している。


ヒルドレス氏は、金属 3D プリント用の新しいサポート構造ソリューションの開発に興味を持っていたペンシルベニア州立大学の教授、ティモシー・シンプソン氏と協力し、電気化学ソリューションの開発に取り組み始めました。彼らの目標は、印刷物をほぼそのままの状態で残しながら、サポート材を「食べる」ことができるプロセスを開発することでした。

驚いたことに、チームは実際にさまざまな金属 3D プリント方法に対して複数のソリューションを考案しました。まず、シンプソン氏は、マルチマテリアルの Optomec 直接金属堆積 3D プリンターを使用して、炭素鋼のサポート構造を備えた 1 インチのステンレス鋼アーチを作成しました。その後、彼は硝酸溶液を使用して、部品をそのまま残したまま支持構造を溶解することに成功しました。このサポート構造は、金属堆積が実際には FDM 3D 印刷と非常に似ているため、比較的簡単に取り外すことができます。 Hildreth は、SLM や DMLS などの粉末床ベースの金属 3D 印刷プロセスに適した、より洗練されたサポート構造除去プロセスを開発しました。


最初、彼はプリントを熱処理する際にフェロシアン化ナトリウムを使用していましたが、これもプリント自体をあまりにも侵食してしまうことが分かりました。この目的のために、ヒルドレスは改良を加えました。彼はアニーリング段階で増感剤であるヘキサシアノ鉄酸ナトリウムを添加した。高温では、化学物質が分解して炭素と窒素を放出し、アニーリング段階で 3D プリント部品の上部 100 ~ 200 ミクロンを効果的に炭素鋼に変換します。したがって、わずか 125 ミクロンの厚さのサポート構造は完全に「感作」され、3D プリントでは薄い層だけが犠牲になります。

このアプローチは、最も一般的な金属 3D 印刷プロセスを使用して生成されるサポート構造に非常に効果的であることが証明されています。 3D プリントされたメイン部品はカソードとして機能し、サポート構造は陽極腐食の影響を受けます。 EOS パウダーベッド 3D プリンターで完成したテスト部品は、機械加工プロセスに必要な 32 ~ 40 時間よりもはるかに短い約 7 時間でサポート構造が侵食され、この技術の有効性を実証しました。

3D プリンティングの研究は、「3D Printing and Additive Manufacturing」誌に掲載されました。


出典: marker8 & 3ders.org


ペンシルバニア、ステンレス鋼、プリンター、電気化学、美容

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