Kuigi praegune metallist 3D-trükitööstus areneb väga kiiresti, on veel palju probleeme, mida tuleb lahendada, üks neist on tugikonstruktsioonide eemaldamine. Seda saab saavutada mehaanilise töötlemise või lahustuvate materjalide kasutamisega. Töötlemismeetodid on tülikad ja võivad trükist kahjustada. Lahustuvate materjalide tüüpidel on oma piirangud, üldiselt sobivad ainult plastmaterjalide jaoks, metalltugede jaoks, see meetod ei tööta
Ülevaade metalltugede elektrokeemilisest eemaldamisest
Arizona osariigi ülikooli (ASU) teadlased on välja pakkunud elektrokeemilise meetodi metalltugede eemaldamiseks ja seda meetodit on taotletud välismaise patendi saamiseks. Põhimõte on näidatud järgmisel joonisel:
Metallist tugede elektrokeemiline eemaldamine
Joonisel hallis osas tegelikult nõutav osa olem, eduka printimise tagamiseks on tavaliselt vaja lisada tugi osa olemi osale, milleks on joonisel must osa. Toe elektrokeemiline eemaldamine on hädavajalik "ohverdava anoodi katoodkaitsemeetodi jaoks". Seda meetodit kasutatakse tavaliselt metalli korrosiooni vältimiseks, st tugeva redutseeritavusega metalli kasutatakse kaitseelektroodina ja see ühendatakse kaitstud metalliga primaaraku moodustamiseks, millel on tugev redutseeritavus. Metalli tarbitakse oksüdatsioonireaktsioonis negatiivse elektroodina ja kaitstud metalli kasutatakse positiivse elektroodina, et vältida korrosiooni. Olenemata sellest, kas tegemist on kahe kokkupuutuva metalliga samas elektrolüüdis või elektrolüüdi erinevates osades (nt kere vee kohal ja all olev osa). Anodeerimisel läbival materjalil on negatiivsem redutseerimispotentsiaal, mis oksüdeerub eelistatult osa materjalist. Tugimaterjal on tugeva redutseeritavusega samaväärne anoodimaterjaliga ja eemaldatakse.
Esimene elektrokeemiline metalli tugilahendus
Teadlased prindisid 3D-ga detaili materjaliks 304 roostevaba terast ja tugimaterjaliks on kasutatud süsinikterast. Spetsiifiline põhimõte on süsinikterasest toe eemaldamine elektrokeemilise söövitustehnoloogia abil, kasutades lämmastikhapet ja hapnikku. See meetod on osutunud teostatavaks ja mis veelgi olulisem, see ei mõjuta roostevabast terasest trükiseid. Alloleval joonisel on näidatud, et teadlased valmistasid roostevabast terasest silla, kasutades toena süsinikterast, ja eemaldasid seejärel süsinikterase elektrokeemiliselt (41 massiprotsenti lämmastikhappe lahust ja hapnikku). Alguses ei kasutanud teadlased hapnikku ja nad leidsid, et korrosioonikiirus oli antud juhul liiga aeglane, eemaldades 1,4 mm süsinikterase 10 tunniga. Hiljem lisasid nad reaktsiooni kiirendamiseks hapnikku ja allesjäänud 7 mm süsinikterase täielikuks eemaldamiseks kulus vaid 6 tundi.
Metallist tugede eemaldamine elektrokeemilise söövitamise teel on põhimõtteliselt teostatav (see on katsetega tõestatud), kuid selle tehnoloogia kohta on väga vähe uuritud nii kodu- kui välismaal ning praegu puudub küpses tööstuslik rakendus, peamiselt järgmistes aspektides. probleemist:
● Ohverdatava anoodi materjal peab olema trükimaterjaliga metallurgiliselt ühilduv, mis tähendab, et sellel peab olema sarnane kristallstruktuur, soojusjuhtivus ja soojuspaisumistegur ning see ei tohi tekitada kahjulikke intermetallilisi ühendeid. See tagab, et kaitseanoodi ja prinditava osa vaheline kontakt on piisava mehaanilise tugevusega, et taluda metalli 3D-printimise ajal äärmuslikust termilisest tsüklist põhjustatud pingeid.
●A highly corrosive electrolyte must be used. This electrolyte must be able to dissolve the sacrificial anode with high selectivity (>100:1) võrreldes trükitud materjaliga.
●Protsess peab olema juhitav ja täpsust on raske tagada. Keemilise reaktsiooni kiirust ja aega on raske kontrollida ning mõnikord eemaldatakse väikeses koguses ka trükimaterjali või ei eemaldata tugimaterjali täielikult.