Lai gan pašreizējā metāla 3D poligrāfijas nozare attīstās ļoti strauji, joprojām ir daudz problēmu, kas jāatrisina, no kurām viena ir atbalsta konstrukciju noņemšana. To var panākt, apstrādājot vai izmantojot šķīstošus materiālus. Apstrādes metodes ir apgrūtinošas un var izraisīt drukas bojājumus. Šķīstošo materiālu veidiem ir ierobežojumi, parasti tie ir piemēroti tikai plastmasas materiāliem, metāla balstiem šī metode nedarbosies
Pārskats par metāla balstu elektroķīmisko noņemšanu
Arizonas štata universitātes (ASU) pētnieki ir ierosinājuši elektroķīmisko metodi metāla balstu noņemšanai, un šī metode ir piemērota ārvalstu patentam. Princips ir parādīts šādā attēlā:
Metāla balstu elektroķīmiskā noņemšana
Detaļas vienība, kas faktiski nepieciešama figūras pelēkajā daļā, lai nodrošinātu veiksmīgu drukāšanu, parasti ir nepieciešams pievienot atbalstu detaļas vienības daļai, kas ir melnā daļa attēlā. Atbalsta elektroķīmiskā noņemšana ir būtiska "upurēšanas anodu katoda aizsardzības metodei". Šo metodi parasti izmanto, lai novērstu metāla koroziju, tas ir, metāls ar spēcīgu reducējamību tiek izmantots kā aizsargds, un tas ir savienots ar aizsargāto metālu, lai izveidotu primāro akumulatoru, kam ir spēcīga reducējamība. Metāls tiks patērēts ar oksidācijas reakciju kā negatīvais elektrods, un aizsargātais metāls tiks izmantots kā pozitīvs elektrods, lai izvairītos no korozijas. Neatkarīgi no tā, vai tie ir divi metāli, kas saskaras ar vienu un to pašu elektrolītu, vai materiāls dažādās elektrolīta daļās (piemēram, korpusa daļā virs un zem ūdens). Materiālam, kas tiek pakļauts anodēšanai, ir negatīvāks samazināšanas potenciāls, kas oksidējas, dodot priekšroku detaļas materiālam. Atbalsta materiāls ir līdzvērtīgs anoda materiālam ar spēcīgu reducējamību un tiek noņemts.
Pirmais elektroķīmiskais metāla balsta risinājums
Pētnieki 3D izdrukāja, ka detaļas materiāls ir 304 nerūsējošais tērauds, un izmantotais atbalsta materiāls ir oglekļa tērauds. Īpašais princips ir noņemt oglekļa tērauda balstu, izmantojot elektroķīmisko kodināšanas tehnoloģiju, izmantojot slāpekļskābi un skābekli. Ir pierādīts, ka šī metode ir iespējama, un, kas ir vēl svarīgāk, tai nav nekādas ietekmes uz nerūsējošā tērauda apdrukām. Zemāk redzamajā attēlā redzams, ka pētnieki izgatavoja nerūsējošā tērauda tiltu, izmantojot oglekļa tēraudu kā balstu, un pēc tam elektroķīmiski noņēma oglekļa tēraudu (41 wt.% slāpekļskābes šķīdums un skābeklis). Sākumā pētnieki neizmantoja skābekli, un viņi atklāja, ka korozijas ātrums šajā gadījumā bija pārāk lēns, 10 stundu laikā noņemot 1,4 mm oglekļa tēraudu. Vēlāk viņi ieviesa skābekli, lai paātrinātu reakciju, un pagāja tikai 6 stundas, lai pilnībā noņemtu atlikušos 7 mm oglekļa tērauda.
Metāla balstu noņemšana ar elektroķīmisko kodināšanu principā ir iespējama (tas ir pierādīts eksperimentos), taču ir ļoti maz pētījumu par šo tehnoloģiju mājās un ārzemēs, un pašlaik nav nobrieduša rūpnieciska pielietojuma, galvenokārt šādos problēmas aspektos:
●Upurējošajam anoda materiālam jābūt metalurģiski saderīgam ar iespiedmateriālu, kas nozīmē, ka tam jābūt līdzīgai kristāla struktūrai, siltumvadītspējai un termiskās izplešanās koeficientam, un tas nedrīkst radīt kaitīgus starpmetālu savienojumus. Tas nodrošina, ka kontaktam starp upurējošo anodu un drukāto daļu ir pietiekama mehāniskā izturība, lai izturētu spriegumus, ko izraisa ārkārtējs termiskais cikls metāla 3D drukāšanas laikā.
●Jālieto ļoti kodīgs elektrolīts. Šim elektrolītam jāspēj izšķīdināt upurēšanas anodu ar augstu selektivitāti (>100:1), salīdzinot ar drukāto materiālu.
●Procesam ir jābūt kontrolējamam, un ir grūti garantēt precizitāti. Ķīmiskās reakcijas ātrumu un laiku ir grūti kontrolēt, un dažreiz arī drukas materiāls tiek noņemts nelielā daudzumā vai atbalsta materiāls nav pilnībā noņemts.