近日，英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院的一個(gè)研究小組開發(fā)了一種新的低成本的金屬3D打印工藝，被稱為電化學(xué)添加劑制造(ECAM)。據(jù)悉，該創(chuàng)新技術(shù)使用電鍍技術(shù)以低成本的方式創(chuàng)建金屬物體。
該新穎工藝已于最近在Advanced Materials Technologies雜志上發(fā)表，標(biāo)題為“低成本臺(tái)式電化學(xué)金屬3D打印機(jī)”。AM系統(tǒng)由工程師Billy Wu、Xia Xiaolong Chen、Xinhua Liu、Peter Childs和Nigel Brandon開發(fā)。
研究人員表示，由于金屬3D打印目前成本高昂，它們主要用于開發(fā)金屬3D打印機(jī)。雖然FDM和大多數(shù)基于聚合物的3D打印技術(shù)具有一系列經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的系統(tǒng)，但金屬3D打印仍然是一項(xiàng)昂貴的技術(shù)。
由材料成本、昂貴的激光系統(tǒng)以及氬氣等氣體的需求所決定的高價(jià)格意味著金屬3D打印僅限于醫(yī)療、航空航天和汽車行業(yè)的高端工業(yè)用途。
ECAM是倫敦帝國(guó)學(xué)院開發(fā)的新技術(shù)，可以提供比目前存在的系統(tǒng)更易于訪問(wèn)的金屬3D打印平臺(tái)。
ECAM不是使用激光熔化和燒結(jié)金屬粉末，而是采用電鍍系統(tǒng)，一種傳統(tǒng)上用于金首飾電鍍的工藝，逐層地建立金屬部件。
Billy Wu博士進(jìn)一步解釋了這個(gè)過(guò)程：“在這里，溶液中的金屬離子，例如硫酸銅中的Cu2 +離子，通過(guò)施加外部電位而被還原成它們的元素成分。”
“在我們的電化學(xué)3D打印機(jī)中，將離子溶液裝入注射器，并在噴嘴和導(dǎo)電板之間形成彎液面。然后施加電位以沉積金屬并且促使打印頭移動(dòng)。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到創(chuàng)建3D對(duì)象，”他繼續(xù)說(shuō)。
換句話說(shuō)，ECAM3D打印機(jī)使用金屬離子溶液作為材料和作為構(gòu)建表面的導(dǎo)電基底來(lái)制造金屬部件。噴嘴將金屬離子溶液以微小的液滴沉積到導(dǎo)電基底上，導(dǎo)致金屬離子的電化學(xué)還原。
據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，這種新方法有很多好處。首先，它比基于激光和氣體的AM系統(tǒng)的成本要低。其次，該技術(shù)可用于各種不同材料和合金的3D打印結(jié)構(gòu)，并且“在環(huán)境條件下，無(wú)熱損壞”。
第三，ECAM方法也可以通過(guò)“逆轉(zhuǎn)電位”作為減材制造方法。這意味著該方法可以通過(guò)電化學(xué)溶解將打印金屬轉(zhuǎn)化成溶液，這允許金屬材料被再循環(huán)使用。
第四，研究人員說(shuō)，ECAM 3D打印過(guò)程可以適應(yīng)于并入多個(gè)打印頭，這樣可以實(shí)現(xiàn)多材料金屬3D打印。然而，該技術(shù)目前的一個(gè)缺點(diǎn)是打印速度相當(dāng)緩慢。
Billy Wu說(shuō)：“金屬3D打印技術(shù)是否有可能開創(chuàng)新的設(shè)計(jì)可能性，并成為未來(lái)的分銷制造方法，但目前尚不清楚該技術(shù)將于何時(shí)可以商業(yè)化。”
