Eindelijk, oplosbare supportmaterialen voor 3D-metaalprinting!

Het verwijderen van supportmateriaal na het 3D-printen van een object is, in alle eerlijkheid, een ellende. Bij plastic is dit al een hoop geklooi waarbij je vaak ook nog moet schuren om een mooi en glad oppervlak te krijgen, maar bij metaal is het helemaal een drama. Het duurt soms wel dagen voordat het object echt klaar is, vaak langer dan het 3D-printen van het ding zelf. Maar dankzij twee professoren uit Amerika is er eindelijk een makkelijkere manier: oplosbare supportmaterialen voor 3D-metaalprinting.

Professor Owen J. Hildreth van Arizona State University en professor Timothy W. Simpson van Pennsylvania State University schreven een paper genaamd ‘Dissolvable Supports in Powder Bed Fusion-Printed Stainless Steel’ waarin ze uiteenzetten hoe ze tot oplosbare supports komen voor powder bed fusion 3D-printing met metaal.

Het team probeerde twee benaderingen voor het weghalen van de supports van een 3D-geprinte roestvrijstalen cilinder die geprint was met een rij van 100 micron diameter naaldachtige supports. In de eerste benadering, genaamd direct dissolution, wordt het onderdeel gelijktijdig verhit en verpakt met natriumferrocyanide. Dit proces slaagde erin de supports te verwijderen maar het onderdeel heeft aanzienlijke chemische schade geleden omdat de natriumferrocyanide het beschermende chroomcarbide van het staal had aangetast. De schade nam toe naar mate het deel langer in de oplossing zat.

De tweede aanpak testte een zelftermineringsproces door natriumhexacyanoferraat, een sensibiliserend middel, tijdens het gloeistadium toe te voegen. Natriumhexacyanoferraat valt uit elkaar bij hoge temperaturen, waarbij koolstof en stikstof afgegeven worden die in het roestvrijstalen deel trekken en de bovenste laag, ongeveer 100 of 200 micron, in koolstofstaal omzetten, die gemakkelijk corrodeert of oplost. Aangezien de draden slechts ongeveer 125 micron dik waren, werden ze volledig getransformeerd, terwijl het deel zelf nauwelijks werd beïnvloed.

Het team testte het proces vervolgens door een complex onderdeel, gemaakt van in elkaar grijpende stalen ringetjes, te 3D-printen op een EOS metaalprinter. Het onderdeel omvatte meerdere supports die na ongeveer zeven uur in de oplossing werden afgebroken in plaats van na de drie of vier dagen die het normaal gesproken hadden gekost voor dit gecompliceerde onderdeel met al haar support.

Deze doorbraak zou producenten duizenden euro’s kunnen besparen en heel veel tijd. Het team werkt momenteel door aan het verfijnen van het proces.