แม้ว่าอุตสาหกรรมการพิมพ์โลหะ 3 มิติในปัจจุบันมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่ก็ยังมีปัญหามากมายที่ต้องแก้ไข หนึ่งในนั้นคือการนำโครงสร้างรองรับออก ซึ่งสามารถทำได้โดยการตัดเฉือนหรือใช้วัสดุที่ละลายน้ำได้ วิธีการตัดเฉือนนั้นยุ่งยากและอาจทำให้งานพิมพ์เสียหายได้ ชนิดของวัสดุที่ละลายน้ำได้มีข้อจำกัด โดยทั่วไปเหมาะสำหรับวัสดุพลาสติก สำหรับโลหะรองรับ วิธีการนี้จะไม่ทำงาน
ภาพรวมของการกำจัดโลหะรองรับด้วยไฟฟ้าเคมี
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา (ASU) ได้เสนอวิธีการทางเคมีไฟฟ้าเพื่อขจัดโลหะรองรับ และวิธีนี้ได้ถูกนำไปใช้กับสิทธิบัตรต่างประเทศ หลักการแสดงในรูปต่อไปนี้:
การกำจัดโลหะรองรับด้วยไฟฟ้าเคมี
เอนทิตีของชิ้นส่วนที่จำเป็นจริง ๆ ในส่วนที่เป็นสีเทาในภาพ เพื่อให้แน่ใจว่าการพิมพ์สำเร็จ มักจะจำเป็นต้องเพิ่มการรองรับให้กับส่วนเอนทิตีของชิ้นส่วน ซึ่งเป็นส่วนสีดำในรูป การกำจัดการรองรับด้วยไฟฟ้าเคมีมีความสำคัญต่อ "วิธีการป้องกัน cathodic ของขั้วบวกบูชายัญ" วิธีนี้มักใช้เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ กล่าวคือ ใช้โลหะที่มีความสามารถในการลดทอนที่แข็งแกร่งเป็นอิเล็กโทรดป้องกัน และเชื่อมต่อกับโลหะที่ได้รับการป้องกันเพื่อสร้างแบตเตอรี่หลักซึ่งมีการรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง โลหะจะถูกใช้โดยปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นอิเล็กโทรดลบ และโลหะที่ได้รับการป้องกันจะถูกนำมาใช้เป็นอิเล็กโทรดบวกเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน ไม่ว่าจะเป็นโลหะที่สัมผัสกันสองตัวในอิเล็กโทรไลต์เดียวกันหรือวัสดุในส่วนต่างๆ ของอิเล็กโทรไลต์ (เช่น ส่วนของตัวถังด้านบนและด้านล่างของน้ำ) วัสดุที่ผ่านการชุบอโนไดซ์มีศักยภาพในการลดค่าลบมากกว่า ซึ่งออกซิไดซ์มากกว่าวัสดุชิ้นส่วน วัสดุรองรับเทียบเท่ากับวัสดุแอโนดที่มีการลดทอนที่แข็งแกร่งและนำออก
โซลูชันรองรับโลหะไฟฟ้าเคมีตัวแรก
นักวิจัย 3D พิมพ์วัสดุชิ้นส่วนเป็นสแตนเลส 304 และวัสดุรองรับที่ใช้คือเหล็กกล้าคาร์บอน หลักการเฉพาะคือการขจัดส่วนรองรับเหล็กกล้าคาร์บอนผ่านเทคโนโลยีการกัดกรดด้วยไฟฟ้าเคมีโดยใช้กรดไนตริกและออกซิเจน วิธีนี้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ และที่สำคัญกว่านั้นคือไม่มีผลกระทบต่องานพิมพ์สแตนเลส รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่านักวิจัยสร้างสะพานสแตนเลสโดยใช้เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นตัวค้ำ จากนั้นจึงนำเหล็กกล้าคาร์บอนออกด้วยไฟฟ้าเคมี (41 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของสารละลายกรดไนตริกและออกซิเจน) ในตอนแรก นักวิจัยไม่ได้ใช้ออกซิเจน และพบว่าอัตราการกัดกร่อนช้าเกินไป ในกรณีนี้ ทำให้เหล็กกล้าคาร์บอน 1.4 มม. หลุดออกไปภายใน 10 ชั่วโมง ต่อมาพวกเขาแนะนำออกซิเจนเพื่อเร่งปฏิกิริยา และใช้เวลาเพียง 6 ชั่วโมงในการกำจัดเหล็กกล้าคาร์บอน 7 มม. ที่เหลืออยู่ทั้งหมด
การกำจัดโลหะรองรับโดยการกัดด้วยไฟฟ้าเคมีเป็นไปได้ในหลักการ (ได้รับการพิสูจน์โดยการทดลอง) แต่มีการวิจัยน้อยมากเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ในประเทศและต่างประเทศ และปัจจุบันยังไม่มีการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ครบถ้วน ส่วนใหญ่ในด้านต่อไปนี้ ของปัญหา:
●วัสดุแอโนดบูชายัญต้องเข้ากันได้ทางโลหะวิทยากับวัสดุการพิมพ์ ซึ่งหมายความว่าต้องมีโครงสร้างผลึกที่คล้ายกัน การนำความร้อน และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และต้องไม่ก่อให้เกิดสารประกอบระหว่างโลหะที่เป็นอันตราย เพื่อให้แน่ใจว่าการสัมผัสระหว่างแอโนดบูชายัญกับชิ้นส่วนที่พิมพ์มีความแข็งแรงทางกลเพียงพอที่จะทนต่อความเครียดที่เกิดจากการหมุนเวียนความร้อนที่รุนแรงระหว่างการพิมพ์โลหะ 3 มิติ
●A highly corrosive electrolyte must be used. This electrolyte must be able to dissolve the sacrificial anode with high selectivity (>100:1) เทียบกับสื่อสิ่งพิมพ์
●กระบวนการต้องควบคุมได้ และรับประกันความถูกต้องได้ยาก อัตราและเวลาในการทำปฏิกิริยาเคมีนั้นควบคุมได้ยาก และบางครั้งวัสดุการพิมพ์ก็จะถูกลบออกในปริมาณเล็กน้อยเช่นกัน หรือไม่ก็นำวัสดุรองรับออกไม่หมด