倫敦帝國學院調查電化學3D列印技術的速度和低成本

原標題：倫敦帝國學院調查電化學3D列印技術的速度和低成本

隨著時間的推移，3D列印整體上已經越來越便宜了，其中以消費型3D印表機最為明顯。雖然金屬3D列印相對於過去幾年已經變得相對便宜，但價格仍然偏高，這是許多人無法負擔的原因之一，同時也擔心易燃材料和氬氣等特殊要求。金屬3D列印的新方法正在定期開發，其中一些消除了使技術難以接近的問題。

在一篇題為「低成本桌面電化學金屬3D印表機」的論文中，來自倫敦帝國理工學院的一組研究人員討論了一種相對較新的增材製造形式：電化學3D列印。正如研究人員所解釋的那樣，傳統的3D列印工藝通過熔化或使用紫外線來交聯單體以固化材料。UV引發的交聯僅適用於聚合物，然而，熔融材料需要高溫。

在電化學增材製造（ECAM）中，使用電鍍工藝。電鍍通常用於諸如鍍金首飾或銅電鍍硬幣的應用。它的工作原理是溶液中的金屬離子通過施加外部電位被還原成其元素組分，如硫酸銅中的Cu2 +離子。

研究人員指出：「這一工藝的優點是可以在環境條件下沉積多種材料和合金，而不會造成熱損傷，更重要的是成本低，因為這不需要昂貴的激光器或惰性氣體環境。其他的優點還包括這樣的事實，即這個過程可以通過電位的逆轉來增材和減材，從而通過電化學溶解來回收組分。」

然而，該系統的一個缺點是，它不像其他一些3D列印過程那麼快。研究人員在他們設計的系統中解決了速度問題。

他們解釋說：「在這裡，我們提出了一種新穎的電化學3D印表機設計，採用彎月面限制方法，由於通過機械電解質夾帶機制改善了傳質特性，所以沉積速率比同等體系高三個數量級。列印的銅結構表現出多晶特性，隨著電勢的增加，晶粒尺寸減小，導致更高的維氏硬度和電子電阻率。」

簡而言之，研究人員將離子溶液裝入注射器中，在噴嘴和導電板之間形成彎液面。施加電勢來沉積金屬，並且列印頭被移動。重複該過程以建立3D對象。

這個過程可以是相減的，也可以是相加的。如果潛力發生逆轉，金屬將以回收的形式回到解決方案中。多金屬3D列印也是多種列印頭的可能性。

未來，ECAM具有巨大的潛力，可以降低成本，創造新的設計機會。這只是在不斷增長的技術範圍內的另一種方法，因為3D列印技術不斷發展，開拓了製造業的新可能性。

據悉，論文的作者包括Xiaolong Chen、Xinhua Liu、Peter Childs、Nigel Brandon和Billy Wu。

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