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萨尔大学（Saarland University）的研究人员开发了一种非接触式方法，可以将3D打印的金属零件转换成用于专业应用的高精度技术零件。这项新技术利用电化学加工（ECM）将增材制造的金属部件后加工成具有复杂几何形状和几千分之一毫米尺寸公差的精密零件。这种方法旨在改善在汽车和航空航天等行业中必须满足极其严格的尺寸要求的应用中金属3D打印零件的实现。

萨尔大学（Saarland University）的DirkBähre教授解释说：“我们的后加工增材制造金属零件的技术提供了一种经济高效的方法，可以生产高精度功能性表面，用于要求严格公差的应用。它使大量零件可以高效，经济地进行后处理。”

萨克兰大学的DirkBähre教授（左，与他的研究小组的Stefan Wilhelm一起在这里）。图片来自萨尔大学。

满足特殊应用的尺寸要求

复杂的技术系统，例如为汽车，飞机或火箭提供动力的发动机，是由大量高度专业化的金属部件制成的。通常，为了确保这些零件完美地装配在一起并能够承受极端的机械应力，必须非常精确地制造它们中的每一个。 公差可能在微米范围内，Bähre教授与萨尔大学的研究团队一起开发了新的后处理方法。

从引擎零件到解剖模型，金属3D打印已经成为制造具有复杂几何形状的组件的既定方法。然而，研究人员指出，经常在许多专业应用中逐层构造零件的3D打印不能满足极其严格的尺寸要求。并且在某些情况下，零件的几何形状可能过于复杂，无法通过常规金属3D打印来生产。

因此，Bähre教授和他的团队设定了精炼3D打印金属零件的目标，以使它们的尺寸正确到几千分之一毫米。研究小组是精密加工和精加工领域的专家，他们开发了新颖的技术，将金属3D打印与ECM相结合，这是一种通过电化学工艺去除金属的方法。通过电化学去除材料，即使是最复杂的几何形状也可以用最坚硬的金属制成。 Bähre解释说：“我们的非破坏性，非接触式制造技术使我们能够高效地加工具有复杂几何形状的零件，即使是由高强度材料制成的零件。”

DirkBähre教授（右）与研究员Shiqi Fang（左）和他的研究小组的技术助理Stefan Wilhelm（中）。图片来自萨尔大学。

通过电化学加工对3D打印金属进行后处理

Bähre教授的工艺是将3D打印的金属零件浸入流动的电解液中，然后将其电化学加工成所需的几何形状，公差可达千分之几毫米。据中国3D打印网了解，这可以在没有任何机械接触的情况下完成，并且不会对工件施加任何机械应力。为此，工程师仅需要电源即可。高电流在工具（阴极）和导电工件（阳极）之间流动，在这种情况下，导电工件为3D打印金属部件。然后将金属零件浸入导电流体（电解质）中；电化学加工过程会导致从工件表面去除微小的金属颗粒。

工件表面上的金属原子以带正电的金属离子的形式进入溶液，使工件可以非常精确地获得所需的几何形状。 通过调节电流脉冲的持续时间和工具的振动，我们可以非常均匀地去除表面材料，从而留下特别光滑的表面并实现高尺寸精度，。

研究人员严格检查了所使用的不同金属以及所涉及的各个工艺步骤，以便对这种方法有透彻的了解。“通过认真检查工艺技术和材料性能，我们可以改进和优化电化学方法，从而以更高的精度获得甚至更光滑的表面或更复杂的几何形状，”Bähre教授解释说。该团队进行了许多实验，其中他们首先3D打印金属零件，然后确定如何优化后续的电化学加工阶段以产生所需的结果。 “我们详细研究了不同的材料和工艺参数如何相互作用，然后确定如何配置整个生产工艺。”

中国3D打印网点评：纵观全球金属3D打印市场，已经有很多公司采取了各种步骤来推进不同公司通过增材制造生产的金属零件的后处理。在2019年，总部位于佛蒙特州的金属增材制造公司A3DM Technologies与西班牙先进技术公司GPA Innova宣布了一项合作关系，以开发GPA Innova的“   DryLyte”干法电抛光工艺的优化工艺参数，该工艺用于粉末基增材制造中的金属合金。

此外，位于考文垂的英国制造技术中心（MTC）于2018年7月公布了其FlexiFinish项目的结果。该项目旨在通过提供自己的自动化添加剂来解决通过增材制造生产的金属零件表面质量差的问题。制造金属零件的后处理解决方案。

(本文来源：中国3D打印网)