导读：虽然目前金属3D打印产业的发展速度非常快，但其中仍有许多问题有待解决，其中之一就是去除支撑结构。这可以通过机械加工实现，或者采用可溶性材料（如Stratasys等公司研发的材料）实现。机械加工方法很麻烦，还有可能对打印件造成损伤。可溶性材料的种类有其局限性，一般只适用于塑料材料，对于金属支撑，这种方法就起不到作用了。
电化学去除金属支撑概述
南极熊了解到，早在2016年，来自亚利桑那州立大学（ASU）的研究者们就提出了利用电化学的方法去除金属支撑，这个方法已经申请了国外专利。原理如下图所示：
图中灰色部分实际需要的零件实体，为了确保打印成功，通常需要对零件的实体部分添加支撑就是图中的黑色部分。电化学去除支撑本质上是“牺牲阳极的阴极保护法”，这种方法通常用于防止金属腐蚀，即将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。不论是位于同一电解质的两种互相接触金属还是一种材料不同部位位于不同电解质（比如船体位于水面上下部分）。发生阳极氧化的材料具有更负的还原电位，它会优先于零件材料被氧化。支撑材料就相当于还原性较强的阳极材料，被去除掉。
第一个电化学金属支撑解决方案
南极熊了解，这种方法已经提出了有近五、六年的时间，但研究者们对它的研究还是很少。亚利桑那州立大学（ASU）的研究者最早（2016年）利用这种方法去除了金属支撑。下面是金属3D打印支撑溶解电化学过程。
在此研究中，研究人员3D打印的零件材料是304不锈钢，使用的支撑材料是碳钢，具体原理是通过使用硝酸和氧气的电化学刻蚀技术去除碳钢支撑。这种方法已经被证明是具有可行性的，而且更重要的是，它不会对不锈钢的打印件造成任何影响。下图为研究者们使用碳钢作为支撑制造了一个不锈钢桥，然后通过电化学（41wt.%的硝酸溶液和氧气）除去碳钢。一开始，研究者们没有使用氧气，他们发现这种情况下的腐蚀速度太慢了，10个小时才除掉了1.4mm碳钢。后来，他们引入了氧气以加速反应，完全去除剩余的7mm碳钢只用了6个小时。
△电化学刻蚀技术去除碳钢支撑
南极熊发现，利用电化学刻蚀的方法去除金属支撑在原理上是具有可行性的（通过实验也已经证明），但国内外对此技术的研究还十分少，目前还没有成熟的工业应用，主要存在以下几个方面的问题：
●牺牲阳极材料必须与打印材料具有冶金兼容性，也就是说必须有类似的晶体结构、热导率，以及热膨胀系数，并且不能生成有害的金属间化合物。这能够保证牺牲阳极和打印件之间的接触部分具有足够的机械强度以承受金属3D打印过程中的极端热循环所引起的应力。
●必须使用一种高腐蚀性电解质。与打印材料相比，这种电解质必须能以较高的选择性（> 100：1）溶解牺牲阳极。
●过程需要可控，精度的保证较为困难。化学反应速率和时间难控制，有时会使得打印材料也少量的被去除或者支撑材料去除不完全。
专利下载：
US20190039137A1.pdf
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