Name: 与超薄切片格金属制造间接使用离心铸造 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 32 s
Description: 了解利用离心铸造技术制造点阵金属的间接增材制造方法。本研究演示了熔融金属填充蜂窝微腔的过程，并探讨了工艺参数与材料性能之间的关联，为复杂晶格结构的设计提供了新途径。

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本研究得到了北德克萨斯大学（UNT）研究与经济发展副校长办公室研究启动资助（RIG）的支持。作者还感谢KCIS有限公司对本研究的部分资助。谨此衷心感谢北德克萨斯大学PACCAR技术研究所对本论文成功发表所提供的支持。

1. 实验规划
<ol>
	<li>使用计算机辅助设计（CAD）软件绘制牺牲型壳（带浇注系统的八面体桁架结构），如图1所示，并将CAD模型保存为STL文件格式。 
	注意：牺牲型壳是八面体桁架结构与浇注系统的整体结构，最终将被熔出以进行铸造。由于牺牲型壳同时包含八面体桁架结构和浇注系统，因此其形状并不完全等同于八面体桁架本身。本实验已提供该牺牲型壳的STL文件。请记录CAD软件提供的牺牲型壳体积，该数据将用于计算金属材料的质量。</li>
	<li>在连接3D打印机的3D打印软件中打开牺牲型壳的CAD图纸，准备进行打印。</li>
	<li>确保3D打印机的墨盒中装有足量的可紫外固化/可铸造丙烯酸塑料以及由蜡制成的支撑材料。</li>
</ol>
2. 制备牺牲型模
<ol>
	<li>使用3D打印机制造包含八面体桁架结构和浇注系统的牺牲型芯模具图 2A - C). 
	注：若使用不产生支撑材料的3D打印机，则无需执行2.1.3–2.1.7中的步骤。
	<ol>
		<li>将牺牲图案的STL文件发送至3D打印机以打印牺牲图案（图2A).</li>
		<li>在高于支撑材料熔点（60 -&#160;70 &#778;C）2 小时（图 2B). 
		注意：去除支撑材料的温度不宜过高，否则可能导致牺牲图案受损。牺牲图案在约80℃时开始受到损坏 &#778;C &#160;在本研究中。 
		注：支撑材料的熔化温度因3D打印机的不同而异，不同设备可能使用不同的支撑材料。</li>
		<li>将婴儿油加入数字超声波清洗机中，直至体积达到 2.5 L，即清洗机所能容纳的最大容量（图2C). 
		注：3D打印机供应商建议使用婴儿油溶解类蜡质支撑材料的残留物。</li>
		<li>将牺牲图案放入数字超声波清洗机中，并开启清洗机电源（图2C确保牺牲图案完全浸没在油中。</li>
		<li>将牺牲图案浸入65℃的油中以去除支撑材料的残留物 &#778;C &#160;40 分钟（图2C).</li>
		<li>如果支撑材料已完全去除，将牺牲图案从清洗设备中取出。</li>
		<li>将牺牲图案在室温（约20℃）下用风扇吹干 &#778;C） &#160;(图2C). 
		注意：牺牲图案表面的油完全干燥约需2小时。若表面不发黏，则认为牺牲图案已完全干燥。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 铸造模具的制备
<ol>
	<li>图案组装
	<ol>
		<li>将橡胶垫圈连接到牺牲图案（带浇注系统的八面体桁架）上，并将其放置于高度为6.35 cm、直径为6.35 cm的圆柱形坩埚底部（图2D). 
		注意：为每种金属（Al 和 Cu 合金）的铸造各准备两个烧瓶。</li>
		<li>仔细检查带有牺牲图案的橡胶垫圈是否已完全附着在烧瓶底部。</li>
		<li>用胶带缠绕烧瓶，以防止下一节将要描述的铸造粉-水混合物从烧瓶中泄漏。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>熔模铸造型壳制备
	<ol>
		<li>准备型壳粉料（CaSO₄）4, &#961; = 1019 kg/m389 g，即 87.16 ml。使用天平称量铸模粉。 
		注：型壳粉末的物理性质如表所示 表1.</li>
		<li>将铸模粉倒入一个搅拌碗（1 L）中。</li>
		<li>将水（114 ml）倒入混合碗中。使用烧杯量取水的体积。</li>
		<li>将铸粉与水在容器中混合3分钟，充分搅拌直至铸粉-水混合物中无结块。否则，可能导致铸模表面质量不佳。按照图示工作流程进行操作，如图所示 图3.</li>
		<li>为去除混合物中的气泡，将容器置于真空室中抽真空90秒，直至肉眼无法观察到混合物中的气泡为止。图3).</li>
		<li>将混合物倒入装有牺牲图案和橡胶垫圈的烧瓶中（图2E).</li>
		<li>将烧瓶再次放入真空室中，持续90秒，以去除混合物中残留的气泡。 （图3）.</li>
		<li>将烧瓶内的混合物在室温下干燥至硬化图3). 
		注：通常情况下，混合物在室温下固化需要约 10 - 15 分钟。</li>
		<li>将烧瓶从混合物底部的橡胶垫圈处取下，此时混合物已经硬化图3）。该产品可称为石膏铸型。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>脱模烧除
	<ol>
		<li>在遵循加热和冷却程序的同时，设定炉内的焙烧时间（图4) 从 23 加热至 150 &#176;C at 2.1 &#778;℃/min； &#160;150 至 370 &#778;C &#160;3.7 时 &#778;℃/min &#160;370 至 480 &#778;C &#160;在 1.85 &#778;℃/min； &#160;480 至 730 &#778;C at 4.17 &#778;℃/min；730 &#778;C，1 小时；从 730 冷却至 480 &#778;C &#160;-4.17 &#778;℃/min。 
		注意：焙烧时间随坩埚大小而变化。本研究中，将焙烧时间设定为6小时。</li>
		<li>将石膏模具放入炉中（图2F).</li>
		<li>打开炉子，升高炉内温度以去除石膏模具内的牺牲图案。遵循以下温度条件： 图4. 
		注意：由于牺牲图案所用的材料为可紫外光固化的浇铸型丙烯酸塑料，属于热固性丙烯酸聚合物塑料，在炉中不会熔融流动，而是分解为气相。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>离心铸造 (图 2G)
	<ol>
		<li>使用转速计检测离心铸造机开启电源后其转臂是否以425 rpm的角速度旋转。</li>
		<li>准备两个可容纳150 g合金熔化的陶瓷坩埚。分别使用不同的坩埚熔化铝合金和铜合金，以避免相互污染。</li>
		<li>打开离心铸造机的电源。</li>
		<li>使用金属切割机将合金切割成10 - 20 mm长的碎片。准备足量的合金碎片，以完全填满模具型腔，其体积应与牺牲图案相同。 
		注：由于每种金属的密度不同，填满相同体积的模具型腔所需的金属质量也有所不同。</li>
		<li>穿戴阻燃衣物、手套和护目镜。准备一桶水（30&#160;L）在室温下。</li>
		<li>将石膏铸型从3.3节所述的炉中暂时取出，安装到离心铸造机的铸型托架中，并平衡离心铸造机的臂图5).</li>
		<li>将石膏模具重新放回炉中，预热至482 &#176;C&#160;铸型前</li>
		<li>将坩埚放入坩埚架中（图5).</li>
		<li>将切碎的合金放入坩埚中。</li>
		<li>打开与氧乙炔焊枪相连的氧气瓶阀门，并将瓶内压力维持在 96.5 kPa (14 psi)。</li>
		<li>用打火机点燃氧乙炔焊枪，并通过调节气体混合比例来控制火焰强度。 
		注意：使用氧乙炔焊枪时需谨慎。其火焰最高温度约为 1,200 &#176;C.</li>
		<li>用坩埚中的火炬熔化切碎的合金（铝合 金或铜合金），直至合金完全变为液态。</li>
		<li>用碳棒在坩埚中搅拌合金，直至切碎的合金完全熔化。</li>
		<li>将石膏模具放回坩埚旁边的铸型托架中，坩埚内含有熔融合金图5).</li>
		<li>关闭离心铸造机的盖子，使离心臂旋转，并至少等待 3 分钟。 
		注意：一旦铸造机的盖子关闭，离心铸造机即开始运行。离心臂以425 rpm的速度旋转，该速度对应于型腔内牺牲图案的入口速度vr = 8.03 m/sec28, 29 在 图5 其中入口速度通过离心铸造臂的角速度计算宏观粒子动力学得出28, 29.</li>
		<li>3分钟旋转结束后，关闭离心铸造机的电源。</li>
		<li>打开铸造机的盖子。</li>
		<li>使用坩埚钳将石膏模具从铸型夹具中取出。</li>
		<li>将铸型在室温下放置15 - 20分钟，直至熔融合金的颜色转变为固相时的原始颜色。</li>
		<li>使用坩埚钳将石膏模具浸入盛有水（30 L）的桶中，在室温下淬火约5分钟。确保淬火后石膏模具的温度接近室温。</li>
		<li>为获得铸型内的金属点阵结构，将铸型置于水中溶解。由石膏制成的铸型可轻易溶于水。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 八面体桁架金属最终产品的后处理
<ol>
	<li>打开喷砂机的电源。</li>
	<li>将八面体桁架金属放置在喷砂机内的平台上，并关闭机器门。</li>
	<li>戴上手套，握住喷砂枪。</li>
	<li>抓住金属产品的浇道部分，用喷砂枪对 lattice 金属内部喷砂 2 小时，以清除残留的石膏。 
	注意：喷砂机的压力自动固定在约 550 kPa。一旦启动喷砂机，压缩空气将自动从喷枪中喷出。</li>
	<li>持续运行喷砂机，同时用肉眼检查，直至八面体桁架金属内部的石膏残留物完全清除。 
	注意：清除石膏残留物无需显微标准，本研究不涉及此方面。由于八面体桁架为开孔结构，可通过目视穿透检查是否已彻底清除残留物。 
	注意：使用喷砂机时需格外小心，避免在高压（550 kPa）下损坏壁厚较薄（0.5 mm）的八面体桁架金属。</li>
	<li>若喷砂无法完全清除八面体桁架金属内部的石膏残留物，可采用其他后续处理方法；例如，超声波清洗或将产品浸泡在水中一天。</li>
	<li>若使用超声波清洗机，向其中加入 0.7 L 水，并将带有石膏残留的八面体桁架金属放入超声波清洗机中。
	<ol>
		<li>打开超声波清洗机的电源。</li>
		<li>设定运行条件；例如，70 °C 下运行 3 小时。</li>
		<li>运行结束后，将八面体桁架金属从超声波清洗机中取出。</li>
		<li>在室温下干燥八面体桁架金属，直至金属表面水分完全去除。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>作为另一种后续处理方法，可将八面体桁架金属浸泡在水中，使石膏残留物溶解。
	<ol>
		<li>将带有石膏残留的八面体桁架金属放入水中，并静置一天，使石膏与金属表面之间的结合力在水中减弱。</li>
		<li>将八面体桁架金属从水中取出。</li>
		<li>在室温下干燥八面体桁架金属，直至金属表面水分完全去除。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用锯子或其他合适工具，将填充在浇道系统部分型腔中的金属从产品上切除，获得尺寸为 25 mm × 25 mm × 25 mm 的最终八面体桁架金属，如图 1B所示。&#160;</li>
</ol>

<ol><li>Gibson, L. J., Ashby, M. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGibson%2C+LJ+%22Cellular+Solids-Structure+and+properties%22">Cellular Solids-Structure and properties</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (1997).</li>
<li>Schaedler, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultralight+Metallic+Microlattices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Science%22%5BJournal%5D)">Ultralight Metallic Microlattices.</a> J. Science. 334 (6058), 962-965 (2011).</li>
<li>Zheng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrastiff+Mechanical+Metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Science%22%5BJournal%5D)">Ultrastiff Mechanical Metamaterials.</a> J. Science. 334 (6190), 1373-1377 (2014).</li>
<li>Ju, J., Summers, J. D., Ziegert, J., Fadel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+Honeycombs+for+Modulus+and+Yield+Strain+in+Shear%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Eng.+Mater.+%26+Technol%22%5BJournal%5D)">Design of Honeycombs for Modulus and Yield Strain in Shear.</a> J. Eng. Mater. & Technol. 134 (1), 11-22 (2012).</li>
<li>Lee, J., Kim, K., Ju, J., Kim, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compliant+Cellular+Materials+with+Elliptical+Holes%3A+Materials+Design+with+Mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Transactions+of+the+ASME%3A+Eng.+Maters.+%26+Technol%22%5BJournal%5D)">Compliant Cellular Materials with Elliptical Holes: Materials Design with Mechanisms.</a> Transactions of the ASME: Eng. Maters. & Technol. 131 (1), 1-14 (2015).</li>
<li>Tan, H., Qu, S. Chap 6: Impact of Cellular Materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTan%2C+H+%22Cellular+and+Porous+Materials+in+Structures+and+Processes%22">Cellular and Porous Materials in Structures and Processes</a>. , CISM International Centre for Mechanical Science, Springer. (2010).</li>
<li>Phani, A. S., Woodhouse, J., Fleck, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+Propagation+in+Two-Dimensional+Periodic+Lattices%5BTitle%5D)+AND+%22Acoust.+Soc.+A%22%5BJournal%5D)">Wave Propagation in Two-Dimensional Periodic Lattices.</a> Acoust. Soc. A. 119 (4), 1995-2005 (2006).</li>
<li>Kumar, R. S., McDowell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Preliminary+Design+of+Rectangular+Linear+Cellular+Alloys+for+Maximum+Heat+Transfer%5BTitle%5D)+AND+%22AIAA%22%5BJournal%5D)">Rapid Preliminary Design of Rectangular Linear Cellular Alloys for Maximum Heat Transfer.</a> AIAA. 42 (8), 1652-1661 (2004).</li>
<li>Banhart, J., Weaire, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+Road+Again%3A+Metal+Foams+Find+Favor%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Today%22%5BJournal%5D)">On the Road Again: Metal Foams Find Favor.</a> Physics Today. 55 (7), 37-42 (2002).</li>
<li>Wadley, H. N. G., Fleck, N. A., Evans, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+Structural+Performance+of+Periodic+Cellular+Metal+Sandwich+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+and+Technol%22%5BJournal%5D)">Fabrication and Structural Performance of Periodic Cellular Metal Sandwich Structures.</a> Comp. Sci. and Technol. 63, 2331-2343 (2003).</li>
<li>Mori, L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deformation+and+Fracture+Modes+of+Sandwich+Structures+Subjected+to+Underwater+Impulsive+Loads%5BTitle%5D)+AND+%22Mech.+of+Mater.+%26+Struct%22%5BJournal%5D)">Deformation and Fracture Modes of Sandwich Structures Subjected to Underwater Impulsive Loads.</a> Mech. of Mater. & Struct. 2 (10), 1981-2006 (2007).</li>
<li>Queheillalt, D. T., Murty, Y., Wadley, H. N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+Properties+of+an+Extruded+Pyramidal+Lattice+Truss+Sandwich+Structure%5BTitle%5D)+AND+%22Scripta+Materialia%22%5BJournal%5D)">Mechanical Properties of an Extruded Pyramidal Lattice Truss Sandwich Structure.</a> Scripta Materialia. 58 (1), 76-79 (2008).</li>
<li>Queheillalt, D. T., Desphande, V. S., Wadley, H. N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Truss+Waviness+Effects+in+Cellular+Lattice+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Mech.+of+Mater.+%26+Struct%22%5BJournal%5D)">Truss Waviness Effects in Cellular Lattice Structures.</a> Mech. of Mater. & Struct. 2 (9), 1657-1675 (2007).</li>
<li>Mullen, L., Stamp, R. C., Brooks, W. K., Jones, E., Sutcliffe, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+Laser+Melting%3A+A+Regular+Unit+Cell+Approach+for+the+Manufacture+of+Porous%2C+Titanium%2C+Bone+In-Growth+Constructs%2C+Suitable+for+Orthopedic+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Mater.+Res.+Part+B%3A+Appl.+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Selective Laser Melting: A Regular Unit Cell Approach for the Manufacture of Porous, Titanium, Bone In-Growth Constructs, Suitable for Orthopedic Applications.</a> Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomaterials. 89, 325-334 (2009).</li>
<li>Murr, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next-Generation+Biomedical+Implants+using+Additive+Manufacturing+of+Complex%2C+Cellular+and+Functional+Mesh+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Phil.+Trans.+R.+Soc.+A%22%5BJournal%5D)">Next-Generation Biomedical Implants using Additive Manufacturing of Complex, Cellular and Functional Mesh Arrays.</a> Phil. Trans. R. Soc. A. 368, 1999-2032 (2011).</li>
<li>Murali, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Selective+Laser+Sintering+of+Iron-Graphite+Powder+Mixture%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Proc.+Technol%22%5BJournal%5D)">Direct Selective Laser Sintering of Iron-Graphite Powder Mixture.</a> Mater. Proc. Technol. 136, 179-185 (2003).</li>
<li>Lott, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+an+Optical+System+for+the+In-Situ+Process+Monitoring+of+Selective+Laser+Melting+%28SLM%29%5BTitle%5D)+AND+%22Ph.+P%22%5BJournal%5D)">Design of an Optical System for the In-Situ Process Monitoring of Selective Laser Melting (SLM).</a> Ph. P. 12, 683-690 (2011).</li>
<li>Song, B., Dong, S., Liu, Q., Liao, H., Coddet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacuum+Heat+Treatment+of+Iron+Parts+Produced+by+Selective+Laser+Melting%3A+Microstructure%2C+Residual+Stress%2C+and+Tensile+Behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Design%22%5BJournal%5D)">Vacuum Heat Treatment of Iron Parts Produced by Selective Laser Melting: Microstructure, Residual Stress, and Tensile Behavior.</a> Mater. Design. 54, 727-733 (2014).</li>
<li>Yadroitsev, I., Smurov, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Morphology+in+Selective+Laser+Melting+of+Metal+Powders%5BTitle%5D)+AND+%22Ph.+P%22%5BJournal%5D)">Surface Morphology in Selective Laser Melting of Metal Powders.</a> Ph. P. 12, 264-270 (2011).</li>
<li>Antonysamy, A. A., Meyer, J., Prangnell, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Build+Geometry+on+the+%CE%B2-grain+Structure+and+Texture+in+Additive+Manufacture+of+Ti-6Al-4V+by+Selective+Election+Beam+Melting%5BTitle%5D)+AND+%22J.+of+Mat.+Charact%22%5BJournal%5D)">Effect of Build Geometry on the β-grain Structure and Texture in Additive Manufacture of Ti-6Al-4V by Selective Election Beam Melting.</a> J. of Mat. Charact. 84, 153-168 (2013).</li>
<li>Ladani, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+and+Global+Mechanical+Behavior+and+Microstructure+of+Ti6Al4V+Parts+Built+Using+Electron+Beam+Melting+Technology%5BTitle%5D)+AND+%22J.+of+Metalllur.+%26+Mater.+Trans%22%5BJournal%5D)">Local and Global Mechanical Behavior and Microstructure of Ti6Al4V Parts Built Using Electron Beam Melting Technology.</a> J. of Metalllur. & Mater. Trans. 46, (2015).</li>
<li>Chiras, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Structural+Performance+of+Near-Optimized+Truss+Core+Panels%5BTitle%5D)+AND+%22Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">The Structural Performance of Near-Optimized Truss Core Panels.</a> Solids Struct. 39, 4093-4115 (2002).</li>
<li>Meisel, N. A., Williams, C. B., Druschitz, A. Lightweight Metal Celluar Structures via in Direct 3D Printing and Casting. Proceedings of the 24th Solid Freeform Fabrication Symposium. , Austin, TX. (2013).</li>
<li>Mun, J., Ju, J., Yun, B. -G., Chang, B. -M., Kim, D. -M. A Numerical Study of Molten Aluminum for Investment Casting of 3D Cellular Metals. Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , San Diego, CA. IMECE2013-62847 (2013).</li>
<li>Mun, J., Yun, B. -G., Ju, J., Chang, B. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indirect+Additive+Manufacturing+Based+Casting+of+a+Periodic+3D+Cellular+Metal+-+Flow+Simulation+of+Molten+Aluminum+Alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Manufact.+Process%22%5BJournal%5D)">Indirect Additive Manufacturing Based Casting of a Periodic 3D Cellular Metal - Flow Simulation of Molten Aluminum Alloy.</a> Manufact. Process. 17, 28-40 (2015).</li>
<li>Challapalli, A., Ju, J. Continuum Model for Effective Properties of Orthotropic Octet-Truss Lattice Materials. Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , Montreal, Canada. IMECE2014-38925 (2014).</li>
<li>Taylor, H. F., Flemings, M. C., Wulff, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTaylor%2C+HF+%22Foundry+Engineering%22">Foundry Engineering</a>. , John Wiley. (1959).</li>
<li>Mun, J., Ju, J., Thurman, J. Indirect Additive Manufacturing Based Casting (I AM Casting) of a Lattice Structure. Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , Montreal, Canada. IMECE2014-38055 (2014).</li>
<li>Mun, J., Ju, J., Thurman, J. Indirect Additive Manufacturing of a Copper Alloy Cubic Lattice Structure. Proceedings of the 25th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium. , Austin, TX. SFFS2014-55 (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volume+2+Properties+and+Selection%3A+Nonferrous+Alloys+and+Pure+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Metals+Handbook+Ninth+Edition%22%5BJournal%5D)">Volume 2 Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Pure Metals.</a> Metals Handbook Ninth Edition. , American Society for Metals. Metals Park, Ohio. (1979).</li>
<li>Romano, J., Ladani, L., Razmi, J., Sadowski, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+Distribution+and+Melt+Geometry+in+Laser+and+Electron-beam+Melting+Processes+-+A+Comparison+Among+Common+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+of+Additive+Manuf%22%5BJournal%5D)">Temperature Distribution and Melt Geometry in Laser and Electron-beam Melting Processes - A Comparison Among Common Materials.</a> J. of Additive Manuf. 8, 1-11 (2015).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

对于传统的金属铸造而言，保持熔融金属在型腔内的流动平滑且呈层流状态非常重要，应尽量避免湍流中常见的不规则和剧烈流动27。因此，合理设计浇注系统入口与离心臂旋转速度之间的匹配关系至关重要，以维持熔融金属在晶格型腔内流动的“层流”状态。
本研究中，该实验方案的关键步骤包括铸型粉与水的混合、牺牲图案的焙烧以及离心铸造过程。铸型粉与水的混合过程至关重要，因为石膏铸型的质量主要由该步骤决定，进而影响最终八面体桁架金属产品的成型完整程度。例如，若铸型粉与水的混合物过于粗糙，则表面粗糙度会升高，导致最终产品的表面光洁度较差。牺牲图案的焙烧过程同样对最终产品质量具有决定性作用，因为若牺牲图案未完全烧除，其残留物将导致铸造缺陷，如浇不足或金属渗透。最后一个关键步骤是离心铸造过程。为使液态金属充分填充具有复杂网状八面体桁架结构的铸型型腔，必须正确设置铸造参数。
如图所示 图6在相同的处理条件下 例如入口流速、熔融金属的入口温度、模具预热温度，铜合金在壁厚为0.5 mm的晶格...

多孔金属是由相互连接的固体杆或板构成的金属材料，具有包含孔隙的复杂微观结构1。其典型示例包括：i）随机结构的随机泡沫材料，以及 ii）周期性有序的二维（2D）蜂窝结构和三维（3D）晶格桁架结构。这类材料因其高比刚度和比强度1-3、高比韧性4-5、在冲击载荷下优异的能量吸收能力6、良好的隔音性能7，以及在散热器和热交换器设计方面的潜在应用8而受到广泛关注。特别是周期性有序的晶格结构，因其能够调控内部多孔网络的几何形态，有望实现更优越的性能设计。
由于其复杂的内部多孔网络结构，使用传统减材加工方法制造多孔金属十分困难。因此，研究人员开始探索其他多孔金属制备方法：通过在液态金属中形成气体，或混合金属粉末与发泡剂来制备结构随机的多孔金属9由于无法控制细胞拓扑结构，难以定制力学性能。另一种方法是探索周期性有序多孔金属的制造工艺：将金属薄板冲压成波纹状，再通过连接形成周期性结构10，连接带槽金属板11，挤出12，编织并灼烧金属丝以制造纺织品13尽管这些制造方法能够提供可重复的图案，但图案在平面方向上仍然存在局限性。为了实现三维图案的重复，研究人员开始采用增材制造（AM）技术； 例如选择性激光熔化（SLM）14，电子束熔融（EBM）15，以及直接金属激光烧结（DMLS）16尽管它们能够制造出三维有序的复杂晶格结构，但仍存在一些局限性：难以使用具有高热导率和高光学反射率的金属17，高热残余应力18，激光或电子束熔融过程中因“球化”现象导致的表面质量差 19各向异性特性20-21 由分层制造、晶粒的各向异性形成、粉末粒径、激光或电子束的功率及扫描速度共同作用导致的部件性能差异15，高能耗， 等等.
将聚合物基增材制造（AM）与金属铸造相结合，可能为制造点阵金属提供一种替代方法。这种方法可称为&#34;间接增材制造&#34;。间接增材制造有望解决上述金属直接增材制造中存在的技术难题。已有若干研究尝试通过结合聚合物3D打印与基于重力的铸造技术来制造点阵金属22-25；例如，将熔模铸造与熔融沉积成型（FDM）相结合以制备点阵合金22-25，或将砂型铸造与基于砂粉的增材制造相结合23。然而，基于重力的铸造仍存在技术挑战需要克服——当熔融金属接触到具有尖锐拐角的点阵结构铸型时，会突然凝固，导致浇不足和孔隙缺陷25-26。此外，点阵结构铸型相对较大的表面积也加剧了快速冷却，从而引起过早凝固25-26。
本研究提出了一种可克服晶格金属制造过程中成型缺陷的替代性间接增材制造方法——将金属离心铸造至由3D打印晶格牺牲性聚合物模型制成的晶格模具型腔中。我们采用基于数字光处理（DLP）的3D打印技术制备晶格结构的牺牲型模，随后进行铝基和铜基合金的离心铸造。本研究的目的是提供一种用于制造具有复杂形状和薄壁厚度的三维晶格金属的详细制备方案。该工艺的主要贡献在于，为晶格金属的制造提供了拓展材料选择范围的可能性，同时实现较低的制造成本。

<table><tbody><tr><td>电动离心铸造机</td><td>Rey 电动离心铸造机，Rey Industries Inc.</td><td></td><td>美国德克萨斯州达拉斯市雷伊工业有限公司（Rey industries, Inc.）制造，邮编 75220</td></tr><tr><td>石膏粉</td><td>Satin Cast 20，FindingKing Kerr</td><td>7960</td><td>石膏粉用于制备铸模混合物</td></tr><tr><td>Ployjet 3D 打印机</td><td>Projet HD3500 Plus，3D Systems</td><td></td><td>用于铸造的牺牲型模的聚合物基3D打印机。</td></tr><tr><td>型壳材料——可紫外光固化的可铸造丙烯酸塑料</td><td>VisiJet Procast，3D Systems</td><td></td><td>这是一种可在铸造前烧除的可铸造材料。</td></tr><tr><td>型芯材料—支撑材料</td><td>VijiJet S300，3D Systems</td><td></td><td>这是在型模组装前将被去除的支撑材料</td></tr><tr><td>古代青铜铸造晶粒</td><td>Rio Grande</td><td>706051</td><td>这种纯青铜不含锌。具有高流动性，熔化迅速，铸造表面光洁，且在强度与耐久性之间提供了良好平衡。其色泽温暖、呈深青铜色，带有浓郁的红色底调，合金易于形成良好的铜绿。&lt;br/&gt; 成分为90%铜加一定量的锡；属于CDA#90700类别。该晶粒以1 lb的包装出售。</td></tr><tr><td>铝圆线，1/8&quot;，1磅卷装，极软</td><td>Rio Grande</td><td>134700</td><td>轻质且坚固，铝线是一种经济且多功能的选择。其色泽不如银白亮，而是呈现出类似铂金的暖色调。仅可使用低温焊料（如 Stay-Brite）进行焊接，适用于脉冲电弧焊和激光焊。该优质铝线以1磅线轴包装。</td></tr><tr><td>计算机辅助设计软件（Pro-e）</td><td></td><td></td><td>该软件可用其他软件替代，例如 Auto CAD、Catia 等。</td></tr><tr><td>ProJet Finisher 1-A</td><td>3D Systems</td><td></td><td>该设备用于熔化支撑材料。</td></tr><tr><td>160 瓦 2.5 升 数字超声波清洗器，带定时器、加热器、清洗环及工具</td><td>芝加哥，电动，动力工具</td><td></td><td>85 盎司容量，五种清洗模式：90、180、280、380 和 480 秒，可加热或不加热清洗，LED 数字计时器，清晰视窗</td></tr><tr><td>扇形&amp;nbsp;</td><td>霍尼韦尔公司&amp;nbsp;</td><td>HT-800</td><td>120 V 交流电，60 Hz，0.85 A，TP</td></tr><tr><td>石蜡片用石蜡 - Modeler's Pink Wax Sheet, 3&quot; 由6&quot;，24-Ga.</td><td>Rio Grande</td><td>700075</td><td>蜡片具有柔韧性，可被切割或塑造成任意形状。&amp;rsquo;由于可直接在纸张上绘图或描图，因此非常适合设计；可根据哪种颜色更能清晰呈现设计效果来选择绿色或粉色。高制造标准确保了产品具有出色的均匀性和显著的成本优势。与市面上较小包装售价相同的情况下，大包装规格进一步提升了产品性价比。每8盎司包装内含约30张纸。</td></tr><tr><td>蜡棒用石蜡 - 模型师中红色浇口蜡，8号规格</td><td>Rio Grande</td><td>700741</td><td>一种比硬质蓝色蜡更柔软、柔韧的浇道蜡，适用于制作浇口和流道，燃烧后无残留，清理干净。</td></tr><tr><td>酒精灯</td><td>Rio Grande</td><td>700008</td><td>使用此灯加热蜡工工具或作为火焰抛光器。厚重的玻璃储液罐具有刻面侧壁，可倾斜以调节火焰角度。配备用于调节的螺钉，适用于7&quot; x 3/16&quot; 灯芯控制火焰高度。安全帽可熄灭火焰并防止燃料蒸发。为获得最佳火焰效果，请使用甲醇燃料。可提供替换灯芯。储液罐可容纳5盎司（150毫升）燃料。</td></tr><tr><td>蜡雕工具套装 - 软握把蜡雕刀，10 件套</td><td>Rio Grande</td><td>700329</td><td>该工具套装提供了卓越的切割与塑形技术。这十款高品质钢制蜡雕工具，每款均具有 5/16&quot; PVC 包覆手柄，可确保长时间工作时握持稳固舒适，所有工具均带有锋利边缘，适用于塑形和精细细节处理。可根据需要对每件工具进行 sharpen 或定制形状。这些工具具有卓越的强度，可提供优异的使用效果。本套工具配有带铰链、泡沫衬里的木盒。</td></tr><tr><td>橡胶混合碗，1又1/2夸脱</td><td>Rio Grande</td><td>702131</td><td>这种高弹性硫化橡胶碗易于握持，不会被刮刀刮伤，且易于清洁。</td></tr><tr><td>Pyrex烧杯，1,000 ml</td><td>Rio Grande</td><td>335040</td><td>适用于盛装和加热浴镀液，这款正品Pyrex玻璃烧杯坚固耐用。</td></tr><tr><td>Rio 高级不锈钢水瓶，2 - 1/2&quot; 直径</td><td>Rio Grande</td><td>70201514</td><td>这款实心的#304级不锈钢烧瓶具有耐腐蚀性，耐用且使用寿命长，可在极端温度下使用而不发生变形。</td></tr><tr><td>CAST/T 陶瓷铸造坩埚，450 g</td><td>Rio Grande</td><td>705047</td><td>专为 CAST/T 离心铸造机制作的这款坩埚，其底部设计为倾斜面，可滑入铸造机顶部的铰接支架中。该结构使坩埚与铸型环中心精确对齐，确保倾注过程无误差。</td></tr><tr><td>MyWeigh iBalance 300 数字天平</td><td>Rio Grande</td><td>116850</td><td>该量具用于测量将用于离心铸造的金属的型芯及浇注系统的重量。</td></tr><tr><td>橡胶底座 - CAST/T 烧瓶环基座</td><td>Rio Grande</td><td>705025</td><td>专为 CAST/T 离心铸造机设计的这款橡胶底座可适配所有 Table King 坩埚圈型号，确保在包埋过程中形成牢固且密封的环境。中心柱可适配两种蜡盘型号，实现完全的通用性。</td></tr><tr><td>苏格兰威士忌&amp;reg; 彩色电工胶带，1 7/8&quot; 20 码，蓝色</td><td>OfficeMax&amp;nbsp;</td><td>22353766</td><td>此胶带用于确保石膏-水混合物充分覆盖烧结模壳内部组装好的牺牲模型，使混合物高出模壳顶部一定余量</td></tr><tr><td>真空铸造机 - V.I.C. 12 台式实心与带孔铸模铸造机，配备 The Rio Assistant，110 伏特</td><td>Rio Grande</td><td>70511814</td><td>V.I.C. 12 铸造机集成了高效、高产的真空灌注与铸造所需的全部最新技术创新。该设备专为满足中等规模铸造作业的需求而设计，配备强大的 1/2 马力、5 cfm 真空泵，可实现有效的真空处理并获得优异的铸造效果。V.I.C. 12 可铸造小型或大型铸型，配备可容纳标准实心铸型（最大至 5）的适配器台&quot; × 7&quot; 高且配有橡胶脚垫以保持稳定。</td></tr><tr><td>用于烧除牺牲图案的炉具 - Rio Model 1000 带九段程序控制器的搪瓷窑炉</td><td>Rio Grande</td><td>703121</td><td>里约搪瓷窑炉配备三种预设的搪瓷烧制温度和六种可自定义温度。使用专属的里约控制器设定并维持烧制温度。适用于各类搪瓷工艺，包括高度较大的工件。炉膛空间充足，配有便捷锁扣门，开闭时不会震动搪瓷制品。同样适用于金属粘土、玻璃和陶瓷。镀锌钢外壳搭配高温绝缘耐火砖，确保外部保持低温。加热元件置于凹槽内加以保护。附带用户操作说明。</td></tr><tr><td>Smith Complete Little Torch 乙炔和氧气系统</td><td>Rio Grande</td><td>500030</td><td>获取焊焊和钎焊所需的所有设备，满足车间配置需求。使用 Little Torch 系统进行金的加工&lt;br/&gt; 或用于银焊、钎焊和铸造。轻松自信地完成各类焊接与熔融作业！该系统兼容所有适用于熔融、钎焊及大件焊接的 Little Torch 配件焊嘴，是每位珠宝匠的必备工具。</td></tr><tr><td>耐热安全围裙</td><td>Rio Grande</td><td>750160</td><td>特制围裙具有800 &amp;deg;F（427 &amp;deg;C）耐高温性。其反光表面可抵御高温金属飞溅，并有助于隔绝穿戴者与热源。</td></tr><tr><td>拉德诺耐热手套</td><td>Rio Grande</td><td>350050</td><td>这些柔韧且耐热的手套非常适合珐琅工艺项目，可让您牢固地握持甚至小型钳子。蓝色肩部分割皮手套由坚固的牛皮制成，内衬棉和泡沫材料，并带有加固的拇指护翼。</td></tr><tr><td>铂金焊料玻璃，#7</td><td>Rio Grande</td><td>113914</td><td>焊接铂金时保护您自己及您的员工。舒适型眼镜配备可调节耳托和52毫米红外绿聚碳酸酯#7镜片。#7镜片已获铂金协会（The Platinum Guild）批准。</td></tr><tr><td>经济型轻型坩埚钳</td><td>Rio Grande</td><td>704026</td><td>由弯曲钢制成，这些钳子用于夹持3-1/2英寸的烧瓶&quot; 直径为或小于。小角度凹口可夹持较小尺寸的烧瓶，而较大且圆润的轮廓区域则能牢固地固定较大尺寸的烧瓶。</td></tr><tr><td>分离筛桶</td><td>Rio Grande</td><td>201360</td><td>15&quot;直径，11-1/2&quot;-深</td></tr><tr><td>喷砂机 - Econoline - 101701CB-A - 独立式机柜 工作区宽度（英寸）：60 工作区深度（英寸）：48</td><td>MSC工业供应公司&amp;nbsp;</td><td>223818</td><td>直立式机柜；工作区宽度（英寸）：60；工作区深度（英寸）：48；工作区高度（英寸）：40；空气需求：12 CFM @ 80 psi；机柜总宽度（英寸）：65；机柜最大深度（英寸）：86</td></tr><tr><td>强生婴儿润肤油乳木果 &amp;和可可脂&amp;nbsp;</td><td>沃尔玛</td><td>260074132</td><td>这个婴儿&amp;nbsp; 使用数字超声波清洗器和油去除可铸造牺牲模具中支撑材料的残留物。</td></tr><tr><td>德国 4&quot; 锯架和锯片套装</td><td>Rio Grande</td><td>110112</td><td>质量上乘的德国制造锯架是我们最受欢迎的锯架，此锯架附带一套瑞欧（Rio）德国锯条样品包！可调节锯架可让您实现所需的锯条张力。喉深为102 mm（4英寸）&quot;锯片背部呈圆弧形，便于切割曲线和角落，由硬化回火钢制成。</td></tr></tbody></table>

使用离心铸造间接制备薄壁晶格金属

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

制造三维晶格金属的一种典型方法是直接金属增材制造（AM）工艺，例如选择性激光熔融（SLM）和电子束熔融（EBM）。尽管该方法具备潜在的加工能力，但直接增材制造仍存在若干缺点，如成本高、最终产品表面光洁度差、材料选择受限、热应力高以及零件的各向异性。我们提出一种成本效益较高的三维晶格金属制造方法。本研究的目的是提供一种用于制造具有复杂形状和薄壁厚度的三维晶格金属的详细制备方案； 例如由铝铜合金制成的八面体桁架，单胞长度为5 mm，胞壁厚度为0.5 mm。整体实验流程分为八个步骤：（a）牺牲图案的3D打印；（b）支撑材料的熔出；（c）支撑材料残留物的清除；（d）图案组装；（e）包埋；（f）牺牲图案的烧除；（g）离心铸造；（h）最终产品的后处理。所提出的间接增材制造技术有望用于制造超轻质点阵金属材料。 例如.，采用铝合金的晶格结构。通过间接增材制造技术观察八面体桁架金属的最终产品，可以看出，工艺参数应根据材料和晶格几何形状进行适当控制。

根据方案部分所述的间接增材制造方法，采用铝和铜合金制造了八面体桁架金属，如图1所示。整个铸造过程总结于图2中。该过程包括八个步骤：(a) 可溶性模型打印，(b) 支撑材料熔除，(c) 支撑材料残留物清除，(d) 模型组装，(e) 包埋，(f) 可溶性模型焙烧去除，(g) 离心铸造，以及 (h) 后处理。为确保包埋料与水的混合物中无结块，进行了包埋料混合操作，如图3所示。焙烧过程持续6小时，以完全熔除可溶性模型，如图4所示，随后进行离心铸造过程（图2G和图5）。图6展示了采用铝和铜合金制成的八面体桁架金属的最终产品。结果显示，熔融铝合金完全填充了整个晶格模具型腔，无浇不足缺陷。而相比之下，熔融铜合金在金属液注入初期于入口处出现提前凝固，存在铸造缺陷。
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本文概述了一种结合聚合物3D打印与离心铸造的间接增材制造方法，用于制造具有5 mm单胞长度和0.5 mm壁厚的三维八面体桁架金属（铝和铜合金）。

制造三维晶格金属的典型方法之一是直接金属增材制造（AM）工艺，例如选择性激光熔化（SLM）……

本视频的总体目标是演示通过离心铸造将熔融金属填充至细胞微腔中以制备晶格金属的过程。该方法有助于回答一些关键问题，例如：工艺参数、熔融金属的材料特性以及晶格模具型腔的几何形状如何与快速微铸造中的流动和凝固过程相关联。该技术补充了直接3D打印大量金属的方法，在晶格金属制造中拓展了材料选择范围，丰富了晶格金属设计空间中的材料选项。今天，我将与博士生 Jiwon Mun 一起演示该实验流程。首先，使用计算机辅助设计软件绘制带有浇注系统的八面体桁架结构的牺牲图案。这种集成了浇注系统的八面体桁架结构在铸造过程中会被熔化。 使用 CAD 软件记录牺牲图案的体积，以计算所需的金属质量。打印丙烯酸模型后，进行铸造过程，具体步骤详见文本方案。下一步是熔出支撑材料。随后，进一步去除支撑材料的残留物。然后进行模型组装。组装完成后，进行包埋混合处理。务必去除铸圈用水混合物中的所有结块。接下来是焙烧过程。首先，根据加热和冷却程序设定炉温的时间。对于这种尺寸的铸型，烧结过程需要六小时。现在打开炉子并开始执行烧结程序。在烧结过程中，可熔模将熔化并分解为气体。现在，继续进行接下来两个部分所述的浇铸过程。开始之前，确保离心浇铸机的臂以 425 RPM 的角速度旋转。使用转速计确定达到该速度所需设置。选择一个陶瓷坩埚用于熔化每种合金。使用金属切割器将合金切成10毫米至20毫米的碎片。每种合金大约准备150克，本实验中使用的合金为铝和铜。现在，称取晶格设计所需的每种合金的精确质量。必须用熔融合金精确地将模具型腔完全填满。接着，准备一桶室温的水。30 升已足够。接下来，穿上阻燃服，并戴上手套和护目镜。现在，将石膏模具暂时从炉中取出。将其放入离心铸造机的烧瓶托架中，并平衡离心机的臂。然后，将石膏铸型重新放回炉内，启动加热装置，将温度升至482摄氏度。同时，将坩埚放入坩埚架中，并将剪碎的合金材料装入坩埚内。接下来，设置乙炔焊枪。打开连接的氧气瓶阀门，并将气体压力维持在约 96.5 千帕（kPa）或 14 PSI。然后，小心点燃焊枪，并通过调节气体压力来控制火焰强度。务必小心。火焰温度可高达 1,200 摄氏度。现在，将坩埚中的切碎合金小心加热至完全熔化。使用碳棒搅拌合金，并用焊枪火焰的中性部分将其熔化。金属的充分熔化至关重要，因为如果金属温度过低，将无法完全填充整个模具；而如果温度过高，增加的孔隙率会导致结构问题。现在，将预热好的石膏模具从炉中取出，放入坩埚旁的铸圈托架臂中，坩埚内含有熔融合金。关闭机器盖子，使托架臂旋转至少三分钟。当盖子关闭后，机器将自动开始旋转。约 420 转/分钟可在铸型型腔内产生 8.03 米/秒的入口流速，该数值由宏观粒子动力学和角速度计算得出。三分钟后，关闭离心铸造机电源。然后打开盖子，使用钳子将石膏铸型从法兰支架中取出。将模具在室温下冷却15至20分钟，直至合金的颜色恢复至其固相状态的颜色。然后，使用坩埚钳将石膏模具浸入水桶中淬火约五分钟。当模具接近室温时，即完成彻底淬火。现在，为了获得模具内的晶格金属，只需将模具溶解在水中即可。Jibsen 模具将在两分钟内迅速溶解。此后可进行后处理操作，例如喷砂清洗，具体步骤详见文本方案。务必使用所述的喷砂压力，因为模具较为脆弱，尤其是壁厚较薄的铝制八面体桁架。根据方案部分所述的间接增材制造方法，采用铝和铜合金制造了八面体桁架金属结构。脱脂过程持续六小时，以熔除牺牲型模。离心铸造完成后，最终产品为由铝合金和铜合金制成的八面体桁架金属。熔融的铝合金完全填充了整个晶格模具型腔，未出现浇不足缺陷。而熔融的铜合金则在熔融金属注入初期于入口处发生提前凝固，导致出现铸造缺陷。观看本视频后，您应能充分理解工艺参数对熔融金属填充多孔微腔过程的影响，以及如何利用离心铸造间接制备点阵金属。该技术问世后，通过结合聚合物3D打印与离心铸造，为点阵金属领域的研究人员开辟了间接制造的新途径。

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金属-陶瓷组分的熔融丝材制造（FFF）

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