Fabbricazione indiretta di Lattice metalli con sezioni sottili Utilizzando Fusione centrifuga

Sommario

Un metodo indiretto fabbricazione additivo combinando una stampa 3D di polimeri con una colata centrifuga è delineato per fabbricazione metalli reticolari 3D ottetto (Al e Cu leghe) di lunghezza cella unitaria di 5 mm con uno spessore di 0,5 mm.

Abstract

Uno dei metodi tipici per la fabbricazione di metalli reticolo 3D è il processo di fabbricazione di metallo diretta additivo (AM) come Selective Laser Melting (SLM) e fusione Electron Beam (EBM). Nonostante la sua capacità di elaborazione potenziale, il metodo AM diretta ha diversi svantaggi quali costo elevato, scarsa finitura superficiale dei prodotti finali, limitazione nella scelta dei materiali, elevati stress termici, e proprietà anisotrope di parti. Noi proponiamo un metodo conveniente per la produzione di metalli reticolo 3D. L'obiettivo di questo studio è fornire un protocollo dettagliato sulla fabbricazione di metalli reticolari 3D di forma complessa e spessore di parete sottile, ad esempio, capriata ottetto fatti di Al e Cu leghe aventi lunghezza cella unitaria di 5 mm e spessore della parete cellulare di 0,5 mm. Una procedura sperimentale complessiva è divisa in otto sezioni: (a) stampa 3D dei modelli sacrificali (b) scioglie su materiali di supporto (c) rimozione di residui di materiale di supporto (d) assembl reticoloy (e) gli investimenti (f), burn-out dei modelli sacrificali (g) colata centrifuga (h) post-trasformazione dei prodotti finali. La tecnica AM indiretta suggerito fornisce il potenziale per la produzione di metalli reticolo ultra-leggero,. Ad esempio, strutture a traliccio con leghe di Al. Risulta che i parametri di processo devono essere adeguatamente controllati seconda dei materiali e della geometria reticolare, osservando i prodotti finali di metalli ottetto travatura dalla tecnica AM indiretta.

Introduzione

Metalli cellulari sono i metalli costituiti da una rete interconnessa di puntoni solidi o piastre e hanno complessi micro-architetture con vuoti ^1. Gli esempi includono sia i) schiume stocastici strutturati in modo casuale e ii) periodicamente ordinato bidimensionali () favi 2D e tridimensionali (3D strutture reticolari) reticolari. Hanno ricevuto attenzione a causa della loro elevata rigidità specifica e resistenza ^1-3 e alta resilienza specifica ^4-5, eccellente assorbimento di energia all'impatto ^di caricamento ^6, isolamento acustico ^7, possibile progettazione di dissipatori di calore e scambiato....

Protocollo

1. Progettazione di Experiment

1. Disegnare un modello sacrificale (a struttura reticolare ottetto con un sistema di canale di colata) utilizzando il software progettazione assistita da computer (CAD) come mostrato in Figura 1 e salvare il modello CAD come formato STL.
   Nota: Il modello sacrificale è un modello integrato della struttura reticolare ottetto con un sistema materozza che verrà poi fusa per colata. Poiché il modello sacrificale comprende sia la struttura reticolare ottetto e il sistema materozza, non esattamente rappresenta l'ottetto traliccio stesso. Viene fornito un file STL del modello sacrificale. Registrare il volum....

Risultati

Utilizzando la fabbricazione additiva indiretta descritta nella sezione del protocollo, Al e Cu leghe sono stati usati per metalli fabbricazione ottetto reticolari, come mostrato in Figura 1 La tecnica di fusione intera è riassunto in Figura 2 La procedura consiste di otto sezioni:.. (A) sacrificale modello di stampa (b) di fusione di materiale di supporto (c) rimozione di residui di materiale di supporto (d) gruppo di modello (e) investimenti (f) burn-o.......

Discussione

Per colata di metallo convenzionale, è importante mantenere il flusso del metallo fuso FLUIDITÀ in 'laminare' nella cavità dello stampo e piuttosto evitare un flusso irregolare e agitata generalmente osservata in flusso turbolento ^27. Pertanto, è importante progettare correttamente l'ingresso del sistema materozza associato alla velocità di rotazione di un braccio di centrifugazione per mantenere il flusso di metallo fuso all'interno della cavità dello stampo lattice 'laminare'.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Macchina di colata centrifuga motorizzata	Rey Macchina di colata centrifuga motorizzata, Rey Industries Inc.		Prodotto negli Stati Uniti da Rey industries, Inc. Dallas, TX 75220
Polvere di gesso	Satin Cast 20, FindingKing Kerr	7960	La polvere di gesso viene utilizzata per realizzare la miscela di investimento
Stampante 3D Ployjet	Projet HD3500 Plus, 3D Systems		Questa stampante 3D a base di polimeri per stampare il modello sacrificale per la fusione.
Materiali della cartuccia - Plastica acrilica UV polimerizzabile e calcinabile	VisiJet Procast, 3D Systems		Si tratta di materiale calcinabile che verrà bruciato prima della fusione
Materiali della cartuccia - materiale di supporto	VijiJet S300, 3D Systems		Si tratta di materiale di supporto che verrà rimosso prima dell'assemblaggio del modello
Grani di colata in bronzo antico	Rio Grande	706051	Questo vero grano di bronzo non contiene zinco. Altamente fluido, si scioglie rapidamente, lancia in modo pulito e offre un buon equilibrio tra resistenza e durata. Il colore caldo e bronzo intenso ha ricche sfumature rosse e la lega assume una buona patina. La composizione è 90% di rame con una quantità di stagno; rientra nella categoria CDA#90700. Questo grano è venduto in confezioni da 1 libbra.
Filo tondo in alluminio, bobina da 1/8", 1 libbra, Dead Soft	Rio Grande	134700	Leggero e resistente, il filo di alluminio è una scelta economica e versatile. Non così bianco come l'argento, l'alluminio offre un tono più caldo molto simile a quello del platino. Saldare SOLO con saldature a bassa temperatura come Stay-Brite; Adatto sia per la saldatura ad arco pulsato che per la saldatura laser. Questo filo di alluminio di qualità è confezionato in bobine da 1 libbra.
Software di progettazione assistita da computer (Pro-e)			Questo software può essere sostituito con altri come Auto CAD, Catia e così via.
ProJet Finisher 1-A	3D Systems		Questa macchina viene utilizzata per fondere il materiale di supporto.
Pulitore digitale ad ultrasuoni da 160 Watt 2,5 litri con timer Anelli riscaldanti Strumenti	Chicago, elettrico, utensili		Capacità di 85 once, cinque cicli di pulizia: 90, 180, 280, 380 e 480 secondi, pulire con o senza calore, timer digitale a LED di facile lettura, finestra di visione chiara
Ventola	Honeywell Inc.	HT-800	120 V A.C., 60 Hz., 0,85 A. TP
Cera di paraffina per foglio cerato - Foglio cerato rosa da modellista, 3" per 6", 24-Ga.	per fogli	di 700075 Rio Grande	è flessibile e può essere tagliata o modellata in qualsiasi forma. Esso' è ideale per la progettazione poiché è possibile disegnare o tracciare direttamente sul foglio; Scegli il verde o il rosa a seconda di quale mostrerà meglio i tuoi disegni. Gli elevati standard di produzione garantiscono un'eccezionale uniformità e un notevole risparmio sui prezzi. Il valore è accresciuto da quantità di confezioni maggiori allo stesso prezzo delle confezioni più piccole disponibili altrove. Ogni confezione da 8 once contiene circa 30 fogli.
Cera di paraffina per bastoncino di cera - Cera di colata rossa media per modellisti, 8-Ga	Rio Grande	700741	Una cera di colata flessibile e più morbida rispetto al blu solido. Ottimo per formare cancelli e canali di colata e brucia in modo pulito senza residui.
Lampada ad alcool	Rio Grande	700008	Utilizzare questa lampada per riscaldare gli strumenti per la lavorazione della cera o come lucidatrice a fiamma. Il pesante serbatoio in vetro ha i lati sfaccettati per consentirne l'inclinazione per l'angolazione della fiamma. Una regolazione a vite per lo stoppino da 7" x 3/16" controlla l'altezza della fiamma. Un tappo di sicurezza spegne la fiamma e impedisce l'evaporazione del carburante. Per la migliore fiamma, utilizzare carburante con alcol metilico. Stoppini di ricambio disponibili. Il serbatoio contiene 5 once (150 ml) di carburante.
Set di strumenti per intagliare la cera - Intagliatori di cera Soft Grip, set di 10	700329 Rio Grande		Questo set in scatola offre il meglio della tecnologia di taglio e modellatura. Ognuno di questi dieci strumenti per intagliare la cera in acciaio di alta qualità è dotato di un'impugnatura rivestita in PVC da 5/16" che garantisce una presa sicura e confortevole durante ore di lavoro e tutti hanno bordi affilati per modellare e dettagliare finemente. Affila o personalizza ogni strumento in base alle tue esigenze. Questi utensili forniscono un'eccezionale resistenza dell'utensile e forniscono risultati eccellenti. Questo set viene fornito in una scatola di legno incernierata e rivestita in schiuma.
Ciotola in gomma, 1 - 1/2 qt.	Rio Grande	702131	Questa ciotola in gomma vulcanizzata altamente flessibile è facile da impugnare, non si rovina con una spatola e si pulisce con facilità.
Bicchiere in Pyrex, 1.000 ml	Rio Grande	335040	Ideale per contenere e riscaldare le soluzioni di placcatura del bagno, questo becher in vetro Pyrex originale è robusto e durevole.
Pallone in acciaio inossidabile Rio Premium, 2 - 1/2" Ø.	Rio Grande	70201514	Questo solido pallone in acciaio inossidabile di qualità #304 è resistente alla corrosione, durevole per una lunga durata e funziona a temperature estreme senza distorsioni.
Crogiolo per colata in ceramica CAST/T, 450 g	Rio Grande	705047	Realizzato esclusivamente per la macchina per colata centrifuga CAST/T, questo crogiolo è progettato con una base angolata che scorre nella staffa incernierata sulla parte superiore della macchina per colata. In questo modo il crogiolo è perfettamente allineato con il centro dell'anello del pallone per garantire un versamento senza errori.
MyWeigh iBalance 300 Bilancia Digitale	Rio Grande	116850	Questa bilancia viene utilizzata per misurare il peso del sistema sacrificale e di materozza per metallo che verrà utilizzato per la colata centrifuga.
Fondo in gomma - Base per anello per fiaschetta CAST/T	Rio Grande	705025	Realizzata appositamente per la macchina di colata centrifuga CAST/T, questa base in gomma si adatta a tutti gli stili di anelli per fiaschetta Table King, creando una tenuta sicura ed ermetica durante tutto il processo di investimento. Il montante centrale si adatta a entrambi gli stili di dischi di cera per una versatilità completa.
Scozzese® Nastro adesivo colorato, 1 7/8" x 20 yd., blu	OfficeMax	22353766	Questo nastro adesivo viene utilizzato per assicurarsi che la miscela gesso-acqua copra completamente il modello sacrificale assemblato all'interno del pallone, consentendo l'ingresso di materiale extra al di sopra dell'altezza del pallone
Macchina per colata sottovuoto - V.I.C. 12 Macchina per la colata di palloni solidi e perforati da tavolo con The Rio Assistant, 110-Volt	Rio Grande	70511814	La macchina di colata V.I.C. 12 offre tutte le più recenti innovazioni tecniche per un rivestimento e una colata sottovuoto efficienti e produttivi. Progettata per soddisfare le esigenze delle operazioni di colata di medie dimensioni, questa macchina include una potente pompa per vuoto da 1/2 hp, 5cfm per un aspirazione efficace e risultati di colata eccezionali. Il V.I.C. 12 fonde palloni piccoli o grandi. Include un tavolo adattatore che accetta palloni solidi standard fino a 5" x 7" di altezza ed è montato su piedini in gomma per una maggiore stabilità.
Forno per il modello sacrificale di combustione -Forno per smaltatura Rio modello 1000 con nove controller di programma	Rio Grande	703121	Il forno per smaltatura Rio è dotato di tre temperature di cottura preimpostate per gli smalti e sei che è possibile definire. Usa l'esclusivo controller Rio per impostare e mantenere le temperature di sparo. Perfetto per tutti i tipi di smaltatura, compresi i pezzi alti. Include un ampio spazio per la cottura e uno sportello facile da chiudere che non urta gli smalti durante l'apertura e la chiusura. Adatto anche per argilla metallica, vetro e ceramica. La cassa in acciaio zincato con mattoni refrattari isolanti per alte temperature li mantiene freschi. Elemento protetto in scanalatura ad incasso. Include istruzioni per l'utente.
Sistema completo di acetilene e ossigeno Smith Little Torch	Rio Grande	500030	Ottieni tutto ciò di cui hai bisogno per attrezzare la tua officina per la saldatura e la brasatura. Utilizza i sistemi Little Torch per applicazioni di saldatura, brasatura e fusione di oro o argento. Completa ogni lavoro di saldatura e fusione con sicurezza e facilità! Questo sistema accetta tutte le punte degli accessori Little Torch per lavori di fusione, brasatura e saldatura di grandi dimensioni ed è un punto fermo per ogni gioielliere.
Grembiule di sicurezza resistente al calore	Rio Grande	750160	Il grembiule appositamente progettato ha un 800 ° F (427 ° C) resistenza alla temperatura. La sua finitura riflettente respinge gli schizzi di metallo caldo e aiuta a isolare chi lo indossa dal calore.
Guanti resistenti al calore Radnor	Rio Grande	350050	Questi guanti flessibili e resistenti al calore sono ideali per i progetti di smaltatura, consentendo di afferrare saldamente anche le pinze più piccole. I guanti blu in pelle spaccata sulle spalle sono realizzati in robusta pelle bovina e foderati in cotone e schiuma e hanno ali per il pollice rinforzate.
Occhiali per saldatura in platino, #7	Rio Grande	113914	Proteggi te stesso e i tuoi dipendenti durante la saldatura del platino. Gli occhiali comodi sono dotati di auricolari regolabili e lenti in policarbonato verde IR #7 da 52 mm. L'obiettivo #7 è approvato da The Platinum Guild.
Pinze per palloni per impieghi leggeri economici	Rio Grande	704026	Costruite in acciaio piegato, queste pinze sono progettate per gestire palloni di diametro 3-1/2" o inferiore. Le tacche ad angolo ridotto consentono di afferrare palloni di dimensioni più piccole e l'area del contorno più ampia e arrotondata trattiene saldamente i palloni più grandi.
Benna vaglio di separazione	Rio Grande	201360	15" di diametro, profonda 11-1/2"
- Econoline - 101701CB-A - Armadi autoportanti Larghezza di lavoro (pollici): 60 Profondità di lavoro (pollici): 48	MSC fornitura industriale Co.	223818	armadi ree-standing; Larghezza area di lavoro (pollici): 60; Profondità dell'area di lavoro (pollici): 48; Altezza dell'area di lavoro (pollici): 40; Fabbisogno d'aria: 12 CFM @ 80 psi; Larghezza totale dell'armadio (pollici): 65; Profondità massima dell'armadio (pollici): 86
Johnson's Baby Oil Karité & Burro di cacao	Wal-Mart	260074132	Questo olio per bambini viene utilizzato per rimuovere i residui del materiale di supporto per il modello sacrificale calcinabile utilizzando il pulitore digitale ad ultrasuoni.
Kit telaio per sega e lama per sega tedesca da 4"	Rio Grande	110112	I telai di qualità di fabbricazione tedesca sono i nostri telai per seghe più popolari e questo telaio include un pacchetto di campioni di lame per seghe tedesche Rio! Il telaio della sega regolabile consente di ottenere la tensione della lama desiderata. La profondità della gola è di 102 mm (4"). Le lame per seghe hanno il dorso arrotondato che facilita il taglio di curve e angoli e sono realizzate in acciaio temprato e temprato.

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