遠心鋳造を有するポリマーの3D印刷を組み合わせた間接的な添加剤の製造方法は、0.5mmの壁の厚さ5mmの単位セル長さを有する3次元オクテットトラス金属(AlとCuの合金)を製造するために概説されています。
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遠心鋳造を有するポリマーの3D印刷を組み合わせた間接的な添加剤の製造方法は、0.5mmの壁の厚さ5mmの単位セル長さを有する3次元オクテットトラス金属(AlとCuの合金)を製造するために概説されています。
3D格子金属を製造する典型的な方法の1つは、選択的レーザ溶融(SLM)及び電子ビーム(EBM)溶融として直接金属添加物の製造(AM)プロセスです。その潜在的な処理能力にもかかわらず、直接AM方式は、高コスト、最終製品の貧弱な表面仕上げ、制限材料選択において、高い熱応力、および部品の異方性の性質のようないくつかの欠点があります。我々は、3次元格子金属を製造するためのコスト効果的な方法を提案します。本研究の目的は、複雑な形状と薄い壁厚を有する3次元格子金属の製造に関する詳細なプロトコルを提供することである5mmの単位セル長さとセル壁の厚さを有するAlとCuの合金で作られ、例えば 、オクテットトラス0.5mmの。 (a)は犠牲パターンの3D印刷(b)は、支持材料の溶融アウト(C)支持材料の残留物の除去(d)のパターンassembl:全体的な実験手順は、8つのセクションに分割されY(e)の投資(f)は、最終製品の犠牲パターン(g)の遠心鋳造(h)の後処理のバーンアウト。提案した間接的なAM技術は、超軽量の格子金属を製造する可能性を提供する。 例えば 、格子構造をAl合金で。間接的なAM技術によりオクテットトラス金属の最終生成物を観察し、プロセスパラメータを適切な材料及び格子形状に応じて制御する必要があると思われます。
携帯金属が固体ストラットまたはプレートの相互接続されたネットワークで構成された金属であるとボイドとの複雑なマイクロアーキテクチャを有する1。例としては、I)ランダム構造確率フォームの両方を含む、およびii)周期的に2次元ハニカム三次元(3D)の格子トラス構造を命じました。彼らは、その高い比剛性と強度1-3と高い特定の弾力4-5、衝撃荷重6、防音7、熱放散と熱交換器8の可能な設計のための優れたエネルギー吸収に注目を集めています。特に、定期的に規則格子構造は、内部多孔性ネットワークの形状を制御する能力を有する優れた特性を設計する可能性を秘めています。
それらの複雑な内部多孔性ネットワークの形状には、従来のサブトラクティブmachininを用いた携帯金属を製造することは困難ですグラム。このように、研究者らは、細胞の金属を製造するための代替方法を探し始めている:液体金属中のガスを形成するか、発泡剤と金属粉末を混合確率的金属形態9を製造するために調べました。細胞のトポロジーの制御の欠如のため、機械的特性を調整することは困難です。また、定期的に注文した携帯金属の製造方法が模索された:周期構造10を作成するためにそれらを接合することにより、その後の波形形状に金属の薄いシートを打ち抜き、接合は繊維製品13を製造するために金属板11、押出12、織りや燃える金属フィラメントをスロット。これらの製造方法は、反復パターンを提供していても、パターンが依然として平面方向に制限されています。 3Dパターンの繰り返しを生成するための努力では、研究者は、添加剤製造(AM)を使用して開始し、 例えば 、選択的レーザ溶融(SLM)14、電子ビーム溶融(EBM) 15、およびダイレクトメタルレーザー焼結(DMLS)16。 3Dは、複雑な格子形状を注文製作する能力にもかかわらず、まだいくつかの制限が存在する:レーザー又は電子溶融中「ボーリング」現象と難易度の高い熱伝導性と高い光反射率17と金属を使用して、高い熱残留応力18、貧弱な表面仕上げを積層製造の複合効果による部品19、異方性20-21、粒子、粉末の大きさ、レーザまたは電子ビーム15のパワー及び走査速度、高いエネルギー消費などの異方性形成。
金属鋳造でポリマーベースのAMを組み合わせることで格子金属を製造する代替方法を提供することができます。一つは、この「間接AM」を呼び出すことができます。間接的なAMは、上記金属の直接AMの技術的問題を克服するための解決策を提供することができます。いくつかの努力がミリアンペアされていますデ22-25をキャストベースの重力を有するポリマーの3Dプリントを組み合わせた間接的なAMを使用して、格子の金属を製造する; 例えば 、熱溶解積層法(FDM)と組み合わせインベストメント鋳造法を砂の粉と合わせ格子合金22-25または砂型鋳造を製造するためにAM 23ベース。彼らは、格子構造の金型25から26の鋭い角を持つネットワーク構造を満たしたときに溶融金属の突然の凝固によって引き起こさ湯回り不良及び多孔性-重力系鋳造を克服するための技術的な課題を残っているように見えますが。格子構造の金型の比較的大きな表面積はまた、早期の凝固25-26に生じる、急激な冷却に寄与するように見えます。
3Dプリント格子犠牲ポリマーパターンによって作られた格子金型キャビティへの遠心鋳造 - 本研究では、格子金属の製造中湯回り不良を克服することができる代替間接AMを提案します。私たちは、デジタルを使います光処理(DLP)は、AlおよびCu合金の遠心鋳造に続いて格子構造犠牲パターンを構築するためのベースの3D印刷方法。本研究の目的は、複雑な形状と薄い壁厚を有する3次元格子金属の製造に関する詳細なプロトコルを提供することです。このプロセスの主な寄与は、格子金属を製造するための低コストで材料の選択範囲を拡張する機会を提供することです。
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実験1.計画
犠牲パターンの2製作
金型の3製作
オクテットトラス金属の最終製品の4ポスト処理
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プロトコルセクションで説明した間接的な添加剤の製造を使用して、Al及びCuの合金は、図1に示すように、製造オクテットトラス金属のために使用された全体の鋳造手順は図2に要約されている手順では、8つのセクションで構成されています。。(a)の犠牲支持材料の残留物のパターン印刷(b)は、支持材料の溶融アウト(c)の除去(D)パタンアセンブリ(E)投資(f)は犠牲パターン(G)のアウトバーン遠心鋳造、及び(h)の後処理。 図3に示すように、投資の混合プロセスは、投資-水混合物内に塊が存在しないことを確認するために行った。バーンアウトプロセスは、犠牲パターンを溶融するために6時間実施した。図に示すように遠心鋳造法( 図2Gおよび図5)に続いて4、。 図6Al及びCuの合金とオクテットトラス金属の最終製品を示しています...
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従来の金属鋳造のためには、金型キャビティの「層流」でスムーズかつ合理化溶融金属の流れを維持し、むしろ一般的に乱流27で観察された不規則な攪拌流を回避することが重要です。したがって、適切に格子モールドキャビティ「層状」内部の溶融金属の流れを維持するために遠心アームの回転速度に関連した湯口システムの注入口を設計することが重要です。
本研究では、プロトコルの重要なステップは、水、犠牲パターンのバーンアウトと投資粉末の混合、遠心鋳造法です。石膏鋳型の品質は、主に続いてオクテットトラス金属の最終製品の完成度に影響を与える、このプロセスによって制御されているため、水との投資粉末の混合過程が重要です。例えば、投資 - 水混合物が粗すぎる場合、表面roughnESSは、最終製品の貧弱な表面仕上げが得られ、高くなります。犠牲パターンのバーンアウトプロセスは、犠牲パターンが完全に切れていない場合、犠牲パターンの残基は、湯回り不良や金属浸透として鋳造欠陥の原因となるため、最終製品の品質を決定するためにも不可欠です。最後の重要なステップは、遠心鋳造法です。鋳造のための適切なセットアッ...
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著者らは開示するものは何もない。
この研究は、ノーステキサス大学の研究と経済開発のための副社長の研究開始グラント(RIG)(UNT)から支援を受けました。著者らはまた、部分的に、この研究を支援するためのKCIS株式会社に感謝します。本書の成功にUNTでPACCAR技術研究所からのサポートが大幅に高く評価されています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 電動遠心鋳造機 | レイ電動遠心鋳造機、レイインダストリーズ株式会社 | 米国でレイインダストリーズ社ダラス、テキサス州75220 | |
| 石膏パウダー | サテンキャスト20、FindingKing Kerr | 7960 | 石膏パウダーは、投資混合物 |
| Ployjet 3Dプリンタ | Projet HD3500プラス、3Dシステム | このポリマーベースの3Dプリンタは、鋳造のための犠牲パターンを印刷するために | |
| カートリッジ材料 - UV硬化型およびキャスタブルアクリルプラスチック | VisiJet Procast、3D Systems | これは、鋳造前に燃え尽きるキャスタブル材料です | |
| カートリッジ材料 - サポート材料 | VijiJet S300、3D Systems | これは、パターン組み立て前に除去されるサポート材料です | |
| 古代ブロンズ鋳造グレイン | リオグランデ | 706051 | この真のブロンズの穀物には亜鉛は含まれていません。流動性が高く、すぐに溶け、きれいにキャストでき、強度と耐久性のバランスが取れています。温かみのある深みのあるブロンズ色は、豊かな赤のアンダートーンを持ち、合金は良好な緑青を取ります. 組成は90%銅と少量の錫です。CDA#90700 カテゴリに適合します。この穀物は1ポンドのパッケージで販売されています。 |
| アルミ丸線、1/8インチ、1ポンドスプール、デッドソフト | リオグランデ | 134700 | 軽量で丈夫なアルミワイヤーは、経済的で汎用性の高い選択肢です。シルバーほど明るい白ではなく、アルミニウムはプラチナのような温かみのある色調を提供します。Stay-Briteなどの低温はんだでのみはんだ付けしてください。パルスアーク溶接とレーザー溶接の両方に適しています。この高品質のアルミニウムワイヤーは、1ポンドのスプールにパッケージされています。 |
| コンピュータ支援設計ソフトウェア(Pro-e) | このソフトウェアは、Auto CAD、Catiaなどの他のソフトウェアと置き換えることができます。 | ||
| ProJet フィニッシャー 1-A | 3D Systems | このマシンは、サポート材料を溶かすために使用されます。 | |
| 160ワット2.5リットルタイマーヒーターリング付きデジタル超音波クリーナー ツール | シカゴ、電気、電動工具 | 85オンス容量、5回のクリーニングサイクル:90、180、280、380、480秒、熱の有無にかかわらず清掃、読みやすいLEDデジタルタイマー、クリアビューウィンドウ | |
| ファン | ハネウェル社 | HT-800 | 120 V A.C.、60 Hz.、0.85 A. TP |
| パラフィンワックス用ワックスシート - モデラーズピンクワックスシート、3インチ×6インチ、24-Ga. | リオグランデ | 700075 | シートワックスは柔軟性があり、任意の形状に切断または成形できます。それ」は、シートに直接描画またはトレースできるため、設計に最適です。デザインを最もよく表す緑またはピンクを選択してください。高い製造基準により、優れた一貫性と大幅な価格節約が保証されます。他の場所で入手できる小さなパッケージと同じ価格で、より多くのパッケージ数量によって価値が向上します。各8オンスのパッケージには約30枚入っています。 |
| ワックススティック用パラフィンワックス - モデラーズミディアムレッドスプルーワックス、8-GA | リオグランデ | 700741 | しっかりしたブルーよりもしなやかで柔らかいスプルーワックス。ゲートやスプルーの形成に適しており、残留物がなくきれいに燃え尽きます。 |
| アルコールランプ | リオグランデ | 700008 | このランプを使用して、ワックス加工ツールを加熱したり、火炎研磨器として使用したりします。重いガラスの貯水池には、炎を傾けるために傾けることができるように、側面にファセットがあります。7インチ x 3/16インチの芯のネジ調整で、炎の高さを制御します。安全キャップが炎を消し、燃料の蒸発を防ぎます。最高の炎を得るには、メチルアルコール燃料を使用してください。交換用の芯が利用可能です。リザーバーには5オンス(150 ml)の燃料が保持されます。 |
| ワックスカービングツールセット - ソフトグリップワックスカーバー、リオ | グランデ | 700329 | このボックスセットは、最高のカッティングと成形技術を提供します。これらの10の高品質のスチールワックス彫刻ツールのそれぞれは、5/16インチのPVCカバー付きハンドルを備えており、何時間もの作業を通じて確実で快適なグリップを確保し、すべて成形と細かいディテールのための鋭いエッジを備えています。各ツールをニーズに合わせて研ぐか、カスタムシェイプします。これらのツールは、優れたツール強度を提供し、優れた結果を提供します。このセットは、ヒンジ付きの発泡スチロールで裏打ちされた木製の箱に入っています。 |
| ラバーミキシングボウル、1 - 1/2 Qt. | リオグランデ | 702131 | この非常に柔軟な加硫ゴム製のボウルは、握りやすく、へらで傷つけられることなく、簡単に掃除できます。 |
| パイレックスビーカー、1,000ml | リオグランデ | 335040 | バスメッキ溶液の保持と加熱に最適なこの本物のパイレックスガラスビーカーは、頑丈で耐久性があります。 |
| リオプレミアムステンレス鋼フラスコ、直径2 - 1/2インチ | リオグランデ | 70201514 | この頑丈な#304品質のステンレス鋼フラスコは、耐腐食性があり、長い耐用年数に耐え、極端な温度下でも歪みなく機能します。 |
| CAST/T セラミック鋳造るつぼ、450 g | リオグランデ | 705047 | CAST/T 遠心鋳造機専用に作られたこのるつぼは、鋳造機上部のヒンジ付きブラケットにスライドする角度付きベースで設計されています。これにより、るつぼがフラスコリングの中心と完全に整列し、エラーのない注ぎが可能になります。 |
| MyWeigh iBalance 300 デジタルスケール | リオグランデ | 116850 | このスケールは、遠心鋳造に使用される金属の犠牲およびスプルーシステムの重量を測定するために使用されます。 |
| ラバーボトム - CAST/T フラスコリングベース | リオグランデ | 705025 | CAST/T遠心鋳造機用に特別に作られたこのラバーベースは、すべてのテーブルキングフラスコリングスタイルに対応し、投資プロセス全体を通じて安全で気密性の高いシールを作成します。センターポストは、ワックスディスクスタイルのいずれかに適合し、完全な汎用性を実現します。 |
| スコッチ®カラーダクトテープ、1 7/8 "x 20ヤード、 | ブルーOfficeMax | 22353766 | このスコッチテープは、石膏と水の混合物がフラスコの高さより上の余分な材料を可能にすることにより、フラスコ内の組み立てられた犠牲パターンを完全に覆うことを確認するために使用されます |
| 真空鋳造機 - V.I.C. 12 卓上固体および穴あきフラスコ鋳造機 リオアシスタント、110ボルト | リオグランデ | 70511814 | V.I.C. 12鋳造機は、効率的で生産性の高い真空投資と鋳造のための最新の技術革新をすべて備えています。中規模の鋳造作業の要求を満たすように設計されたこのマシンには、強力な1/2馬力、5cfm真空ポンプが含まれており、効果的な真空引きと優れた鋳造結果を実現します。V.I.C. 12は、小型または大型のフラスコをキャストします。高さ5インチ x 7インチまでの標準的な固体フラスコを受け入れ、安定性のためにゴム製の脚に取り付けられたアダプターテーブルが含まれています。 |
| 焼損犠牲パターン用炉 -リオモデル1000エナメル窯、ナインプログラムコントローラー | 付き リオグランデ | 703121 | リオエナメル窯は、エナメルの焼成温度が3つと6つが定義できるのが特徴です。専用のRioコントローラーを使用して、発射温度を設定および維持します。背の高いピースを含むすべてのタイプのエナメルに最適です。焼成用の十分なスペースと、開閉時にエナメル質を傷つけないイージーラッチドアが含まれています。また、金属粘土、ガラス、セラミックにも適しています。高温断熱耐火レンガを備えた亜鉛メッキ鋼ケースは、それらを涼しく保ちます。埋め込まれた溝で保護された要素。ユーザーによる指示が含まれています。 |
| スミスコンプリートリトルトーチアセチレンと酸素システム | リオグランデ | 500030 | はんだ付けとろう付けのためにあなたの店を装備するために必要なすべてを手に入れましょう。リトルトーチシステムは、金 または銀のはんだ付け、ろう付け、鋳造の用途に使用します。すべてのはんだ付けと溶融作業を自信を持って簡単に完了します!このシステムは、溶融、ろう付け、および大規模なはんだ付け作業のためのすべてのリトルトーチアクセサリーのヒントを受け入れ、すべての宝石商の定番です。 |
| 耐熱性安全エプロン | リオグランデ | 750160 | エプロンは800 °を持っています。F(427度;C)耐熱性。その反射仕上げは、熱い金属の飛沫をはじき、着用者を熱から守るのに役立ちます。 |
| ラドナー耐熱手袋 | リオグランデ | 350050 | これらの柔軟性のある耐熱手袋は、エナメルプロジェクトに最適で、小さなトングでもしっかりと握ることができます。肩を割るブルーのレザーグローブは、丈夫な牛革で作られ、綿とフォームで裏打ちされ、親指の羽が補強されています。 |
| プラチナはんだ付けメガネ、#7 | グランデ | 113914 | プラチナをはんだ付けするときにあなた自身とあなたの従業員を保護してください。快適なメガネは、調整可能なイヤーピースと52mm IRグリーンポリカーボネート#7レンズを備えています。#7レンズはプラチナギルドに認定されています。 |
| エコノミー ライトデューティフラスコトング | リオグランデ | 704026 | 曲げ鋼製のこれらのトングは、直径3-1/2インチ以下のフラスコを扱うように設計されています。小角のノッチは小さなフラスコサイズをグリップし、大きく丸みを帯びた輪郭領域は大きなフラスコをしっかりと保持します。 |
| 分離スクリーンバケツ | リオグランデ | 201360 | 15 "-直径、11-1 / 2 "-深さ |
| サンドブラスター - エコノライン - 101701CB-A - 自立型キャビネット ワークスペース幅(インチ):60 ワークスペースの深さ(インチ):48 | MSC工業供給株式会社 | 223818 | リースタンディングキャビネット。ワークスペースの幅(インチ):60;ワークスペースの奥行き(インチ):48;ワークスペースの高さ(インチ):40;空気要件:12 CFM @ 80 psi;全体のキャビネット幅(インチ):65;最大キャビネットの深さ(インチ):86 |
| ジョンソンのベビーオイルシア&ココアバター | ウォルマート | 260074132 | この赤ちゃん オイルは、デジタル超音波洗浄機を使用してキャスタブル犠牲パターンのサポート材料の残留物を除去するために使用されます。 |
| ドイツの4インチ鋸フレームと鋸刃キット | リオグランデ | 110112 | 高品質のドイツ製フレームは、最も人気のある鋸フレームであり、このフレームにはリオドイツの鋸刃のサンプラーパックが含まれています!調整可能な鋸フレームにより、必要なブレードの張力を実現できます。スロートの深さは102mm(4インチ)です。鋸刃は、湾曲や角の切断を容易にする丸みを帯びた背面を備えており、硬化した強化鋼で作られています。 |
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