2016년 5월 14일
원심 주조와 중합체의 3 차원 인쇄를 불러 간접 첨가제의 제조 방법은 0.5 mm의 벽 두께 5mm의 단위 셀 길이를 갖는 제조 3 차원 옥 테트 트러스의 금속 (알루미늄 및 구리 합금)에 대해 설명한다.
이 비디오의 전반적인 목표는 원심 주조로 격자 금속을 제조하기 위해 세포 미세 공동을 용융 금속으로 채우는 과정을 보여주는 것입니다. 이 메시지는 공정 매개변수, 용융 금속의 재료 특성 및 격자 금형 캐비티의 형상이 고속 마이크로 주조의 흐름 및 응고와 어떻게 상관 관계가 있는지와 같은 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술은 격자 금속 제조에서 대량의 금속을 직접 3D 프린팅으로 보완하고 격자 금속의 설계 공간에서 재료 선택을 확장합니다.
오늘은 박사과정 학생인 문지원과 함께 시연을 해보려고 합니다. 준비 과정에서 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어를 사용하여 스프루 시스템으로 옥텟 트러스 구조의 희생 패턴을 그립니다. 스프루 시스템이 있는 옥텟 트러스 구조의 이 통합 패턴은 주조 중에 용융됩니다.
CAD 소프트웨어를 사용하여 희생 패턴의 부피를 기록하여 필요한 금속 질량을 계산합니다. 아크릴 모델을 인쇄 한 후 텍스트 프로토콜에 자세히 설명 된 주조 과정을 진행하십시오. 다음 단계는 지지체 재료의 용융입니다.
이에 따라, 지지체 물질의 잔류물이 더 제거된다. 그런 다음 패턴이 조립됩니다. 조립 후 매몰 혼합 공정이 수행됩니다.
매몰수 혼합물의 모든 덩어리를 제거하십시오. 다음은 번아웃 과정입니다. 시작하려면 가열 및 냉각 일정에 따라 퍼니스의 시간을 설정하십시오.
이 크기의 플라스크의 경우 연소에 6시간이 걸립니다. 이제 퍼니스를 켜고 번아웃 일정을 시작하십시오. 연소 중에 희생 패턴은 녹아서 가스로 해리됩니다.
이제 다음 두 섹션에 설명된 캐스팅 프로세스를 계속합니다. 시작하기 전에 원심 주조기의 암이 425RPM의 각속도로 회전하는지 확인하십시오. 타코미터를 사용하여 이 속도에 필요한 설정을 찾습니다.
각 합금을 용융할 세라믹 도가니를 선택합니다. 금속 절단기를 사용하여 합금을 10mm에서 20mm 조각으로 자릅니다. 각 합금을 약 150g씩 자릅니다(이 경우 알루미늄과 구리).
이제 격자 설계에 필요한 각 합금의 정확한 질량을 측정하십시오. 패턴 캐비티는 용융 합금으로 용량까지 정확하게 채워져야 합니다. 이제 실온에서 물 한 양동이를 준비하십시오.
30리터면 충분합니다. 다음으로 난연성 옷을 입고 장갑과 고글을 착용합니다. 이제 석고 틀을 용광로에서 임시로 꺼내십시오.
원심 주조기의 플라스크 크래들에 놓고 원심분리기의 암의 균형을 맞춥니다. 그런 다음 석고 주형을 용광로에 다시 넣고 기계를 섭씨 482도까지 가열하기 시작합니다. 한편, 도가니를 도가니 홀더에 놓고 다진 합금을 도가니에 넣습니다.
다음으로 아세틸렌 토치를 설정합니다. 연결된 산소 탱크의 밸브를 열고 가스 압력을 96.5킬로파스칼 또는 14PSI 부근으로 유지합니다. 그런 다음 조심스럽게 토치를 점화하고 가스 압력으로 화염의 강도를 조절합니다.
매우 조심하십시오. 불꽃은 섭씨 1, 200도까지 올라갑니다. 이제 다진 합금을 도가니에서 완전히 액화될 때까지 조심스럽게 녹입니다.
탄소 막대를 사용하여 합금을 저어주고 토치 불꽃의 중립 부분으로 녹입니다. 금속이 너무 차가우면 전체 형태를 채우지 못하기 때문에 금속을 적절하게 용융하는 것이 중요합니다. 그러나 너무 뜨거우면 다공성 증가로 인해 구조적 문제가 발생할 수 있습니다.
이제 용광로에서 예열된 석고 주형을 가져와 용융 합금이 있는 도가니 옆의 암을 고정하는 플라스크 크래들에 로드합니다. 기계의 덮개를 닫고 최소 3분 동안 팔을 회전시키십시오. 덮개가 닫히면 기계가 자동으로 회전하기 시작합니다.
약 420RPM은 거시적 입자 역학과 각속도에 의해 계산된 대로 초당 8.03미터의 금형 캐비티에서 입구 속도를 생성합니다. 3분 후 원심 주조기의 전원을 차단합니다. 그런 다음 덮개를 열고 집게를 사용하여 플라스크 크래들에서 석고 몰드를 제거합니다.
금형을 실온에서 15-20분 동안 냉각시켜 합금의 색이 고체상의 색으로 돌아갈 때까지 기다립니다. 그런 다음 집게를 사용하여 물통의 석고 곰팡이를 약 5 분 동안 담금질합니다. 곰팡이가 실온에 가까워지면 완전히 담금질됩니다.
이제 금형 내부의 격자 금속을 얻으려면 금형을 물에 녹이기만 하면 됩니다. Jibsen 금형은 2분 이내에 쉽게 용해됩니다. 이제 샌드 블라스팅에 의한 청소와 같은 후처리가 가능하며, 이는 텍스트 프로토콜에 설명되어 있습니다.
금형이 다소 깨지기 쉽기 때문에 설명된 샌드 블라스팅 압력, 특히 얇은 벽을 가진 알루미늄 옥텟 트러스를 사용하십시오. 프로토콜 섹션에 설명된 간접 적층 제조를 사용하여 알루미늄 및 구리 합금을 사용하여 옥텟 트러스 금속을 제조했습니다. 희생 제물의 패턴을 녹이기 위해 6시간 동안 소진 과정을 수행했습니다.
원심 주조 공정 후 최종 제품은 알루미늄과 구리 합금으로 만든 옥텟 트러스 금속이었습니다. 용융된 알루미늄 합금은 실수 없이 전체 격자 금형 캐비티를 완전히 채웠습니다. 반면에, 용융 구리 합금은 흡입구에서 용융 금속을 주입하는 초기 단계에서 조기 응고로 인한 주조 결함이 있는 것으로 나타났습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 원심 주조를 사용하여 격자 금속을 간접 제작하여 용융 금속을 세포 미세 공동으로 채우는 데 대한 공정 매개변수의 영향을 잘 이해하게 될 것입니다. 개발 후, 이 기술은 격자 금속 분야의 연구자들이 폴리머의 3D 프린팅과 원심 주조를 결합하여 간접 제작을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
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이 기사는 폴리머의 3D 프린팅과 원심 주조를 결합하여 3D 옥텟 트러스 금속을 만드는 간접 적층 제조 방법을 설명합니다. 이 과정은 특정 치수의 알루미늄 및 구리 합금 제조에 중점을 둡니다.
This indirect additive manufacturing approach enables cost-effective production of complex lattice metals, addressing limitations of direct metal AM such as high cost and material constraints. By combining 3D-printed sacrificial patterns with centrifugal casting, the method expands material selection and supports rapid prototyping of lightweight structures. It provides a scalable pathway for early-stage evaluation of lattice geometries in materials discovery workflows.
The method fits within early discovery to preclinical workflows by providing a bridge between digital design and physical validation of lattice metal prototypes.