14 Mayıs 2016
Bir santrifüj döküm polimerlerin 3 boyutlu baskı birleştiren dolaylı katkı maddesi üretim yöntemi, 0.5 mm'lik bir duvar kalınlığına sahip 5 mm birim hücre uzunluğuna sahip olan imalat 3D sekizli kafes metaller (Al ve Cu alaşımları) için belirtilmiştir.
Bu videonun genel amacı, santrifüj döküm ile kafes metallerinin imalatı için hücresel bir mikro boşluğun erimiş metal ile doldurulması işlemini göstermektir. Bu mesaj, proses parametrelerinin, erimiş metalin malzeme özelliklerinin ve kafes kalıp boşluğunun geometrisinin hızlı mikro dökümde akış ve katılaşma ile nasıl ilişkilendirildiği gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu teknik, kafes metallerinin imalatında masif metallerin doğrudan 3D baskısını tamamlar ve kafes metallerinin tasarım alanındaki malzeme seçimini genişletir.
Bugün, doktora öğrencisi Jiwon Mun ile prosedürü göstereceğim. Hazırlık olarak, bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanarak bir ladin sistemi ile sekizli kafes yapının kurban desenini çizin. Bir ladin sistemi ile sekizli kafes yapının bu entegre modeli, döküm sırasında eritilir.
CAD yazılımını kullanarak, gerekli metal kütlesini hesaplamak için kurban deseninin hacmini kaydedin. Akrilik modeli yazdırdıktan sonra, metin protokolünde detaylandırılan döküm işlemine devam edin. Bir sonraki adım, destek malzemesinin erimesidir.
Bunu takiben, destek malzemesinin kalıntısı daha da uzaklaştırılır. Daha sonra desen monte edilir. Montajını takiben yatırım karıştırma işlemi gerçekleştirilir.
Yatırım suyu karışımındaki tüm topakları çıkardığınızdan emin olun. Sonraki, tükenmişlik sürecidir. Başlamak için, fırındaki süreyi ısıtma ve soğutma programına göre ayarlayın.
Bu büyüklükte bir şişe için tükenmişlik altı saat sürecektir. Şimdi fırını açın ve tükenmişlik programını başlatın. Tükenmişlik sırasında, kurban deseni erir ve bir gaza ayrışır.
Şimdi, sonraki iki bölümde açıklanan döküm işlemine devam edin. Başlamadan önce, santrifüj döküm makinesinin kolunun 425 RPM açısal hızla döndüğünden emin olun. Bir takometre kullanarak bu hız için gereken ayarı bulun.
Her alaşımı eritmek için bir seramik pota seçin. Metal bir kesici kullanarak alaşımları 10 milimetre ila 20 milimetrelik parçalar halinde doğrayın. Bu durumda alüminyum ve bakır olan her bir alaşımdan yaklaşık 150 gram doğrayın.
Şimdi, kafes tasarımı için gereken her bir alaşımın kesin kütlesini tartın. Desen boşluğu, erimiş alaşım ile tam olarak kapasiteye kadar doldurulmalıdır. Şimdi, oda sıcaklığında bir kova su hazırlayın.
30 litre yeterlidir. Ardından, alev geciktirici giysiler giyin ve eldiven ve gözlük takın. Şimdi alçı kalıbı geçici olarak fırından çıkarın.
Santrifüj döküm makinesinin şişe kızağına yerleştirin ve santrifüjün kolunu dengeleyin. Ardından alçı kalıbı tekrar fırına geri koyun ve makineyi 482 santigrat dereceye kadar ısıtmaya başlayın. Bu arada, potayı pota tutucusuna yerleştirin ve doğranmış alaşımı potaya yükleyin.
Ardından, asetilen meşalesini kurun. Bağlı oksijen tankının valfini açın ve gaz basıncını 96,5 kilopaskal veya 14 PSI yakınında tutun. Ardından, meşaleyi dikkatlice ateşleyin ve alevin yoğunluğunu gaz basıncı ile kontrol edin.
Çok dikkatli ol. Alev 1.200 santigrat dereceye kadar çıkar. Şimdi, doğranmış alaşımı tamamen sıvılaşana kadar potada dikkatlice eritin.
Alaşımı karıştırmak için bir karbon çubuk kullanın ve meşale alevinin nötr kısmı ile eritin. Metalin uygun şekilde erimesi çok önemlidir, çünkü metal çok soğuksa, tüm formu doldurmaz. Ancak, çok sıcaksa, artan gözeneklilik yapısal sorunlara neden olacaktır.
Şimdi, önceden ısıtılmış alçı kalıbı fırından alın ve erimiş alaşım ile potanın yanındaki şişe kızağı tutma koluna yükleyin. Makinenin kapağını kapatın ve kolun en az üç dakika dönmesine izin verin. Kapak kapatıldığında makine otomatik olarak dönmeye başlar.
Yaklaşık 420 RPM, makroskopik parçacık dinamiği ve açısal hız ile hesaplandığı gibi, kalıp boşluğunda saniyede 8.03 metrelik bir giriş hızı oluşturur. Üç dakika sonra, santrifüj döküm makinesine giden gücü kesin. Ardından kapağı açın ve maşa kullanarak alçı kalıbı şişe beşiğinden çıkarın.
Kalıbı oda sıcaklığında 15 ila 20 dakika, alaşımın rengi katı fazına dönene kadar soğumaya bırakın. Daha sonra maşa kullanarak su kovasındaki alçı kalıbı yaklaşık beş dakika söndürün. Küf oda sıcaklığına yaklaştığında tamamen söndürülür.
Şimdi, kalıbın içindeki kafes metalini elde etmek için kalıbı suda çözün. Jibsen kalıbı iki dakika içinde kolayca çözülür. Metin protokolünde açıklanan kumlama ile temizleme gibi son işlemler artık mümkündür.
Kalıplar, özellikle ince duvarlara sahip alüminyum sekizli kafes kiriş biraz kırılgan olduğundan, açıklanan kumlama basıncını kullandığınızdan emin olun. Protokol bölümünde açıklanan dolaylı eklemeli imalat kullanılarak, sekizli kafes metallerin imalatında alüminyum ve bakır alaşımları kullanılmıştır. Tükenmişlik süreci, kurban kalıbını eritmek için altı saat boyunca gerçekleştirildi.
Santrifüj döküm işleminden sonra nihai ürünler, alüminyum ve bakır alaşımları ile yapılan sekizli kafes metallerdi. Erimiş alüminyum alaşımı, yanlış çalışma olmadan tüm kafes kalıp boşluğunu tamamen doldurdu. Öte yandan, erimiş bakır alaşımının, girişte erimiş metal enjeksiyonunun erken aşamasında erken katılaşmanın neden olduğu bir döküm kusuruna sahip olduğu ortaya çıktı.
Bu videoyu izledikten sonra, proses parametrelerinin erimiş metalin hücresel mikro boşluğa doldurulması üzerindeki etkisini, santrifüj döküm kullanarak kafes metallerinin dolaylı imalatını yaparak iyi bir şekilde anlamalısınız. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, kafes metalleri alanındaki araştırmacıların, polimerlerin 3D baskısını santrifüj döküm ile birleştirerek dolaylı imalatı keşfetmelerinin yolunu açtı.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Bu makale, 3D oktet kafes metaller oluşturmak için polimerlerin 3D baskısını santrifüj döküm ile birleştiren dolaylı bir eklemeli imalat yöntemini özetlemektedir. Süreç, belirli boyutlarda alüminyum ve bakır alaşımlarının üretimine odaklanmaktadır.
Bu dolaylı ek imalat yaklaşımı, yüksek maliyet ve malzeme kısıtlamaları gibi doğrudan metal ek imalatın sınırlamalarını gidererek, karmaşık kafes metallerin maliyet etkin bir şekilde üretilmesini sağlar. 3 boyutlu yazdırılmış feda edilebilir kalıpları santrifüj döküm ile birleştiren bu yöntem, malzeme seçimini genişletir ve hafif yapıların hızlı prototiplemesini destekler. Malzeme keşfi iş akışlarında kafes geometrilerinin erken aşama değerlendirmesi için ölçeklenebilir bir yol sunar.
Bu yöntem, kafes metal prototiplerinin dijital tasarımı ile fiziksel doğrulaması arasında bir köprü kurarak, erken keşiften preklinik iş akışlarına kadar olan sürece uyum sağlar.