Name: indirect fabrication of lattice metals with thin sections using centrifugal casting
Uploaded: 2016-05-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting at JoVE.com

Bu çalışma, Kuzey Texas Üniversitesi&#39;nde Araştırma ve Ekonomik Kalkınma Başkan Yardımcısı Araştırma Başlatma Grant (Rig) (UNT) destek aldı. Yazarlar ayrıca kısmen bu çalışmayı desteklemek için kcis Co Ltd teşekkür ederim. Bu yayının başarısı için UNT de PACCAR Teknoloji Enstitüsü desteği büyük beğeni topluyor.

Deney 1. Planlama <ol><li> Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi bir kurban desen (bir yolluk sistemi ile sekizli kafes yapısı) bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanarak çizin ve bir STL dosya biçimi olarak CAD modeli kaydedin. Not: Kurban desen sonunda döküm için erimiş olacak bir yolluk sistemi ile sekizli kafes yapısının entegre bir kalıptır. Kurban desen sekizli kafes yapısı ve yolluk sistemi hem de içerdiğinden, tam olarak sekizli makas kendisi temsil etmez. Kurban desen bir STL dosyası sağlanır. metallerin kütlesini hesaplamak için kullanılacak CAD yazılımı tarafından sağlanan kurbanlık desen, miktarını kaydet. </li><li> model yazdırma 3D yazıcıya bağlı 3D baskı yazılımına kurbanlık desen çizim CAD açın. </li><li> 3D Yazıcı Balmumu yeterli UV / dökülebilir akrilik plastik ve bir destek malzemesi olduğundan emin olunyazıcı kartuşları. </li></ol> Kurban Pattern 2. Fabrikasyon <ol><li> Sekizli kafes yapısı ve 3D yazıcı (- C Şekil 2A) kullanarak yolluk sisteminden oluşan kurbanlık desen üretimi. Not: 2.1.3 süreçler - destekleyici malzemeler yaratmayan bir 3D yazıcı kullanıldığında 2.1.7 gerekli değildir. <ol><li> Kurbanlık desen (Şekil 2A) yazdırmak için 3D yazıcıya kurban desen STL dosya gönderme. </li><li> 2 saat (Şekil 2B) için - (70 ° 60) destek malzemesinin erime sıcaklığının üstünde bir fırın içinde gözden çıkarılabilir Desenin bir destek malzemesi üzerinden eritin. Not: destek malzemeyi çıkarmak için sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır. Aksi takdirde, kurbanlık desen zarar verebilir. Kurban desen Bu çalışmada yaklaşık 80 ° C&#39;de zarar görmesini başlar. Not: suppor erime sıcaklığıT malzemelerin farklı destek maddeleri de kullanılabilir 3D yazıcılar göre değişir. </li><li> 2.5 L bebe yağı yukarıya bir dijital ultrasonik temizleyici doldurun, temizleyici içerebileceği maksimum ses (Şekil 2C). Not: mum benzeri destek malzemesi kalıntı eritmek için bebek yağı kullanmak için 3D yazıcının tedarikçisi tarafından tavsiye edilmiştir. </li><li> Dijital ultrasonik temizleyici içine kurban desen koyun ve süpürge (Şekil 2C) açın. Kurban desen tamamen yağ içinde su altında olduğundan emin olun. </li><li> 40 dakika boyunca 65 ° C&#39;de (Şekil 2C) bir yağ halinde geçici kalıp daldırılarak destek malzemesinin kaldırma. </li><li> destek malzeme tamamen kaldırılırsa temizleyici kurban desen dışarı atın. </li><li> RT (~ 20 ° C) (Şekil 2C) bir fan ile kurbanlık desen kuru var. Not: Yaklaşık 2 saat sürerKurban desen yüzeyinde yağ kadar tamamen kurutulur. Yüzey yapışkan değilse kurbanlık desen tamamen kurutulmalıdır düşünün. </li></ol></li></ol> Kalıp 3. Fabrikasyon <ol><li> Desen Meclisi <ol><li> Gözden çıkarılabilir desen (döküm sistemi ile oktet kafes) ile kauçuk conta takın ve 6.35 sm bir yüksekliği ve 6.35 cm (Şekil 2B) bir çapa sahip bir silindir şeklinde şişenin altına yerleştirin. Not: Her metal döküm için iki şişeler hazırlayın; Al ve Cu alaşımları. </li><li> Çift kontrol kurbanlık deseni ile lastik conta tamamen şişenin dibine takılır. </li><li> kimin prosedür sonraki bölümde açıklanacaktır yatırım toz su karışımı, şişeden kaçak olmayabilir böylece kanal bant ile şişeyi sarın. </li></ol></li><li> Yatırım Kalıp Hazırlama <ol><li> Yatırım tozu hazırlayın (CaSO 4 </sUB&gt; ρ = 1019 kg / m3), 87.16 ml 89 g, bir. Yatırım tozu tartmak için bir ölçek kullanın. Not: Yatırım tozun fiziksel özellikleri Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> bir karıştırma kabına (1 L) içine yatırım tozu dökün. </li><li> karıştırma kabına su (114 ml) dökün. suyun hacmini ölçmek için bir beher kullanın. </li><li> 3 dakika boyunca kapta su ile yatırım tozu karıştırın. Yatırım toz-su karışımı içinde topak kalmayıncaya kadar iyice karıştırın. Aksi takdirde, yatırım kalıp zayıf yüzey kalitesine neden olabilir. Şekil 3 &#39;de gösterildiği gibi, iş akışı takip edin. </li><li> Hava kabarcıkları çıplak gözle (Şekil 3) ile birlikte karışım içinde görülemez kadar 90 saniye için bir vakum odası içinde kase, karışım içinde hava kabarcıkları yerleştirmek için. </li><li> Kurban desen ve kauçuk conta (Şekil 2E) gömme bir balon içine karışımı dökün. </li><li> flas yerleştirinkarışımı (Şekil 3) içindeki hava kabarcıklarının kalıntılarını çıkarmak için 90 sn için yeniden vakum odası içinde k. </li><li> Bu, oda sıcaklığına (Şekil 3) de sertleşinceye kadar şişe içindeki karışım kurutun. Not: Genellikle, yaklaşık 10 saniye sürer - karışımı oda sıcaklığında sertleştirilebilen için 15 dak. </li><li> Karışım (Şekil 3) sertleştikten sonra şişe içindeki karışım altındaki balon ve kauçuk conta çıkarın. Bu ürün alçı kalıp denebilir. </li></ol></li><li> Tükenmişlik <ol><li> 2.1 C / dk&#39;da 150 ° C 23 ile (Şekil 4), ısıtma ısıtma takip ve zamanlama soğutma sırasında ocakta bir burn-out zamanı ayarlayın; 3.7 C / dk 370 ° C ila 150; 1.85 C / dk 480 ° C ila 370; 4.17 C / dk 730 ° C ila 480; 1 saat süre ile 730 ° C; -4,17 C / dk 480 ° C ila 730 soğutma. Not: burn-out var zamanBir şişenin boyutu ler. Bu çalışmada, 6 saat kadar burn-out saati ayarlayın. </li><li> Bir fırın (Şekil 2F) sıva kalıp yerleştirin. </li><li> fırının açın ve alçı kalıp içinde kurbanlık desen kaldırmak için fırında sıcaklık artışı. Şekil 4 sıcaklık durumunu takip edin. Not: UV / dökülebilir akrilik plastik, geçici kalıp malzemeleri, ısı ile sertleşen bir akrilik polimer, plastik bir olduğu için, akmaz fakat fırın içinde bir gaz fazına ayrıştırılır. </li></ol></li><li> Savurma Döküm (Şekil 2G) <ol><li> savurma döküm makinenin kolu bir santrifüj döküm makinesinin gücü açtıktan sonra bir takometre kullanarak 425 rpm bir açısal hızda spin olmadığını kontrol edin. </li><li> 150 gr alaşım eritmek için tutabilir iki seramik pota hazırlayın. e ile kontamine olmaktan onları tutmak için Al ve Cu alaşımları için ayrı pota kullanınach diğer. </li><li> santrifüj döküm makinesinin gücünü açın. </li><li> uzunluğunda 20 mm - metal kesici kullanılarak, 10 parçalar halinde alaşımlar doğrayın. tam olan hacim kurbanlık desen aynı olmalıdır kalıp boşluğunu dolduracak kadar onları hazırlamak. Not: kalıp boşluğunun aynı hacimde doldurmak için gerekli metallerin ağırlığı her metal için yoğunluğu değişen düşünüyor değişir. </li><li> alev geciktirici bezleri ve eldiven ve gözlük takın. Oda sıcaklığında bir kova su (30 L) hazırlayın. </li><li> , Bölüm 3.3 geçici olarak fırından alçı kalıp alın şişeyi beşiği takın ve santrifüj döküm makinası (Şekil 5) kolunu dengelemek. </li><li> dökümden önce geri 482 ° C fırın ve ön ısıtma up alçı kalıp yerleştirin. </li><li> Pota tutucu (Şekil 5) Kroze yerleştirin. </li><li> potaya doğranmış alaşım koyun. </li><li> Bir oksijen vanasını açınTank, bir oksijen-asetilen ile bağlantılı 96.5 kPa (14 psi) tank içinde bir basınç seviyesini korumak. </li><li> bir çakmak ile oksijen-asetilen meşale tutuşturmak ve gazların karışımı ayarlayarak alev yoğunluğunu kontrol eder. Not: Oksijen-asetilen meşale kullanırken dikkatli olmak gerekir. hamlacın üst sıcaklık yaklaşık 1,200 ° C&#39;dir. </li><li> alaşım tamamen sıvı hale gelinceye kadar potada meşale ile kıyılmış alaşım (Al alaşımı veya Cu alaşımı) eritin. </li><li> doğranmış alaşım tamamen eriyene kadar bir karbon çubuğu ile pota alaşımı ilave edin. </li><li> Geri ileri erimiş alaşım (Şekil 5) içeren potaya şişesi beşiği alçı kalıp yerleştirin. </li><li> , Santrifüj döküm makinesinin kapağını kapatın santrifüj kol döndürmek izin vermedi ve 3 dakika boyunca en az bekleyin. Not: santrifüj döküm makinesi kısa sürede döküm makinesinin kapağı kapalı olarak çalışmaya başlar. santrifüj kolgözden çıkarılabilir Desenin kalıp boşluğu kısmındaki giriş hızına tekabül 425 rpm&#39;lik bir hızda dönen, v, r = 8.03 m / giriş hız açısal makroskopik partikül dinamikleri kullanılarak hesaplanır Şekil 5&#39;de sn 28, 29 santrifüj döküm hızı 29, 28 kol. </li><li> Kolun 3 dk dönme sonra santrifüj döküm makinesinin gücünü kapatın. </li><li> döküm makinesinin kapağını açın. </li><li> maşa kullanarak şişesi beşikten dışarı alçı kalıp atın. </li><li> erimiş alaşımın renk katı fazda orijinal birine dönene kadar 20 dakika - 15 RT&#39;de kalıp tutun. </li><li> maşa kullanılarak, yaklaşık 5 dakika boyunca oda sıcaklığında bir kova (30 L) içinde yerleştirilmiş su alçı söndürme. alçı kalıp sıcaklığı Sertleştirme sonrası RT yakın olduğundan emin olun. </li><li> kalıbın içinde örgü metal elde etmek için, çözülürsu içinde kalıp. alçı yapılmış kalıp suda kolayca çözünür. </li></ol></li></ol> Sekizli Kafes Metallerin Final Ürünleri İşleme 4. Mesaj <ol><li> Bir kumlama gücü açın. </li><li> Kumlama içinde platformda sekizli kafes metalleri yerleştirin ve makinenin kapağını kapatın. </li><li> eldiven giyin ve Kumlama tabanca kapmak. </li><li> metal ürünün yolluk kısmını tut ve 2 saat boyunca kumlama ile kafes metalden artık sıva dışarı üflemek. Not: kumlama yoğunluğu otomatik olarak 550 kPa yaklaşık sabitlenir. Kumlama işletilen sonra, daha sonra havalı tabancada otomatik olarak çıkar. </li><li> sekizli makası metalik içinde yatırım sıva kalıntısı tamamen çıplak gözle kontrol ederken kaldırılana kadar Kumlama yayınlanmaya devam. Not: alçı kalıntı kaldırılmasına mikroskobik kriter yoktur. Bu, bu çalışmanın kapsamı dışındadır. Tsıvı artığının da çıkarılması kolay çıplak gözle tespit edilir. sekizli makas açık hücre yapısı olduğundan, üzerinden görmek ve alçı kalıntı tamamen kaldırıldı olup olmadığını kontrol etmek mümkündür. Not: Dikkat yüksek basınçta (550 kPa) altında ince bir duvar kalınlığına (0.5 mm) bir sekizli kafes metal zarar vermeyecek kumlama için gereklidir. </li><li> Sekizli makası metalik içinde yatırım sıva kalıntısı tamamen kumlama ile kaldırılmaz ise, ek post işleme yöntemleri kullanmak; örneğin, bir ultrasonik temizlik veya ürün bırakarak suda bir gün için. </li><li> Ultrasonik temizleyici kullanılması durumunda, ultrasonik temizleyici içine 0.7 L su doldurun ve ultrasonik temizleyici sıva kalıntısı ile sekizli kafes metal yerleştirin. <ol><li> ultrasonik temizleyici gücü açın. </li><li> Örneğin, 70 ° C de 3 saat; işlem Durum ayarlayın. </li><li> bir zamanlar inci ultrasonik temizleyici dışarı sekizli kafes metal alıne operasyon sona erer. </li><li> metal yüzeyinde su kadar oda sıcaklığında sekizli kafes metal kurutun tamamen kaldırılır. </li></ol></li><li> Alternatif bir işleme sonrası yöntem olarak, suda sekizli kafes metal bırakın. Bu, su içinde çözülmüş olan sıvı bir tortu neden olur. <ol><li> Suda alçı kalıntı ile sekizli kafes metal yerleştirin ve yatırım sıva ve metal yüzey arasındaki bağ kuvveti su içinde zayıflatmak olur, böylece bir gün bekletin. </li><li> suyun dışında sekizli kafes metal atın. </li><li> metal yüzeyinde su kadar oda sıcaklığında sekizli kafes metal kurutun tamamen kaldırılır. </li></ol></li><li> Bir testere ya da diğer uygun araçlar kullanılarak, metal ürünün dışarı yolluk sistemi parçasının boşluğu doldurdu metal kesme ve Şekil 1B gösterildiği gibi, 25 mm x 25 mm x 25 mm boyutunda son sekizli kafes metal edinin. </li></ol>

<ol>
	<li>Gibson, L. J., Ashby, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cellular Solids-Structure and properties. , (1997).</li><li>Schaedler, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultralight+Metallic+Microlattices.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastiff+Mechanical+Metamaterials.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Honeycombs+for+Modulus+and+Yield+Strain+in+Shear.">Design of Honeycombs for Modulus and Yield Strain in Shear.</a> J. Eng. Mater. &amp; 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compliant+Cellular+Materials+with+Elliptical+Holes:+Materials+Design+with+Mechanisms.">Compliant Cellular Materials with Elliptical Holes: Materials Design with Mechanisms.</a> Transactions of the ASME: Eng. Maters. &amp; Technol. 131 (1), 1-14 (2015).</li><li>Tan, H., Qu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chap+6:+Impact+of+Cellular+Materials.">Chap 6: Impact of Cellular Materials.</a> Cellular and Porous Materials in Structures and Processes. , (2010).</li><li>Phani, A. S., Woodhouse, J., Fleck, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+Propagation+in+Two-Dimensional+Periodic+Lattices.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Preliminary+Design+of+Rectangular+Linear+Cellular+Alloys+for+Maximum+Heat+Transfer.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Road+Again:+Metal+Foams+Find+Favor.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+Structural+Performance+of+Periodic+Cellular+Metal+Sandwich+Structures.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformation+and+Fracture+Modes+of+Sandwich+Structures+Subjected+to+Underwater+Impulsive+Loads.">Deformation and Fracture Modes of Sandwich Structures Subjected to Underwater Impulsive Loads.</a> Mech. of Mater. &amp; 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Properties+of+an+Extruded+Pyramidal+Lattice+Truss+Sandwich+Structure.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Truss+Waviness+Effects+in+Cellular+Lattice+Structures.">Truss Waviness Effects in Cellular Lattice Structures.</a> Mech. of Mater. &amp; 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Laser+Melting:+A+Regular+Unit+Cell+Approach+for+the+Manufacture+of+Porous,+Titanium,+Bone+In-Growth+Constructs,+Suitable+for+Orthopedic+Applications.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next-Generation+Biomedical+Implants+using+Additive+Manufacturing+of+Complex,+Cellular+and+Functional+Mesh+Arrays.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Selective+Laser+Sintering+of+Iron-Graphite+Powder+Mixture.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+an+Optical+System+for+the+In-Situ+Process+Monitoring+of+Selective+Laser+Melting+(SLM).">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacuum+Heat+Treatment+of+Iron+Parts+Produced+by+Selective+Laser+Melting:+Microstructure,+Residual+Stress,+and+Tensile+Behavior.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Morphology+in+Selective+Laser+Melting+of+Metal+Powders.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Build+Geometry+on+the+&#946;-grain+Structure+and+Texture+in+Additive+Manufacture+of+Ti-6Al-4V+by+Selective+Election+Beam+Melting.">Effect of Build Geometry on the &#946;-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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+and+Global+Mechanical+Behavior+and+Microstructure+of+Ti6Al4V+Parts+Built+Using+Electron+Beam+Melting+Technology.">Local and Global Mechanical Behavior and Microstructure of Ti6Al4V Parts Built Using Electron Beam Melting Technology.</a> J. of Metalllur. &amp; Mater. Trans. 46, (2015).</li><li>Chiras, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Structural+Performance+of+Near-Optimized+Truss+Core+Panels.">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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lightweight+Metal+Celluar+Structures+via+in+Direct+3D+Printing+and+Casting.">Lightweight Metal Celluar Structures via in Direct 3D Printing and Casting.</a> Proceedings of the 24th Solid Freeform Fabrication Symposium. , (2013).</li><li>Mun, J., Ju, J., Yun, B. -. G., Chang, B. -. M., Kim, D. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Numerical+Study+of+Molten+Aluminum+for+Investment+Casting+of+3D+Cellular+Metals.">A Numerical Study of Molten Aluminum for Investment Casting of 3D Cellular Metals.</a> Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , (2013).</li><li>Mun, J., Yun, B. -. G., Ju, J., Chang, B. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indirect+Additive+Manufacturing+Based+Casting+of+a+Periodic+3D+Cellular+Metal+-+Flow+Simulation+of+Molten+Aluminum+Alloy.">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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuum+Model+for+Effective+Properties+of+Orthotropic+Octet-Truss+Lattice+Materials.">Continuum Model for Effective Properties of Orthotropic Octet-Truss Lattice Materials.</a> Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , (2014).</li><li>Taylor, H. F., Flemings, M. C., Wulff, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Foundry Engineering. , (1959).</li><li>Mun, J., Ju, J., Thurman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indirect+Additive+Manufacturing+Based+Casting+(I+AM+Casting)+of+a+Lattice+Structure.">Indirect Additive Manufacturing Based Casting (I AM Casting) of a Lattice Structure.</a> Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , (2014).</li><li>Mun, J., Ju, J., Thurman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indirect+Additive+Manufacturing+of+a+Copper+Alloy+Cubic+Lattice+Structure.">Indirect Additive Manufacturing of a Copper Alloy Cubic Lattice Structure.</a> Proceedings of the 25th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium. , (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+2+Properties+and+Selection:+Nonferrous+Alloys+and+Pure+Metals.">Volume 2 Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Pure Metals.</a> Metals Handbook Ninth Edition. , (1979).</li><li>Romano, J., Ladani, L., Razmi, J., Sadowski, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+Distribution+and+Melt+Geometry+in+Laser+and+Electron-beam+Melting+Processes+-+A+Comparison+Among+Common+Materials.">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>

The authors have nothing to disclose.

Geleneksel metal döküm için, pürüzsüz ve kalıp boşluğu içinde &#39;laminer&#39; de aerodinamik erimiş metalin akışını tutmak ve oldukça genellikle türbülanslı akış 27 gözlenen düzensiz ve ajite akışını önlemek için önemlidir. Duruma göre, uygun bir şekilde kafes kalıp boşluğu &#39;laminer&#39; içindeki erimiş metalin akışını sağlamak için bir santrifüj kolun dönüş hızı ile bağlantılı spru sisteminin giriş tasarımı önemlidir. ...

Hücresel metaller katı dikmeler veya plakaların bağlantılı bir ağ oluşur metaller ve 1 boşlukları ile karmaşık mikro-mimarisi var. Örnekler hem i) rastgele yapılandırılmış stokastik köpükleri ve dahil ii) periyodik olarak iki boyutlu (2D) petekler ve üç boyutlu (3D) kafes kafes yapıları emretti. Onlar nedeniyle yüksek spesifik sertlik ve kuvvet 1-3 ve yüksek spesifik esneklik 4-5, darbe yükleme 6, akustik yalıtım 7, ısı kırıcı yapılar ve ısı değiştirici 8 olası tasarım için mükemmel enerji emilimi dikkat aldık. Özellikle periyodik olarak sipariş kafes yapıları iç gözenekli ağ geometrisi kontrol etmek için bir yeteneği ile üstün özellikler mühendisi potansiyeline sahiptir. Onların kompleks, iç gözenekli ağ geometrisine, geleneksel eksiltici machinin kullanarak selüler metallerin imalatı zordurörn. Böyle araştırmacılar hücresel metaller imal etmek alternatif yöntemler aramaya başladılar gibi: Sıvı metal oluşturan gaz veya üfleme maddeleri ile metal tozu karıştırma stokastik metal formları 9 imalatı için incelenmiştir. Nedeniyle hücre topoloji üzerinde kontrol eksikliği nedeniyle, mekanik özelliklerini uyarlamak zordur. Alternatif olarak, periyodik olarak sipariş hücresel metaller için imalat yöntemleri araştırıldı: periyodik yapılar 10 oluşturmak için onlara katılarak, ardından bir oluklu şekle metalin ince yaprak damgalama, yapıştırma tekstil 13 imal metal levhalar 11, ekstrüzyon 12, dokuma ve yanan metal elyaflar yaptı. Bu üretim yöntemleri tekrarlanabilir kalıpları sunuyoruz olsa da, desenler hala düzlemsel yönde sınırlıdır. 3D model tekrarlama oluşturmak için bir çaba, araştırmacılar katkı imalat (AM) kullanmaya başladı; örneğin, Selektif Lazer Erime (SLM) 14, Elektron Işını Erime (EBM) <sup&gt; 15 ve Direct-Metal Lazer Sinterleme (DMLS) 16. Karmaşık kafes geometri sipariş 3D imal etme yeteneği rağmen, hala bazı sınırlamalar vardır vardır: zorluk lazer ya da elektron erime sırasında yüksek ısı iletkenliği ve yüksek optik yansıtma 17, yüksek termal artık gerilme 18 &#39;balling&#39; fenomeni ile zayıf yüzey ile metalleri kullanarak 19, anizotropik özellikleri katmanlı imalat, tahıllar, toz boyutu, güç ve lazer ya da elektron ışını 15, yüksek enerji tüketimi, vb tarama hızı anizotropik oluşumu kombine etkisinin sebep olduğu parçaları 20-21. Metal döküm ile polimer esaslı AM birleştiren kafes metalleri üretmek için alternatif bir yöntem sağlayabilir. Biri bu &quot;dolaylı AM&quot; çağırabilir. Dolaylı AM yukarıda belirtilen metallerin doğrudan AM teknik sorunların üstesinden gelmek için bir çözüm sağlayabilir. Çeşitli çabalar ma olmuşturBir kum tozu ile birlikte bir kafes alaşım 22-25 veya kum döküm imal etmek, örneğin erimiş birikim modelleme (FDM) ile kombine bir döküm; de dolaylı yerçekimi bazlı döküm 22-25 polimerlerin 3D baskı birleştirerek AM kullanarak kafes metalleri üretmek için AM 23 tabanlı. Onlar kafes yapısal kalıplar 25-26 keskin köşelere sahip ağ yapıları karşılaştıklarında erimiş metaller ani katılaşma neden Misrun ve gözeneklilik - yerçekimi bazlı döküm aşmak için bir teknik meydan kalır gibi görünüyor. Kafes yapı kalıpların nispeten geniş bir yüzey alanı da erken katılaşması 25-26 sonuçlanan ani soğutma katkıda bulunduğu görülmektedir. 3D baskılı kafes kurban polimer modeli tarafından yapılan bir kafes kalıp boşluğuna santrifüj döküm - Bu çalışmada, biz bir kafes metal imalat sırasında Misrun üstesinden gelebilir alternatif dolaylı AM öneriyoruz. Bir dijital kullanınIşık işleme (DSP) Al ve Cu alaşımlarının santrifüj döküm ardından kafes yapısal kurbanlık desen oluşturmak için tabanlı 3D baskı yöntemi. Bu çalışmanın amacı, kompleks bir şekle ve ince bir duvar kalınlığına sahip 3D örgü metal üretimi ile ilgili ayrıntılı bir protokol sunmaktır. Bu sürecin ana katkısı kafes metal üretimi için düşük üretim maliyeti ile malzeme seçimi genişletmek için bir fırsat vermektir.

<table><tbody><tr><td>Motorized centrifugal casting machine</td><td>Rey Motorized Centrifugal Casting Machine, Rey Industries Inc.</td><td></td><td>Made in U.S.A. by Rey industries, Inc. Dallas, TX 75220</td></tr><tr><td>Gypsum powder</td><td>Satin Cast 20, FindingKing Kerr</td><td>7960</td><td>Gypsum powder is used to make the investment mixture</td></tr><tr><td>Ployjet 3D printer</td><td>Projet HD3500 Plus, 3D Systems</td><td></td><td>This polymer based 3D printer to print out sacrificial pattern for casting.</td></tr><tr><td>Cartridge materials - UV curable and castable acrylic plastic</td><td>VisiJet Procast, 3D Systems</td><td></td><td>This is castable material that is going to be burn out before casting</td></tr><tr><td>Cartridge materials- support material</td><td>VijiJet S300, 3D Systems</td><td></td><td>This is support material that is going to be removed before pattern assemble</td></tr><tr><td>Ancient Bronze Casting Grain</td><td>Rio Grande</td><td>706051</td><td>This true bronze grain contains no zinc. Highly fluid, it melts quickly, casts cleanly and provides a good balance between strength and durability. The warm, deep-bronze color has rich red undertones, and the alloy takes a good patina.&lt;br/&gt; Composition is 90% copper with an amount of tin; fits into the CDA#90700 category. This grain is sold in 1 lb. packages.</td></tr><tr><td>Aluminum Round Wire, 1/8&quot;, 1-Lb. Spool, Dead Soft</td><td>Rio Grande</td><td>134700</td><td>Lightweight and strong, aluminum wire is an economical and versatile choice. Not as bright-white as silver, aluminum offers a warmer tone much like that of platinum. Solder ONLY with low-temp solders such as Stay-Brite; suitable for both pulse-arc and laser welding. This quality aluminum wire is packaged on 1 lb. spools.</td></tr><tr><td>Computer aided design software (Pro-e)</td><td></td><td></td><td>This software can be replaced with the others such as Auto CAD, Catia, and so on.</td></tr><tr><td>ProJet Finisher 1-A</td><td>3D Systems</td><td></td><td>This machine is used to melt the support material.</td></tr><tr><td>160 Watt 2.5 Liters Digital Ultrasonic Cleaner with Timer Heater Rings Tools</td><td>Chicago, Electric, Power Tools</td><td></td><td>85 oz. capacity, Five cleaning cycles: 90, 180, 280, 380 and 480 seconds, Clean with or without heat, Easy-to-read LED digital timer, Clear-view window</td></tr><tr><td>Fan&amp;nbsp;</td><td>Honeywell Inc.&amp;nbsp;</td><td>HT-800</td><td>120 V A.C., 60 Hz., 0.85 A. TP</td></tr><tr><td>Paraffin wax for wax sheet - Modeler&#039;s Pink Wax Sheet, 3&quot; by 6&quot;, 24-Ga.</td><td>Rio Grande</td><td>700075</td><td>Sheet wax is flexible and can be cut or formed into any shape. It&amp;rsquo;s ideal for designing since you can draw or trace directly onto the sheet; choose green or pink depending on which will best show your designs. High manufacturing standards ensure exceptional consistency and significant price savings. Value is enhanced by larger package quantities at the same price as the smaller packages available elsewhere. Each 8-oz. package contains approximately 30 sheets.</td></tr><tr><td>Paraffin wax for wax stick - Modeler&#039;s Medium Red Sprue Wax, 8-Ga</td><td>Rio Grande</td><td>700741</td><td>A pliable, softer sprue wax than the firm blue. Good for forming gates and sprues and burns out cleanly with no residue.</td></tr><tr><td>Alcohol Lamp</td><td>Rio Grande</td><td>700008</td><td>Use this lamp to heat wax-working tools or as a flame polisher. The heavy glass reservoir has faceted sides to allow it to be tipped for angling the flame. A screw adjustment for the 7&quot; x 3/16&quot; wick controls the height of the flame. A safety cap snuffs the flame and prevents fuel evaporation. For the best flame, use methyl alcohol fuel. Replacement wicks available. Reservoir holds 5 oz. (150 ml) of fuel.</td></tr><tr><td>Wax carving tool set - Soft Grip Wax Carvers, Set of 10</td><td>Rio Grande</td><td>700329</td><td>This boxed set offers the best in cutting and shaping technology. Each of these ten high-quality steel wax-carving tools features a 5/16&quot; PVC covered handle that ensures a sure, comfortable grip through hours of work and all have sharp edges for shaping and fine detailing. Sharpen or custom-shape each tool to fit your needs. These tools provide exceptional tool strength and deliver excellent results. This set comes in a hinged, foam-lined wood box.</td></tr><tr><td>Rubber Mixing Bowl, 1 - 1/2 Qt.</td><td>Rio Grande</td><td>702131</td><td>This highly-flexible vulcanized rubber bowl is easy to grip, will not be marred by a spatula and cleans with ease.</td></tr><tr><td>Pyrex Beaker, 1,000ml</td><td>Rio Grande</td><td>335040</td><td>Ideal for holding and heating bath plating solutions, this genuine Pyrex glass beaker is sturdy and durable.</td></tr><tr><td>Rio Premium Stainless Steel Flask, 2 - 1/2&quot; dia.</td><td>Rio Grande</td><td>70201514</td><td>This solid, #304-quality stainless steel flask is corrosion-resistant, durable for a long service life and performs under extreme temperature without distortion.</td></tr><tr><td>CAST/T Ceramic Casting Crucible, 450 g</td><td>Rio Grande</td><td>705047</td><td>Made exclusively for the CAST/T centrifugal casting machine, this crucible is designed with an angled base that slides into the hinged bracket on top of the casting machine. This brings the crucible into perfect alignment with the center of the flask ring to ensure an error-free pour.</td></tr><tr><td>MyWeigh iBalance 300 Digital Scale</td><td>Rio Grande</td><td>116850</td><td>This scale is used to measure the weight of the sacrificial and sprue system for metal which is going to be used for centrifugal casting.</td></tr><tr><td>Rubber bottom - CAST/T Flask Ring Base</td><td>Rio Grande</td><td>705025</td><td>Specially made for the CAST/T centrifugal casting machine, this rubber base accommodates all Table King flask ring styles, creating a secure, airtight seal throughout the investment process. The center post fits either of the wax disc styles for complete versatility.</td></tr><tr><td>Scotch&amp;reg; Colored Duct Tape, 1 7/8&quot; x 20 Yd., Blue</td><td>OfficeMax&amp;nbsp;</td><td>22353766</td><td>This scotch tape is used to make sure that the gypsum-water mixture fully covers the assembled sacrificial pattern inside the flask by allowing for extra material above the flask height</td></tr><tr><td>Vacuum casting machine - V.I.C. 12 Tabletop Solid- and Perforated-Flask Casting Machine with The Rio Assistant, 110-Volt</td><td>Rio Grande</td><td>70511814</td><td>The V.I.C. 12 casting machine offers all the latest technical innovations for efficient, productive vacuum investing and casting. Designed to meet the demands of medium-sized casting operations, this machine includes a powerful 1/2 hp, 5cfm vacuum pump for effective vacuuming and outstanding casting results. The V.I.C. 12 casts small or large flasks. Includes an adapter table that accepts standard solid flasks up to 5&quot; x 7&quot; high and is mounted on rubber feet for stability.</td></tr><tr><td>Furnace for burn out sacrificial pattern -Rio Model 1000 Enameling Kiln with Nine Program Controller</td><td>Rio Grande</td><td>703121</td><td>The Rio enameling kiln features three pre-set firing temperatures for enamels and six that you can define. Use the exclusive Rio controller to set and maintain firing temperatures. Perfect for all types of enameling, including tall pieces. Includes ample space for firing and an easy-latch door that will not jar your enamels when opening and closing. Also suitable for metal clay, glass and ceramics. Galvanized steel case with high-temperature insulating firebrick keeps them cool. Element protected in recessed groove. Includes user instructions.</td></tr><tr><td>Smith Complete Little Torch Acetylene and Oxygen System</td><td>Rio Grande</td><td>500030</td><td>Get everything you need to equip your shop for soldering and brazing. Use Little Torch systems for gold&lt;br/&gt; or silver soldering, brazing and casting applications. Complete every soldering and melting job with confidence and ease! This system accepts all Little Torch accessory tips for melting, brazing and large soldering jobs and is a staple for every jeweler.</td></tr><tr><td>Heat-Resistant Safety Apron</td><td>Rio Grande</td><td>750160</td><td>The specially designed apron has an 800 &amp;deg;F (427 &amp;deg;C) temperature resistance. Its reflective finish repels hot metal splashes and helps insulate the wearer from heat.</td></tr><tr><td>Radnor Heat-Resistant Gloves</td><td>Rio Grande</td><td>350050</td><td>These flexible, heat-resistant gloves are ideal for enameling projects, allowing you to grip even small tongs securely. Blue, shoulder-split leather gloves are made of tough cowhide and lined with cotton and foam, and have reinforced thumb wings.</td></tr><tr><td>Platinum Soldering Glasses, #7</td><td>Rio Grande</td><td>113914</td><td>Protect yourself and your employees when soldering platinum. Comfortable glasses feature adjustable earpieces and 52mm IR green polycarbonate #7 lenses. The #7 lens is approved by The Platinum Guild.</td></tr><tr><td>Economy Light-Duty Flask Tongs</td><td>Rio Grande</td><td>704026</td><td>Constructed of bent steel, these tongs are designed to handle flasks 3-1/2&quot; or less in diameter. The small-angle notches grip smaller flask sizes and the larger, rounded contour area securely holds larger flasks.</td></tr><tr><td>Separating Screen Bucket</td><td>Rio Grande</td><td>201360</td><td>15&quot;-diameter, 11-1/2&quot;-deep</td></tr><tr><td>Sand blaster - Econoline - 101701CB-A - Free-Standing Cabinets Workspace Width (Inch): 60 Workspace Depth (Inch): 48</td><td>MSC industrial supply Co.&amp;nbsp;</td><td>223818</td><td>Ree-Standing Cabinets; Workspace Width (Inch): 60; Workspace Depth (Inch): 48; Workspace Height (Inch): 40; Air Requirement: 12 CFM @ 80 psi; Overall Cabinet Width (Inch): 65; Maximum Cabinet Depth (Inch): 86</td></tr><tr><td>Johnson&#039;s Baby Oil Shea &amp;amp; Cocoa Butter&amp;nbsp;</td><td>Wal-Mart</td><td>260074132</td><td>This baby&amp;nbsp; oil is used for removing the residue of the support material for the castable sacrificial pattern using Digital Ultrasonic Cleaner.</td></tr><tr><td>German 4&quot; Saw Frame and Saw Blade Kit</td><td>Rio Grande</td><td>110112</td><td>Quality, German-made frames are our most popular saw frames, and this frame includes a sampler pack of Rio German saw blades! The adjustable saw frame allows you to achieve the blade tension you want. Throat depth is 102mm (4&quot;). Saw blades have rounded backs that make cutting curves and corners easy and are made from hardened, tempered steel.</td></tr></tbody></table>

indirect fabrication of lattice metals with thin sections using centrifugal casting

3D kafes metal üretimi için tipik yöntemlerden biri gibi Selektif Lazer Erime (SLM) ve Elektron Işını (EBM) Erime direkt metal katkı üretim (AM) işlemidir. potansiyel işleme kapasitesi olmasına rağmen, doğrudan AM yöntemi, yüksek bir maliyet son ürünlerin düşük yüzey arasında, bunlarla sınırlı malzeme seçimi, yüksek termal stres ve parça anizotropik özellikleri gibi çeşitli dezavantajları vardır. Biz 3D kafes metalleri üretmek için düşük maliyetli bir yöntem önerilmektedir. Örneğin sekizli kafes 5 mm bir birim hücre uzunluğa ve bir hücre duvarı kalınlığı olan Al ve Cu alaşımlarından yapılmış, bu çalışmanın amacı, kompleks bir şekle ve ince bir duvar kalınlığına sahip 3D örgü metal üretimi ile ilgili ayrıntılı bir protokol sunmaktır 0.5 mm. Genel olarak deney prosedürü, sekiz bölüme ayrılmıştır: geçici desen (a) 3D baskı, (b) destek malzemeleri (c) destek malzemeleri kalıntısının çıkarılması Çıkış eriyik (d) model assembly (e) Yatırım (f) nihai ürünler için kurban desenleri (g) santrifüj döküm (h) post-processing ve burn-out. Önerilen dolaylı AM tekniği ultra-hafif kafes metal üretimi potansiyeline sunar;. Örneğin, kafes yapılar, Al alaşımları ile. Süreç parametreleri düzgün dolaylı AM tekniği ile sekizli kafes metallerin nihai ürünleri gözlemleyerek, malzeme ve kafes geometrisine bağlı kontrol edilmelidir anlaşılmaktadır.

Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi, bir protokol bölümünde açıklanan dolaylı katkı üretim kullanarak, Al ve Cu alaşımları, imalat sekizli kafes metaller için kullanılan bütün döküm yöntemi Şekil 2&#39;de özetlenmiştir işlemi sekiz bölümden oluşur.:. (A) geçici destek malzemesi (c) destek malzemesi (d) model montaj (e) kurban desenleri (g) santrifüj döküm, ve (h) yatırım (f) burn-out kalıntısının çıkarılması desen ...

Watch this Scientific Journal Video about Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting at JoVE.com

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

Bir santrifüj döküm polimerlerin 3 boyutlu baskı birleştiren dolaylı katkı maddesi üretim yöntemi, 0.5 mm&#39;lik bir duvar kalınlığına sahip 5 mm birim hücre uzunluğuna sahip olan imalat 3D sekizli kafes metaller (Al ve Cu alaşımları) için belirtilmiştir.

Santrifüj Döküm kullanma İnce bölümler Örgü Metal Dolaylı Fabrikasyon

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

indirect-fabrication-lattice-metals-with-thin-sections-using

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Columns

SCIENTISTS IN ACTION

12.4K Görüntüleme.  University of North Texas.  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. 

Video: Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Mühendislik

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating metal patterns on a submicron scale requires a combination of nanofabrication tools and several material processing steps. For example, steps to create planar metal structures using ultraviolet photolithography and electron-beam lithography can include sample exposure, sample development, metal deposition, and metal liftoff. To create 3D metal structures, the sequence is repeated multiple times. The complexity and difficulty of stacking and aligning multiple layers limits practical implementations of 3D metal structuring using standard nanofabrication tools. Femtosecond-laser direct-writing has emerged as a pre-eminent technique for 3D nanofabrication.1,2 Femtosecond lasers are frequently used to create 3D patterns in polymers and glasses.3-7 However, 3D metal direct-writing remains a challenge. Here, we describe a method to fabricate silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm. The method enables the fabrication of patterns not feasible using other techniques, such as 3D arrays of disconnected silver voxels.8 Disconnected 3D metal patterns are useful for metamaterials where unit cells are not in contact with each other,9 such as coupled metal dot10,11or coupled metal rod12,13 resonators. Potential applications include negative index metamaterials, invisibility cloaks, and perfect lenses.
In femtosecond-laser direct-writing, the laser wavelength is chosen such that photons are not linearly absorbed in the target medium. When the laser pulse duration is compressed to the femtosecond time scale and the radiation is tightly focused inside the target, the extremely high intensity induces nonlinear absorption. Multiple photons are absorbed simultaneously to cause electronic transitions that lead to material modification within the focused region. Using this approach, one can form structures in the bulk of a material rather than on its surface.
Most work on 3D direct metal writing has focused on creating self-supported metal structures.14-16 The method described here yields sub-micrometer silver structures that do not need to be self-supported because they are embedded inside a matrix. A doped polymer matrix is prepared using a mixture of silver nitrate (AgNO3), polyvinylpyrrolidone (PVP) and water (H2O). Samples are then patterned by irradiation with an 11-MHz femtosecond laser producing 50-fs pulses. During irradiation, photoreduction of silver ions is induced through nonlinear absorption, creating an aggregate of silver nanoparticles in the focal region. Using this approach we create silver patterns embedded in a doped PVP matrix. Adding 3D translation of the sample extends the patterning to three dimensions.

Femtosecond-laser direct-writing is frequently used to create three-dimensional (3D) patterns in polymers and glasses. However, patterning metals in 3D remains a challenge. We describe a method for fabricating silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm.

3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

Bir Kurban bileşeni buharlaşma kullanarak üç boyutlu Mikroyapılar Yapma Süreci

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. Layered crystals of molybdenum disulphide (MoS2) and tungsten disulphide (WS2) are exfoliated in aqueous surfactant solution by sonication. This yields highly polydisperse mixtures containing nanosheets with broad size and thickness distributions. However, for most purposes, specific sizes (in terms of both lateral dimension and thickness) are required. For example, large and thin nanosheets are desired for (opto) electronic applications, while laterally small nanosheets are interesting for catalytic applications. Therefore, post-exfoliation size selection is an important step that we address here. We provide a detailed protocol on the efficient size selection in large quantities by liquid cascade centrifugation and the size and thickness quantification by statistical microscopic analysis (atomic force microscopy and transmission electron microscopy). The comparison of MoS2 and WS2 shows that both materials are size-selected in a similar way by the same procedure. Importantly, the dispersions of size-selected nanosheets show systematic changes in their optical extinction spectra with size due to edge and confinement effects. We show how these optical changes are related quantitatively to the nanosheets dimensions and describe how mean nanosheets length and layer number can be extracted reliably from the extinction spectra. The exfoliation and size selection protocol can be applied to a broad range of layered crystals as we have previously demonstrated for graphene, gallium sulphide (GaS) and black phosphorus.

A protocol for the liquid exfoliation of layered materials to nanosheets, their size selection and size measurement by microscopic and spectroscopic techniques is presented.

Sıvı dağılmış Geçiş Metal dikalkogenid Kontrollü Boyutu Nanosheets ve Kalınlığının Hazırlanması: Sanat Protokolü Bir Devlet

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued development of nanocrystalline metals. Despite these efforts, the transition of these materials from the lab bench to actual applications has been blocked by the inability to produce large scale parts that retain the desired nanocrystalline microstructures. Following the development of a method proven to stabilize the nanosized grain structure to temperatures approaching that of the melting point for the given metal, the US Army Research Laboratory (ARL) has progressed to the next stage in the development of these materials - namely the production of large scale parts suitable for testing and evaluation in a range of relevant test environments. This report provides a broad overview of the ongoing efforts in the processing, characterization, and consolidation of these materials at ARL. In particular, focus is placed on the methodology used for producing the nanocrystalline metal powders, in both small and large-scale amounts, that are at the center of ongoing research efforts.

This paper provides a brief overview of the ongoing efforts at the Army Research Laboratory on the processing of bulk nanocrystalline metals with an emphasis on the methodologies used for the production of the novel metal powders.

ABD ordusu araştırma laboratuvarı toplu Nanocrystalline metallerin işlenmesi

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with diverse customization options and favorable production methods is increasing continuously. With fused filament fabrication (FFF), it is possible to produce large and complex components quickly with high material efficiency. In FFF, a continuous thermoplastic filament is melted in a heated nozzle and deposited below. The computer-controlled print head is moved in order to build up the desired shape layer by layer. Investigations regarding printing of metals or ceramics are increasing more and more in research and industry. This study focuses on additive manufacturing (AM) with a multi-material approach to combine a metal (stainless steel) with a technical ceramic (zirconia: ZrO2). Combining these materials offers a broad variety of applications due to their different electrical and mechanical properties. The paper shows the main issues in preparation of the material and feedstock, device development, and printing of these composites.

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

This study shows multi-material additive manufacturing (AM) using fused filament fabrication (FFF) of stainless steel and zirconia.

Erimiş filaman imalatı Metal-seramik bileşenler (FFF)

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

Silikon nitrür membranlar üzerinde manyetik nanoyapıları imalatı transmisyon mikroskopisi teknikleri kullanarak manyetik girdap etütler

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...