遠心鋳造を使用した薄い部分との格子金属の間接製作

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） <sup> 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。