MIT tədqiqatçıları maye metal ilə sürətlə çap edə bilən, bir neçə dəqiqə ərzində masa ayaqları və stul çərçivələri kimi iri miqyaslı hissələri istehsal edən əlavə istehsal texnikası inkişaf etdiriblər.

Onların maye metal çapı (LMP) adlanan texnikası ərinmiş alüminiumun əvvəlcədən müəyyən edilmiş yol boyunca kiçik şüşə muncuqlardan ibarət yatağa yerləşdirilməsini nəzərdə tutur. Alüminium tez sərtləşərək 3D quruluşa çevrilir.

Tədqiqatçılar deyirlər ki, LMP müqayisə edilə bilən metal əlavəsi istehsal prosesindən ən azı 10 dəfə daha sürətlidir və metalın qızdırılması və əridilməsi proseduru bəzi digər üsullardan daha səmərəlidir.

Texnika sürət və miqyas üçün qətnaməni qurban verir. O, adətən daha yavaş aşqar texnikası ilə hazırlanmış komponentlərdən daha böyük olan komponentləri çap edə bilsə də və daha aşağı qiymətə, yüksək qətnamələrə nail ola bilmir.

Məsələn, LMP ilə istehsal olunan hissələr memarlıq, tikinti və sənaye dizaynında bəzi tətbiqlər üçün uyğun olardı, burada daha böyük strukturların komponentləri çox vaxt çox incə detallar tələb etmir. O, həmçinin təkrar emal edilmiş və ya metal qırıntıları ilə sürətli prototipləmə üçün effektiv şəkildə istifadə edilə bilər.

Bu yaxınlarda apardıqları araşdırmada tədqiqatçılar alüminium çərçivələri və çapdan sonrakı emallara tab gətirə biləcək qədər güclü olan masa və stul hissələri çap edərək proseduru nümayiş etdirdilər. Onlar LMP ilə hazırlanmış komponentlərin funksional mebel yaratmaq üçün yüksək rezolyusiyaya malik proseslər və əlavə materiallarla necə birləşdirilə biləcəyini göstərdilər.

“Bu, bir sıra böyük üstünlüklərə malik olan metal istehsalı haqqında düşüncə tərzimizdə tamamilə fərqli bir istiqamətdir. Onun mənfi tərəfləri də var. Amma bizim qurulmuş dünyamızın əksəriyyəti – masalar, stullar və binalar kimi ətrafımızdakı əşyalar – çox ehtiyac duymur. yüksək qətnamə.

“Sürət və miqyas, həmçinin təkrarlanma və enerji sərfiyyatı bütün vacib ölçülərdir” dedi LMP-ni təqdim edən məqalənin böyük müəllifi olan Memarlıq Departamentinin dosenti və Öz-özünə Montaj Laboratoriyasının həm-direktoru Skylar Tibbits .

https://www.youtube.com/embed/H93W-CiOT4A?color=whiteKredit: Massaçusets Texnologiya İnstitutu

Tibbitsə məqaləyə aparıcı müəllif Zain Karsan SM ’23 qoşulur, o, hazırda Ph.D. ETH Sürixdə tələbə; eləcə də Kimball Kaiser SM ’22 və tədqiqatçı alim və laboratoriyanın həm-direktoru Jared Laucks. Tədqiqat Memarlıqda Kompüter Dəstəkli Dizayn Assosiasiyasının konfransında təqdim edilmiş və bu yaxınlarda assosiasiyanın materiallarında dərc edilmişdir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1873531024&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&fwrn=4&lmt=1711611486&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-01-rapid-3d-liquid-metal.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTIyLjAuNjI2MS4xMjkiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjIuMC42MjYxLjEyOSJdLFsiTm90KEE6QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyMi4wLjYyNjEuMTI5Il1dLDBd&dt=1711611369239&bpp=2&bdt=193&idt=77&shv=r20240326&mjsv=m202403210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dd8c6cdc5123375cd%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711611165%3AS%3DALNI_MY2ynj5TDpMXqOZBx7W90OihbbXuw&gpic=UID%3D00000d6971a748b6%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711611165%3AS%3DALNI_MaTILJ6PYHOKRZlSvHcKJ4LkDsnLQ&eo_id_str=ID%3D34d5e14efb6a7c5d%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711611165%3AS%3DAA-Afjbw5XrDrmZOIEp3UV8fgvCO&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3169787161502&frm=20&pv=1&ga_vid=1833901760.1709623018&ga_sid=1711611369&ga_hid=1717673567&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2464&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31082033%2C31082198%2C44798934%2C95326316%2C31082175%2C95320376%2C31081718%2C95328825%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=2462018396440084&tmod=1002168777&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fpage8.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Əhəmiyyətli sürətlənmə

Tikintidə və memarlıqda geniş yayılmış metallarla çap üçün məftil qövs əlavəsi istehsalı (WAAM) adlanan üsullardan biri böyük, aşağı ayırdetmə qabiliyyətinə malik strukturlar istehsal edə bilir, lakin onlar çatlamağa və əyilməyə həssas ola bilər, çünki bəzi hissələr yenidən əridilməlidir. çap prosesi .

LMP, əksinə, yenidən ərimə nəticəsində yaranan bəzi struktur problemlərindən qaçaraq, bütün proses boyunca materialı ərimiş vəziyyətdə saxlayır.

Qrupun rezinlə sürətli maye çapına dair əvvəlki işinə əsaslanaraq, tədqiqatçılar alüminiumu əridən, ərimiş metalı saxlayan və onu yüksək sürətlə başlıq vasitəsilə yatıran bir maşın qurdular. Böyük ölçülü hissələri bir neçə saniyə ərzində çap etmək olar, sonra ərimiş alüminium bir neçə dəqiqə ərzində soyuyur.

“Bizim proses sürətimiz həqiqətən yüksəkdir, lakin buna nəzarət etmək də çox çətindir. Bu, az-çox kranı açmaq kimidir. Ərimək üçün böyük həcmdə materialınız var, bu, bir qədər vaxt aparır, amma əriyə bildikdən sonra, Bu, kranı açmaq kimidir. Bu, bizə bu həndəsələri çox tez çap etməyə imkan verir”, – Karsan izah edir.

Komanda alüminiumu seçdi, çünki o, tikintidə tez-tez istifadə olunur və ucuz və səmərəli şəkildə təkrar emal edilə bilər.

Çörək çörəyi ölçüsündə alüminium parçaları elektrik sobasına yığılır, “bu, əsasən böyüdülmüş tosterə bənzəyir”, Karsan əlavə edir. Ocağın içindəki metal rulonlar metalı 700°C-yə qədər qızdırır, alüminiumun 660° ərimə nöqtəsindən bir qədər yuxarıdır.

Alüminium yüksək temperaturda qrafit qabda saxlanılır və sonra ərinmiş material cazibə qüvvəsi ilə keramika başlığı vasitəsilə əvvəlcədən təyin edilmiş yol boyunca çap yatağına verilir. Onlar tapdılar ki, əridə biləcəkləri alüminiumun miqdarı nə qədər çox olarsa, printer bir o qədər sürətlə gedə bilər.

“Ərimiş alüminium yolundakı hər şeyi məhv edəcək. Biz paslanmayan polad nozzilərlə başladıq, sonra keramika ilə bitməzdən əvvəl titana keçdik. Lakin hətta keramika başlıqları da tıxaya bilər, çünki isitmə həmişə burun ucunda tam bərabər olmur,” Karsan deyir.

Ərinmiş materialı birbaşa dənəvər maddəyə yeritməklə, tədqiqatçılar alüminium quruluşu forma alarkən saxlamaq üçün dayaqları çap etməyə ehtiyac duymurlar.

Prosesin mükəmməlləşdirilməsi

Onlar 100 mikron şüşə muncuqları seçməzdən əvvəl çap yatağının doldurulması üçün qrafit tozları və duz da daxil olmaqla bir sıra materialları sınaqdan keçiriblər. Ərinmiş alüminiumun həddindən artıq yüksək temperaturuna tab gətirə bilən kiçik şüşə muncuqlar neytral süspansiyon rolunu oynayır ki, metal tez soyusun.

Tibbits deyir: “Şüşə muncuqlar o qədər incədir ki, əlinizdə ipək kimi hiss olunur. Toz o qədər kiçikdir ki, çap edilmiş obyektin səth xüsusiyyətlərini həqiqətən dəyişmir”.

Titada saxlanılan ərinmiş materialın miqdarı, çap yatağının dərinliyi və başlığın ölçüsü və forması son obyektin həndəsəsinə ən böyük təsir göstərir.

Məsələn, daha böyük diametrli obyektin hissələri əvvəlcə çap olunur, çünki nozzle boşaldıqca alüminiumun miqdarı azalır. Burun dərinliyinin dəyişdirilməsi metal strukturun qalınlığını dəyişir.

LMP prosesinə kömək etmək üçün tədqiqatçılar müəyyən bir zamanda çap yatağına yığılacaq materialın miqdarını hesablamaq üçün ədədi model hazırlayıblar.

Tibbits izah edir ki, burun şüşə muncuq tozuna itələdiyi üçün tədqiqatçılar ərimiş alüminiumun çökməsinə baxa bilmirlər, ona görə də çap prosesinin müəyyən nöqtələrində baş verənləri simulyasiya etmək üçün bir yola ehtiyac duydular.

Onlar freze və qazma kimi emal proseslərinə tab gətirmək üçün kifayət qədər davamlı olan dəyişkən qalınlığa malik alüminium çərçivələri sürətlə istehsal etmək üçün LMP-dən istifadə etdilər. Onlar aşağı rezolyusiyaya malik, sürətlə çap olunan alüminium hissələrdən və ağac parçaları kimi digər komponentlərdən ibarət stul və masa hazırlamaq üçün LMP və bu sonrakı emal üsullarının birləşməsini nümayiş etdirdilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1897700409&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&fwrn=4&lmt=1711611685&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-01-rapid-3d-liquid-metal.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTIyLjAuNjI2MS4xMjkiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjIuMC42MjYxLjEyOSJdLFsiTm90KEE6QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyMi4wLjYyNjEuMTI5Il1dLDBd&dt=1711611369241&bpp=1&bdt=195&idt=75&shv=r20240326&mjsv=m202403210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dd8c6cdc5123375cd%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711611487%3AS%3DALNI_MY2ynj5TDpMXqOZBx7W90OihbbXuw&gpic=UID%3D00000d6971a748b6%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711611487%3AS%3DALNI_MaTILJ6PYHOKRZlSvHcKJ4LkDsnLQ&eo_id_str=ID%3D34d5e14efb6a7c5d%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711611487%3AS%3DAA-Afjbw5XrDrmZOIEp3UV8fgvCO&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=3169787161502&frm=20&pv=1&tl=az&ga_vid=1833901760.1709623018&ga_sid=1711611369&ga_hid=1717673567&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4680&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=1905&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31082033%2C31082198%2C44798934%2C95326316%2C31082175%2C95320376%2C31081718%2C95328825%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGsnY5veWz9VbyDCjBX6AiD_Y8q4PZu_CHLpLoagkmVH7JqKEvsWdNe6XXsx7YeGQ6vZoA5uXE9Gh8ekG2Z_zEqmsD_HCjKGwYb-aI_fefAn7Tx9URg%2CAOrYGskXMSMc80VqMP07UZQuSB1dx8iLmQHLhzKxuNMCvRswJlNu08xtf3ybM5r1w9D90w305ERb9mhE9tpIGqg72W0BQg&pvsid=2462018396440084&tmod=1002168777&uas=3&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fpage8.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=M

İrəliləyərək, tədqiqatçılar maşın üzərində təkrarlamağa davam etmək istəyirlər ki, onlar materialın yapışmasının qarşısını almaq üçün başlıqda ardıcıl isitmə təmin etsinlər və həmçinin ərimiş materialın axınına daha yaxşı nəzarət edə bilsinlər. Lakin daha böyük nozzle diametrləri qeyri-müntəzəm çaplara səbəb ola bilər, buna görə də aradan qaldırılmalı texniki problemlər hələ də var.

“Əgər biz bu maşını insanların təkrar emal edilmiş alüminium və çap hissələrini əritmək üçün istifadə edə biləcəyi bir şey edə bilsək, bu, metal istehsalında bir dəyişiklik olardı. Hazırda bunu etmək üçün kifayət qədər etibarlı deyil, lakin məqsəd budur. ” Tibbits deyir.

“Emeco-da biz çox analoq istehsal dünyasından gəlmişik, ona görə də tam struktur hissələri üçün potensiala malik nüanslı həndəsələr yaradan maye metal çapını görmək həqiqətən cəlbedici idi” deyə Emeco mebel şirkətinin biznes inkişafına rəhbərlik edən Jaye Buchbinder deyir. bu işə qarışmır.

” Maye metal çapı, digər çap və ya formalaşdırma texnologiyalarında adətən əldə etmədiyiniz sürətli dönüşü təmin etməklə, xüsusi həndəsələrdə metal hissələri istehsal etmək qabiliyyəti baxımından həqiqətən də xəttə gedir. Texnologiyanın metalda inqilab etmək potensialı mütləqdir. Hazırda çap və metal formalaşdırma işləri aparılır”.

Ətraflı məlumat: Kağız: Maye Metal ÇapMassaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir