Indirect metal complex part production using binder jetting technology : a preliminary research

Abstract

Nispeten yeni bir üretim yöntemi olan Eklemeli İmalat, üretim kolaylığı nedeniyle tasarım alanında yeni olanaklar sunmaktadır. Serbest biçimli imalat, geleneksel üretim teknikleri kullanılarak elde edilmesi çok daha zor olan karmaşık geometriye sahip güçlü, aynı zamanda hafif yapıların oluşturulmasına izin verir. Bağlayıcı Püskürtme, alçı ve bağlayıcı yardımıyla parçaların katman katman üretilmesine olanak sağlayan Eklemeli İmalat Teknolojilerinden birisidir. Metal parçalar, Bağlayıcı Püskürtme kullanılarak doğrudan veya dolaylı olarak üretilebilir. Bu çalışma, karmaşık kalıplar oluşturmak için tasarım parametrelerinin sınırlarının araştırılmasına odaklanmıştır. Çalışma sırasında, çizgilerin kalınlığı, çizgi sayısı ve çizgiler arasındaki boşluğun bir fonksiyonu olarak farklı kafes yapıları tasarlanmıştır. Bağlayıcı Püskürtme ile üretilen kalıpları döküm ile tamamen doldurmak için üç farklı gidici sistemi tasarlanmıştır. Kimyasal formülü AlSi9Cu3Fe1 olan bir alüminyum alaşımı kalıplara dökülmüştür. Geleneksel döküm yöntemiyle elde edilmek istenen kafes yapılarının tasarım karmaşıklığı ve tasarım özgürlüğü arasındaki ilişki incelenmiştir. Bulgular, kalıp içi tasarımının kalıbın tamamen doldurulması üzerine doğrudan bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Dökümden önce kalıp içerisinde bulunan gevşek hammaddelerin çıkarılmasındaki başarının, kafes yapılarının tasarım parametrelerine bağlı olduğu gözlemlenmiştir.

As a relatively novel production method, Additive Manufacturing offers new possibilities in the design area owing to the ease of production. Freeform fabrication permits the formation of strong, also lightweight structures with complex geometry, which is much more difficult using conventional manufacturing techniques. Binder Jetting is one of the Additive Manufacturing Technologies present the fabrication of parts layer by layer with the help of gypsum and binder. Metal parts can be produced directly or indirectly utilizing Binder Jetting. This study focused on the investigation of the limits of design parameters to generate complex molds. During the study, different lattice structures have been designed as a function of the thickness of lines, the number of lines, and the void between lines. Three different runner systems were designed in order to completely fill the molds produced with Binder Jetting by casting. An aluminum alloy of that has a chemical formula AlSi9Cu3Fe1 was cast into the molds. The relationship between the design complexity and design freedom of the lattice structures desired to be obtained by the conventional casting method has been examined. The findings showed that the in-mold design had a direct effect on the complete filling of the mold. It was observed that the success of removing loose feedstocks in the mold before casting depended on the design parameters of the lattice structures.