La fusione di sabbia è una tecnologia con una lunga storia, ma viene reinventata dalla produzione additiva. Stampi in sabbia stampati in 3D consentono fusioni geometricamente complesse e in un documento intitolato ” Economie di complessità di stampi in sabbia stampati 3D per la fusione “, un gruppo di ricercatori delinea i vantaggi dell’uso della produzione additiva nella fusione in sabbia:
Nel documento, i ricercatori descrivono uno strumento di valutazione della complessità che assegna i modelli CAD per determinare l’approccio di colata più economico basato sull’affettatura e sulla valutazione della geometria 2D. I tre potenziali risultati includono la colata tradizionale in sabbia; Colata in sabbia abilitata AM e un ibrido dei due con anime stampate in 3D in fiaschi tradizionali.
“Sono stati sviluppati quattro algoritmi che hanno iniziato tutti tagliando ciascuno dei file STL di riferimento e eseguendo analisi per livello producendo una complessità media su tutti i livelli”, spiegano i ricercatori. “Questo processo è stato ripetuto per tre orientamenti di ciascuna parte e i risultati sono stati mediati includendo: un caso non ruotato, un caso ruotato di 90 gradi nell’asse X e ruotato di 90 gradi nell’asse Y. Le rotazioni sono state completate al fine di rilevare una distorsione di complessità relativa all’orientamento. Per ciascun orientamento, i numeri di complessità di tutti i livelli sono stati calcolati individualmente e quindi il totale è stato diviso per il numero di livelli per un valore medio che era indipendente dal numero di sezioni selezionate. Usando più livelli,
I valori dei fattori di complessità per Algoritmi AD sono mostrati per ciascuno dei getti di riferimento. E indica esterno. I indica interiore.
L’Algoritmo A era il più semplice e sommava il numero di contorni rilevati per ogni livello. L’algoritmo B era simile a A, tranne per il fatto che anziché incrementare la somma dei contorni veniva calcolata una razione e aggiunta a una somma parziale. L’algoritmo C sommava il numero di contorni ma includeva anche una somma di difetti di concavità sufficientemente concavi. L’algoritmo D era un aggregato degli altri algoritmi: i contorni, il rapporto tra area perimetrale e numero di difetti di concavità sommati.
Sono state selezionate 16 strutture per la fusione, che vanno dalla complessità delle sfere semplici a una matrice gyroid e a un pezzo degli scacchi di tessellation Voronoi. Le diverse fusioni sono state eseguite attraverso il software di complessità ei dati risultanti sono stati confrontati con i punteggi di complessità assegnati da lavori precedenti in cui i punteggi sono stati generati manualmente e correlati bene con la decisione su quale fosse il processo di fusione più adatto.
Dei quattro algoritmi Algoritmo D hanno dato valori che “forniscono un confine decisione che era in linea con l’intuizione degli autori nonché casi estremi ovvi (sfera come un caso di semplicità o una matrice gyroid per un caso che può essere lanciato solo con l’aiuto della stampa 3D), “secondo i ricercatori.
“Questo fattore di complessità dello strato è stato confrontato con un fattore di complessità noto per il metodo di fabbricazione convenzionale della fusione e ha mostrato risultati simili ma senza richiedere conoscenze progettuali dei metodi tradizionali”, affermano i ricercatori. “L’economia della complessità e della quantità è stata mostrata per un metodo di colatura tradizionale e poi rispetto a tre metodi che hanno coinvolto la produzione additiva”.
I ricercatori hanno presentato quattro opzioni:
Produzione tradizionale (TM): processi sottrattivi tradizionali per la realizzazione di stampi / anime.
3D Sand Printing (3DSP): stampa a sabbia completa di entrambi gli stampi e anime.
3D Sand Printed Core (3DSPC): stampa a sabbia 3D di anime e realizzazione di modelli convenzionali per la stampa di cope e trascinamento.
FDM Patternmaking (FDMP): produzione di anime convenzionali e stampa 3D utilizzando la modellazione con deposizione fusa di modelli rigidi per la realizzazione di stampi convenzionali con il vantaggio di una produzione di stampi più rapida.
Il metodo più economico dipendeva dalla complessità e dalla quantità delle parti realizzate. Ad esempio, per un freno ad aria, 3DSP è stato il più conveniente indipendentemente dal livello di complessità. Tuttavia, 3DSPC era il più conveniente per oggetti o oggetti più complessi in quantità pari o superiori a 100. Per i getti di bassa complessità, FDMP è stata la scelta migliore, mentre per quantità di 1.000 3DSPC è stato il più conveniente per l’intera gamma di complessità.
Gli autori del documento includono Ashley Martof, Ram Gullapalli, Jon Kelly, Allison Rea, Brandon Lamoncha, Jason M. Walker, Brett Conner ed Eric MacDonald.
