Setting up a 3D printer for the production of aluminum components
Visualitza/Obre
TFE-Setting a 3D printer for aluminum components.pdf (7,263Mb) (Accés restringit)
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/378145
Correu electrònic de l'autordanieldenkingerhotmail.com
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2022-07-05
Condicions d'accésAccés restringit per acord de confidencialitat
(embargat fins 2026-06-23)
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
S' ha desenvolupat una impressora 3D per al procés d' extrusió d' aliatges d' alumini en estat semisòlid. Aquest enfocament busca desenvolupar un nou mètode de fabricació additiva que permeti una tecnologia de fabricació de baix cost per a la fabricació de components d' alumini. Per a l' extrusió en estat semisòlid amb la màquina d' impressió 3D dissenyada, s' ha triat l' aliatge A-357-F. El procés es basa en l' explotació del comportament tixotròpic del material. La màquina 3D utilitza l' escalfament per inducció perquè l' alumini assoleixi l' estat semisòlid, que és de 580 ° C per a l' aliatge d' alumini escollida. L' objectiu del projecte era l' optimització del procés d' extrusió, que es basa en un control adequat de la temperatura dins la broqueta d' extrusió. El projecte inclou assajos amb dues geometries de broquet diferents. Els assajos inclouen el disseny de la bobina d' inducció i la seva fabricació, seguits de proves d' escalfament que acaben amb assaigs d' extrusió. Després de l'extrusió el material es va avaluar microestructuralment mitjançant microscòpia òptica. Per a la primera broqueta, l'escalfament va mostrar una diferència de 50°C. Després de l'extrusió, l'avaluació microestructural va mostrar que no s'havia assolit l'estat semisòlid i que el material havia patit una deformació plàstica. La prova d'escalfament amb la segona broqueta, va mostrar una diferència de 30°C. El control de la temperatura va millorar; no obstant això, no va ser possible obtenir un filament continu. La investigació microestructural va mostrar la formació de dendrites en algunes regions, indicant la fusió del material, i es va produir la pèrdua del comportament tixotròpic. No obstant això, en altres regions del material extruit, la microestructura globular era evident. Això és una evidència positiva que indica que, el procés de tixotropia podria ser controlat. Les millores previstes inclouen un control del sistema depressió i modificacions del lubricant. Se ha desarrollado una impresora 3D para el proceso de extrusión de aleaciones de aluminio en estado semisólido. Este enfoque busca desarrollar un nuevo método de fabricación aditiva que permita una tecnología de fabricación de bajo coste para la fabricación de componentes de aluminio. Para la extrusión en estado semisólido con la máquina de impresión 3D diseñada, se ha elegido la aleación A-357-F. El proceso se basa en la explotación del comportamiento tixotrópico del material. La máquina 3D utiliza el calentamiento por inducción para que el aluminio alcance el estado semisólido, que es de 580°C para la aleación de aluminio elegida. El objetivo del proyecto era la optimización del proceso de extrusión, que se basa en un control adecuado de la temperatura dentro de la boquilla de extrusión. El proyecto incluye ensayos con dos geometrías de boquilla diferentes. Los ensayos incluyen el diseño de la bobina de inducción y su fabricación, seguidos de pruebas de calentamiento que terminan con ensayos de extrusión. Tras la extrusión el material se evaluó microestructuralmente mediante microscopía óptica. Para la primera boquilla, el calentamiento mostró una diferencia de 50°C. Tras la extrusión, la evaluación microestructural mostró que no se había alcanzado el estado semisólido y que el material había sufrido una deformación plástica. La prueba de calentamiento con la segunda boquilla, mostró una diferencia de 30°C. El control de la temperatura mejoró; sin embargo, no fue posible obtener un filamento continuo. La investigación microestructural mostró la formación de dendritas en algunas regiones, indicando la fusión del material, y se produjo la pérdida del comportamiento tixotrópico. Sin embargo, en otras regiones del material extruido, la microestructura globular era evidente. Esto es una evidencia positiva que indica que, el proceso de tixotropía podría ser controlado. Las mejoras previstas incluyen un control del sistema depresión y modificaciones del lubricante. A 3D printer has been developed for the extrusion process of aluminum alloys in the semisolid state. This approach seeks to develop a new additive manufacturing method that enables a low cost manufacturing technology for the fabrication of aluminum components. For semisolid state extrusion with the designed 3D printing machine, A-357-F alloy has been chosen. The process is based on the exploitation of the thixotropic behavior of the material, which describes a shear thinning behavior that allows a reduction of the viscosity of the material for increasing shear rates. The 3D machine uses induction heating to bring the aluminum into semisolid state, which is 580°C for the chosen aluminum alloy. The goal of the project was the optimization of the extrusion process which relies in a proper control of the temperature inside the extrusion nozzle. The project includes trials with two different nozzle geometry. The trials include the design of the induction coil and fabrication, followed by heating tests ending in extrusion trials. After extrusion, the material was evaluated microstructurally by optical microscopy. For the first nozzle, the heating showed a difference of 50°C. After extrusion the microstructural evaluation show that the semi-solid state was not reached, and the material had undergone plastic deformation. The heating test with the second nozzle, showed a difference of 30°C. The control of the temperature improved; however it was not possible to obtain a continuous filament. The microstructural investigation showed dendritic formation in some regions, indicating material melting, and the thixotropic behavior was lost. However, in other regions of the extruded material, the globular microstructure was evident. This is positive evidence which indicates that, with implementation of some improvements, the thixo-extrusion process could be controlled.The foreseen improvements include a control of the pressure system and modifications of the lubrication conditions.
MatèriesThree-dimensional printing, Printers (Data processing systems)--Design and construction, Aluminum, Impressió 3D, Impressores (Ordinadors) -- Disseny i construcció, Alumini
TitulacióMOBILITAT INCOMING
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFE-Setting a 3 ... or aluminum components.pdf | 7,263Mb | Accés restringit |