B - Operations – Transporting – 22 – C
Patent
B - Operations, Transporting
22
C
B22C 1/00 (2006.01) B22C 3/00 (2006.01) B22C 9/04 (2006.01)
Patent
CA 2409349
A new mold solves problems that arise from differential changes in geometry inherent to casting metal in a ceramic mold, by control of the internal morphology between the surfaces of the mold that face the casting, and that face the external environment. Layered fabrication techniques are used to create a ceramic mold. For example, an internal geometry composed of a cellular arrangement of voids may be created within the mold wall. Structures may be designed and fabricated so that the ceramic mold fails at an appropriate time during the solidification and/or cooling of the casting. Thus, the casting itself is not damaged. The mold fails to avoid rupture, or even distortion, of the casting. A thin shell of ceramic defines the casting cavity. This shell must be thin enough to fail due to the stresses induced (primary compressive) by the metal next to it and partly adherent to it. A support structure is provided with a morphology that supports the thin shell that defines the casting geometry, yet that also fails as the casting solidifies and/or cools. Typically, the support structure is a skeletal network with voids therebetween. The skeletal elements may be struts, or sheets or both. At least the following two failure mechanisms may be exploited in the design of the support structure: bending in the structure; and under compressive loads, either by buckling of a support member or, breakage under compressive loading. The failure of the support structure may also be due to a combination of bending and compression.
L'invention concerne un nouveau moule qui résoud les problèmes survenant lors de changements différentiels de géométrie, inhérents au coulage du métal dans un moule céramique, par la régulation de la morphologie intérieure entre les surfaces du moule qui font face à la pièce coulée et qui font face à l'environnement extérieur. Des techniques de fabrication stratifiée sont utilisées pour créer un moule céramique. Une géométrie intérieure composée d'un agencement cellulaire de vides peut, par exemple, être créée dans la paroi du moule. Des structures peuvent être conçues et fabriquées de façon que le moule céramique cède à un moment adéquat au cours de la solidification et/ou du refroidissement de la pièce coulée. Celle-ci reste ainsi intacte. Le moule cède pour éviter la rupture ou même la distortion de la pièce coulée. Une mince coque de céramique définit la cavité de la pièce coulée. Cette coque doit être assez mince pour céder à cause des contraintes (principalement de compression) induites par le métal adjacent et partiellement adhérent. Une structure support est dotée d'une morphologie qui supporte la fine coque définissant la géométrie de la pièce coulée, mais qui cède également lorsque la pièce coulée se solidifie et/ou refroidit. La structure support est généralement un réseau squelettique doté de vides. Les éléments du squelette peuvent être des étais, des feuilles ou les deux. Les mécanismes de bris suivants au moins peuvent être exploités dans la conception de la structure support : la flexion de la structure, et, sous des charges de compression, soit le flambage d'un élément support ou la rupture lors du chargement de compression. Le bris de la structure support peut également être imputée à une combinaison de flexion et de compression.
Bang Won B.
Cima Michael J.
Sachs Emanuel M.
Massachusetts Institute Of Technology
Smart & Biggar
LandOfFree
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