DeskFab X1
FF-M140
FF-M220
FF-M300
FF-M420
FF-M800
Camps d'aplicació i desenvolupament de la impressió 3D d'aliatges de titani
El titani és un dels metalls més utilitzats en la fabricació additiva i s'utilitza en l'aeroespacial, les eines de reemplaçament d'articulacions i quirúrgiques, els quadres de curses i de bicicletes, l'electrònica i altres productes d'alt rendiment. El titani i els aliatges a base de titani són valorats per diverses indústries per la seva alta resistència mecànica, l'alta relació resistència-pes i la millor resistència a la corrosió que l'acer inoxidable. L'ús d'aquest material pot fer que els coets i els avions siguin més lleugers, estalviant així combustible i augmentant la capacitat de càrrega. També es podria utilitzar per fabricar electrònica més lleugera, com ara telèfons intel·ligents i ulleres de realitat virtual, així com en implants mèdics. A més, quan les propietats inherents del titani es combinen amb les capacitats úniques de la impressió 3D, els avantatges seran encara més evidents. Aleshores, quins són els usos específics del titani imprès en 3D? Quins són els aliatges de titani comuns? Impressoraestà al mercat?
△Peces de titani impreses en 3D
Articulacions de maluc de GE Additive, pales de ventilador de Sciaky, puntes de coet d'Arcam Darker, components de xarxa de titani de 3D Systems, stents de titani d'EOS, implants espinals quirúrgics de Zenith Tecnica
Impressió 3D permet una fabricació més eficient del titani alhora que redueix el malbaratament de matèries primeres. Com a tecnologia additiva, la impressió 3D de metall normalment utilitza només els materials necessaris per construir la peça, juntament amb una quantitat relativament petita de material estructural de suport. La impressió 3D també permet dissenys complexos, com ara canals interns i peces buides o plenes de gelosia per reduir el pes, que no són possibles amb cap altre mètode de fabricació. Com que no hi ha motlles ni eines, la impressió 3D de titani pot crear de manera rendible peces úniques com ara implants específics per a pacients, prototips i eines de recerca. Hi ha innombrables exemples d'impressió 3D de titani per avançar en la fabricació, l'atenció mèdica, l'exploració espacial i més.
Usos de l'aliatge de titani per a la impressió 3D
△El 2023, Panerai va llançar el Submersible S Brabus PAM01283 equipat amb una caixa de titani impresa en 3D. La imatge de la dreta mostra que Holthinrichs Deconstructed va llançar el primer rellotge de titani imprès en 3D.
La impressió 3D de titani ja s'utilitza àmpliament per produir productes tan diversos com dispositius mèdics, bicicletes d'alt rendiment, rellotges de luxe i electrònica de consum, amb l'esperança d'oferir productes lleugers però resistents a través de dissenys innovadors, sovint personalitzats.
● Productes de precisió i productes electrònics
La impressió 3D pot produir peces de titani complexes i de paret molt fina, que sovint s'utilitzen per fer caixes de rellotges, com ara els rellotges Panerai i Holthinrichs que es mostren a dalt. Es diu que les caixes de rellotges d'aliatge de titani també formaran part properament de l'Apple Watch Ultra.
△Coberta de palanca de canvis d'aliatge de titani impresa en 3D utilitzada al telèfon intel·ligent plegable Honor Magic V2 del 2023
El 2023, el fabricant de telèfons intel·ligents Honor va llançar el seu nou Magic V2 plegable, que compta amb una coberta de palanca de canvis amb frontisses de titani impresa en 3D que és més lleugera i un 150% més resistent que la versió anterior d'alumini. Honor va dir que aquesta petita peça de titani, que es pot imprimir en 3D en desenes de milers, és la clau de la durabilitat del producte i del seu plegat i desplegament suaus.
● Implants mèdics i dentals
△L'implant de titani imprès en 3D Construx Mimi Ti Spacer System d'American Orthofix Medical va ser aprovat per la FDA dels EUA el 2021
En la indústria mèdica, els implants de titani impresos en 3D han tingut èxit en aplicacions de columna vertebral, maluc, genoll i extremitats a causa de la biocompatibilitat inherent del metall i les bones propietats mecàniques, juntament amb la capacitat d'imprimir en 3D estructures poroses personalitzades (permetent així l'osteointegració) i la personalització massiva per a millors resultats per als pacients. Els implants de titani impresos en 3D estan guanyant aprovació reguladora i demanda. Com que la majoria dels implants mèdics estan fets per cobrir un gran nombre de persones amb la mateixa condició, no són adequats per a tothom. Les persones amb malalties rares sovint queden excloses. Ara, amb la impressió 3D, és possible produir implants dissenyats específicament per a pacients individuals.
El 2023, un cirurgià del Regne Unit va realitzar quatre cirurgies de canell el mateix dia, utilitzant plaques de titani impreses en 3D específiques per al pacient per corregir deformitats del canell prèviament fracturades. El Dr. Akshay Malhotra, cirurgià ortopèdic consultor i responsable clínic de mans i canells, va dir: "Un cop finalitzat aquest procés de planificació, s'imprimeixen plaques a mida amb pols de titani, després es proven, s'envien al Regne Unit i s'esterilitzen a l'Hospital del Comtat com a preparació per a la cirurgia".
△Els cargols de titani impresos en 3D de CoreLink presenten una estructura porosa que promou el creixement ossi i les noves articulacions de titani per a dits específiques per a pacients del FingerKit Consortium
Els metges de l'Hospital Manipal de l'Índia van utilitzar titani imprès en 3D quan van tractar un pacient de càncer a qui el tumor li estava destruint el pit el 2022. En general, els implants d'aquesta mida serien massa pesats per al cos humà, però com que el titani és lleuger i molt resistent, amb un pes inferior a 250 grams, és ideal per imprimir implants dins del cos. Gràcies a l'èxit de l'implant imprès en 3D, el pacient es va recuperar completament i va poder tornar a la seva vida normal sense dependre de màquines externes per ajudar-lo a respirar.
△Mitjançant la impressió 3D de titani, Angel Cycle Works va aconseguir reduir significativament el pes i optimitzar el disseny de la nova bicicleta Heaven
El titani imprès en 3D és comú en les bicicletes d'alt rendiment actuals. El titani s'utilitza en bieles, manetes de fre, potències, penjadors de desviador i fins i tot quadres complets. El titani és tan resistent com l'alumini i tan lleuger com la fibra de carboni, sense els problemes de sostenibilitat de la fibra de carboni. El fabricant de bicicletes Carbon Wasp explica per què està abandonant l'alumini i la fibra de carboni a favor d'utilitzar titani imprès en 3D per construir les seves últimes bieles de recanvi. Carbon Wasp va dir: "Vam idear tot tipus de maneres creatives de subjectar la biela a l'eix de la caixa de canvis sense prémer la fibra de carboni, però sempre hi havia alguns inserts metàl·lics necessaris, i enganxar els inserts a la fibra de carboni tindria problemes. A les infinites preguntes. Després d'alguns prototips, Carbon Wasp va descobrir que una biela de titani impresa en 3D amb reixeta és tan lleugera com el carboni però més resistent en zones molt propenses als impactes. Encara pensem que la fibra de carboni és la millor per a molts altres usos en materials, inclòs el quadre, però ja estem treballant en altres peces de titani".
Parlant de quadres complets, el fabricant de bicicletes Angel Cycle Works diu que ha imprès en 3D un quadre totalment de titani en un component lleuger, cosa que redueix segons crucials als temps de cursa i permet noves geometries de disseny. La seva nova superbike, anomenada Heaven, és 400 grams més lleugera que la versió anterior. Un altre quadre totalment d'aliatge de titani llançat per Pilot aquest any s'anomena Pilot Seiren. El quadre de la bicicleta de carretera està completament imprès en 3D a partir de titani (dividit en tres parts). L'empresa diu que la impressió en 3D de titani li permet personalitzar la bicicleta segons les preferències del ciclista, i el quadre no requereix cap pintura ni recobriment.
△L'empresa de bicicletes Mythos ofereix als clients una gamma de peces de titani impreses en 3D, com ara aquests manillars, mentre que Verve Cycling (dreta) ofereix noves bieles de titani impreses en 3D.
△GKN Aerospace té previst afegir una nova impressora 3D de titani a gran escala a la seva fàbrica de Texas
△Com que la NASA només en necessita un, la impressió 3D de components de titani per al braç desplegable lunar té més sentit que la fabricació tradicional.
● Fabricació
El fabricant de semiconductors ASML ara imprimeix en 3D en lloc de forjar preformes de safates portadores de titani (utilitzades en la producció d'oblies), cosa que estalvia un 64% en matèries primeres i les lliura més ràpidament. Norsk Titanium, una empresa de fabricació additiva de metalls que utilitza una plataforma de deposició d'energia dirigida (DED), està imprimint 80 quilograms (aproximadament 176 lliures) de preformes de forma gairebé neta amb Ti64 per al seu ús en la producció d'oblies de semiconductors.
△Suport de cub de roda d'aliatge de titani imprès en 3D fabricat per la Universitat de Washington
△Pols de titani
△El laboratori d'impressió 3D de metall de la universitat, Centre Conjunt de Washington per al Desplegament i la Recerca de Materials Abundants a la Terra, fabrica peces de titani