Campi d'applicazione è sviluppu di a stampa 3D in lega di titaniu

U titaniu hè unu di i metalli i più cumunimenti usati in a fabricazione additiva è hè adupratu in l'aerospaziale, a sustituzione di l'articuli è l'arnesi chirurgichi, i quadri di corsa è di bicicletta, l'elettronica è altri prudutti d'altu rendimentu. U titaniu è e leghe à basa di titaniu sò apprezzati da diverse industrie per a so alta resistenza meccanica, l'altu rapportu resistenza-pesu è a megliu resistenza à a corrosione cà l'acciaiu inox. L'usu di stu materiale pò rende i razzi è l'aerei più ligeri, risparmiendu cusì carburante è aumentendu a capacità di carica. Puderia ancu esse adupratu per fà elettronica più ligera cum'è smartphones è occhiali VR, è ancu in impianti medichi. Inoltre, quandu e proprietà inerenti di u titaniu sò cumminate cù e capacità uniche di a stampa 3D, i vantaghji saranu ancu più evidenti. Allora, chì sò l'usi specifici di u titaniu stampatu in 3D? Chì sò i titanii cumuni Stampantehè nantu à u mercatu?

△Parti di titaniu stampate in 3D

Articulazioni di l'anca da GE Additive, pale di ventilatore da Sciaky, punte di razzi da Arcam Darker, cumpunenti di reticolo in titaniu da 3D Systems, stent in titaniu da EOS, impianti spinali chirurgichi da Zenith Tecnica

Stampa 3D permette una fabricazione più efficiente di titaniu riducendu à tempu u sprecu di materie prime. Cum'è tecnulugia additiva, a stampa 3D di metalli usa tipicamente solu i materiali necessarii per custruisce a parte, cù una quantità relativamente chjuca di materiale strutturale di supportu. A stampa 3D permette ancu disinni cumplessi, cum'è canali interni è parti cave o piene di reticolo per riduce u pesu, chì ùn sò micca pussibuli cù qualsiasi altru metudu di fabricazione. Perchè ùn ci sò stampi o utensili, a stampa 3D di titaniu pò creà in modu efficace in termini di costi parti uniche cum'è impianti specifici per i pazienti, prototipi è strumenti di ricerca. Ci sò innumerevoli esempi di stampa 3D di titaniu per fà avanzà a fabricazione, l'assistenza sanitaria, l'esplorazione spaziale è assai di più.

Usu di a lega di titaniu per a stampa 3D

△In u 2023, Panerai hà publicatu u Submersible S Brabus PAM01283 equipatu cù una cassa in titaniu stampata in 3D. L'imagine à diritta mostra chì Holthinrichs Deconstructed hà lanciatu u primu orologio in titaniu stampatu in 3D.

A stampa 3D di titaniu hè digià largamente aduprata per pruduce prudutti diversi cum'è dispositivi medichi, biciclette di prestazioni, orologi di lussu è elettronica di cunsumu, cù a speranza di furnisce prudutti leggeri ma robusti attraversu disinni innovativi, spessu persunalizati.

● Prodotti di precisione è prudutti elettronichi

A stampa 3D pò pruduce pezzi di titaniu cumplessi è à pareti assai fini, chì sò spessu aduprati per fà casse di orologi, cum'è l'orologi Panerai è Holthinrichs mostrati sopra. Si dice chì e casse di orologi in lega di titaniu saranu ancu una parte futura di l'Apple Watch Ultra.

△Copertura di u cambiu di a cerniera in lega di titaniu stampata in 3D aduprata in u smartphone pieghevole Honor Magic V2 2023

In u 2023, u fabricatore di smartphone Honor hà lanciatu u so novu Magic V2 pieghevole, chì presenta una copertura di u cambiu in titaniu stampata in 3D chì hè più ligera è 150% più forte di a versione precedente in aluminiu. Honor hà dettu chì questu picculu pezzu di titaniu, chì pò esse stampatu in 3D in decine di migliaia, hè a chjave di a durabilità di u pruduttu è di u pieghevole è di u spiegabile fluidu.

● Impianti medichi è dentali

L'implantu di titaniu stampatu in 3D di American Orthofix Medical, u sistema Construx Mimi Ti Spacer, hè statu appruvatu da a FDA di i Stati Uniti in u 2021.

In l'industria medica, l'implanti di titaniu stampati in 3D anu avutu successu in applicazioni di spina dorsale, anca, ghjinochju è estremità per via di a biocompatibilità inerente di u metallu è di e bone proprietà meccaniche, accumpagnate da a capacità di stampà in 3D strutture porose persunalizate (permettendu cusì l'osteointegrazione) è a persunalizazione di massa per migliori risultati per i pazienti. L'implanti di titaniu stampati in 3D stanu ottenendu l'approvazione è a dumanda regulatoria. Siccomu a maiò parte di l'implanti medichi sò fatti per copre un gran numeru di persone cù a stessa cundizione, ùn sò micca adatti per tutti. E persone cun malatie rare sò spessu escluse. Avà, cù a stampa 3D, hè pussibule pruduce implanti specificamente cuncipiti per i singoli pazienti.

In u 2023, un chirurgu in u Regnu Unitu hà realizatu quattru operazioni di u polsu u listessu ghjornu, aduprendu piastre di titaniu stampate in 3D specifiche per u paziente per curregge e deformità di u polsu precedentemente fratturate. U duttore Akshay Malhotra, chirurgu ortopedicu cunsultante è capu clinicu per e mani è i polsi, hà dettu: "Una volta chì stu prucessu di pianificazione hè cumpletu, e piastre su misura sò stampate aduprendu polvere di titaniu, poi testate, spedite in u Regnu Unitu è ​​sterilizzate à l'Ospedale di a Contea in preparazione per l'operazione."

△E viti in titaniu stampate in 3D di CoreLink presentanu una struttura porosa chì prumove a crescita ossea, è e nuove articulazioni per dite in titaniu specifiche per i pazienti di u FingerKit Consortium

I duttori di l'ospedale Manipal in India anu utilizatu titaniu stampatu in 3D quandu anu trattatu un paziente cun cancru chì u so tumore li distrughjia u pettu in u 2022. In generale, l'implanti di sta dimensione serianu troppu pesanti per u corpu umanu, ma postu chì u titaniu hè ligeru è assai resistente, pesa menu di 250 grammi, hè ideale per stampà implanti in u corpu. Grazie à u successu di l'implantu stampatu in 3D, u paziente s'hè cumpletamente ripresu è hè statu capace di vultà à a so vita nurmale senza affidà si à macchine esterne per aiutallu à respirà.

△Grazie à a stampa 3D di titaniu, Angel Cycle Works hè stata capace di riduce significativamente u pesu è ottimizà u disignu di a nova bicicletta Heaven

U titaniu stampatu in 3D hè cumunu in e biciclette di prestazione d'oghje. U titaniu hè adupratu in pedivelle, leve di frenu, steli, supporti di deragliatore è ancu telai cumpleti. U titaniu hè forte cum'è l'aluminiu è ligeru cum'è a fibra di carbonu, senza i prublemi di sustenibilità di a fibra di carbonu. U fabricatore di biciclette Carbon Wasp spiega perchè abbanduneghja l'aluminiu è a fibra di carbonu in favore di l'usu di titaniu stampatu in 3D per custruisce e so ultime pedivelle aftermarket. Carbon Wasp hà dettu: "Avemu inventatu ogni tipu di modi creativi per fissà a pedivella à l'arburu di a scatula di cambiu senza stringhje a fibra di carbonu, ma ci eranu sempre alcuni inserti metallichi richiesti, è incollà l'inserti à a fibra di carbonu averebbe prublemi. À e dumande infinite. Dopu qualchì prototipazione, Carbon Wasp hà scupertu chì una pedivella di titaniu piena di reticolo stampata in 3D hè ligera cum'è u carbonu ma più forte in e zone assai propense à l'impatti. Pensemu sempre chì a fibra di carbonu hè a megliu per parechji altri usi di materiali, cumpresu u telaio, ma stemu digià travagliendu nantu à altre parti di titaniu ".

À propositu di quadri cumpleti, u fabricatore di biciclette Angel Cycle Works dice chì hà stampatu in 3D un quadru tuttu in titaniu in un cumpunente ligeru, chì riduce i secondi cruciali da i tempi di corsa è permette nuove geometrie di cuncepimentu. A so nova superbike, chjamata Heaven, hè 400 grammi più ligera di a versione precedente. Un altru quadru tuttu in lega di titaniu lanciatu da Pilot quest'annu si chjama Pilot Seiren. U quadru di a bicicletta da strada hè interamente stampatu in 3D da titaniu (divisu in trè parti). A cumpagnia dice chì a stampa 3D di titaniu li permette di persunalizà a bicicletta secondu e preferenze di u ciclista, è u quadru ùn richiede alcuna pittura o rivestimentu.

L'impresa di biciclette Mythos offre à i clienti una gamma di pezzi di titaniu stampati in 3D, cumpresi questi manubri, mentre chì Verve Cycling (à diritta) offre nuove pedivelle in titaniu stampate in 3D.

GKN Aerospace prevede di aghjunghje una nova stampante 3D in titaniu à grande scala à a so fabbrica in Texas.

Siccomu a NASA ne hà bisognu solu di unu, a stampa 3D di cumpunenti di titaniu per u bracciu spiegabile lunare hà più sensu chè a fabricazione tradiziunale.

● Fabbricazione

U fabricatore di semiconduttori ASML stampa avà in 3D invece di furgià preforme di vassoi di supportu in titaniu (utilizate in a pruduzzione di wafer), risparmiendu u 64% in materie prime è furnendule più rapidamente. Norsk Titanium, una sucietà di fabricazione additiva di metalli chì utilizza una piattaforma di deposizione di energia diretta (DED), stampa 80 chilogrammi (circa 176 libbre) di preforme di forma quasi netta cù Ti64 per l'usu in a pruduzzione di wafer di semiconduttori.

△Supporto di mozzo di rota in lega di titaniu stampatu in 3D fabbricatu da l'Università di Washington

△Polvera di titaniu

Parechje cumpagnie, cumprese Virtual Foundry, offrenu filu di titaniu per a modellazione di deposizione fusa basata nantu à l'estrusore (FDM). U materiale cuntene polvere metallica incrustata in PLA è pò esse stampatu cù stampanti FDM à temperature di l'estrusore superiori à 205 °C. Dopu à a post-elaborazione è a sinterizzazione, sti filamenti ponu pruduce pezzi metallichi cù un cuntenutu di metallu di più di 90%, rendenduli adatti per a prototipazione.

△U laburatoriu di stampa 3D di metalli di l'università, u Centru Cumunu di Washington per u Dispiegamentu è a Ricerca di Materiali Abbundanti di a Terra, fabrica pezzi di titaniu

In breve, u sviluppu futuru di u titaniu stampatu in 3D hè pienu di speranza è ghjucherà un rolu più impurtante in parechji campi. Attraversu l'innuvazione tecnologica cuntinua è l'espansione di l'applicazioni, u titaniu stampatu in 3D purterà à a sucietà pezzi metallichi più convenienti, efficienti è di alta qualità.