Aplikaj kampoj kaj disvolviĝo de 3D-presado el titana alojo

Titanio estas unu el la plej ofte uzataj metaloj en aldona fabrikado kaj estas uzata en aerspaca, artikprotezaj kaj kirurgiaj iloj, konkursaj kaj biciklaj kadroj, elektroniko kaj aliaj alt-efikecaj produktoj. Titanio kaj titan-bazitaj alojoj estas taksataj de diversaj industrioj pro sia alta mekanika forto, alta forto-peza proporcio, kaj pli bona korodrezisto ol rustorezista ŝtalo. La uzo de ĉi tiu materialo povas malpezigi raketojn kaj aviadilojn, tiel ŝparante fuelon kaj pliigante utilan ŝarĝon. Ĝi ankaŭ povus esti uzata por fari pli malpezajn elektronikaĵojn kiel inteligentaj telefonoj kaj VR-okulvitroj, same kiel en medicinaj enplantaĵoj. Krome, kiam la enecaj ecoj de titanio estas kombinitaj kun la unikaj kapabloj de 3D-presado, la avantaĝoj estos eĉ pli evidentaj. Do, kiaj estas la specifaj uzoj de 3D-presita titanio? Kiuj estas la komunaj titanaj... Presiloestas sur la merkato?

△3D-presitaj titanaj partoj

Koksoartikoj de GE Additive, ventumilklingoj de Sciaky, raketpintoj de Arcam Darker, titanaj kradkomponentoj de 3D Systems, titanaj stentoj de EOS, kirurgiaj mjelenplantaĵoj de Zenith Tecnica

3D-presado ebligas pli efikan fabrikadon de titanio samtempe reduktante krudmaterialan malŝparon. Kiel aldona teknologio, metala 3D-presado tipe uzas nur la materialojn necesajn por konstrui la parton, kune kun relative malgranda kvanto da subtena struktura materialo. 3D-presado ankaŭ ebligas kompleksajn dezajnojn, kiel internajn kanalojn kaj kavajn aŭ kradplenajn partojn por redukti pezon, kiuj ne eblas per iu ajn alia fabrikadmetodo. Ĉar ne ekzistas muldiloj aŭ iloj, titania 3D-presado povas kostefike krei unikajn partojn kiel paciento-specifajn enplantaĵojn, prototipojn kaj esplorilojn. Ekzistas sennombraj ekzemploj de 3D-presado de titanio por antaŭenigi fabrikadon, sanservon, kosmoesploradon kaj pli.

Uzoj de 3D-presado de titana alojo

△En 2023, Panerai lanĉis la Submersible S Brabus PAM01283 ekipitan per 3D-presita titania kazo. La bildo dekstre montras, ke Holthinrichs Deconstructed lanĉis la unuan 3D-presitan titanian horloĝon.

Titania 3D-presado jam estas vaste uzata por produkti produktojn tiel diversajn kiel medicinajn aparatojn, altkvalitajn biciklojn, luksajn horloĝojn kaj konsumelektronikon, kun la espero liveri malpezajn sed fortikajn produktojn per novigaj, ofte laŭmendaj dezajnoj.

● Precizaj produktoj kaj elektronikaj produktoj

3D-presado povas produkti tre maldikmurajn, kompleksajn titanajn partojn, kiuj ofte estas uzataj por fari horloĝujojn, kiel ekzemple la Panerai kaj Holthinrichs-horloĝoj montritaj supre. Oni diras, ke titanalojaj horloĝujoj ankaŭ estos venonta parto de la Apple Watch Ultra.

△3D-presita titana aloja ĉarnira ŝaltilo-kovrilo uzata en la faldebla inteligenta telefono Honor Magic V2 de 2023

En 2023, la poŝtelefonproduktanto Honor lanĉis sian novan faldeblan Magic V2, kiu havas 3D-presitan titanian ĉarnirumitan ŝaltilkovrilon, kiu estas pli malpeza kaj 150% pli forta ol la antaŭa aluminia versio. Honor diris, ke ĉi tiu malgranda titania peco, kiu povas esti 3D-presita en dekoj da miloj, estas la ŝlosilo al la daŭreco kaj glata faldado kaj malfaldado de la produkto.

● Medicinaj kaj dentaj enplantaĵoj

△La 3D-presita titania enplantaĵo Construx Mimi Ti Spacer System de American Orthofix Medical estis aprobita de la usona FDA en 2021.

En la medicina industrio, 3D-presitaj titanaj implantoj estis sukcesaj en aplikoj por spino, kokso, genuo kaj ekstremaĵoj pro la eneca biokongruo kaj bonaj mekanikaj ecoj de la metalo, kunligitaj kun la kapablo 3D-presi laŭmendajn porajn strukturojn (tiel ebligante osteointegriĝon) kaj amasan adaptadon por pli bonaj rezultoj por pacientoj. 3D-presitaj titanaj implantoj akiras reguligan aprobon kaj postulon. Ĉar la plej multaj medicinaj implantoj estas faritaj por kovri grandan nombron da homoj kun la sama kondiĉo, ili ne taŭgas por ĉiuj. Homoj kun raraj malsanoj ofte estas ekskluditaj. Nun, per 3D-presado, eblas produkti implantojn specife desegnitajn por individuaj pacientoj.

En 2023, kirurgo en Britio plenumis kvar pojnokirurgiojn en la sama tago, uzante pacient-specifajn 3D-presitajn titaniajn platojn por korekti antaŭe rompitajn pojnomisformaĵojn. D-ro Akshay Malhotra, konsultista ortopedia kirurgo kaj klinika gvidanto por manoj kaj pojnoj, diris: "Post kiam ĉi tiu planadprocezo finiĝos, specialaj platoj estas presitaj uzante titanian pulvoron, poste testitaj, senditaj al Britio kaj steriligitaj ĉe la Distrikta Hospitalo por prepari por kirurgio."

△La 3D-presitaj titanaj ŝraŭboj de CoreLink havas poran strukturon, kiu antaŭenigas ostokreskon, kaj la novajn paciento-specifajn titanajn fingroartikojn de la FingerKit Consortium.

Kuracistoj ĉe la Manipal-hospitalo en Barato uzis 3D-presitan titanion kiam ili traktis kancerulon, kies tumoro detruis lian bruston en 2022. Ĝenerale parolante, enplantaĵoj de ĉi tiu grandeco estus tro pezaj por la homa korpo por porti, sed ĉar titanio estas malpeza kaj tre forta, pezante malpli ol 250 gramojn, ĝi estas ideala por presi enplantaĵojn ene de la korpo. Danke al la sukceso de la 3D-presita enplantaĵo, la paciento plene resaniĝis kaj povis reveni al sia normala vivo sen dependi de eksteraj maŝinoj por helpi lin spiri.

Per titania 3D-presado, Angel Cycle Works sukcesis signife redukti la pezon kaj optimumigi la dezajnon de la nova Heaven-biciklo.

3D-presita titanio estas ofta en hodiaŭaj altkvalitaj bicikloj. Titanio estas uzata en krankoj, bremsleviloj, tigoj, derailaĵaj pendiloj, kaj eĉ plenaj kadroj. Titanio estas tiel forta kiel aluminio kaj tiel malpeza kiel karbonfibro, sen la daŭripovaj problemoj de karbonfibro. Bicikla fabrikanto Carbon Wasp klarigas kial ĝi forlasas aluminion kaj karbonfibron favore al 3D-presita titanio por konstrui siajn plej novajn postmerkatajn krankobrakojn. Carbon Wasp diris: "Ni elpensis ĉiajn kreivajn manierojn por fiksi la krankon al la rapidumskatolo sen premi la karbonfibron, sed ĉiam necesis kelkaj metalaj enigaĵoj, kaj glui la enigaĵojn al la karbonfibro havus problemojn. Al la senfinaj demandoj. Post iom da prototipado, Carbon Wasp trovis, ke 3D-presita krad-plena titania kranko estas same malpeza kiel karbono sed pli forta en tre emaj areoj. Ni ankoraŭ pensas, ke karbonfibro estas la plej bona por multaj aliaj uzoj. Materialoj, inkluzive de la kadro, sed ni jam laboras pri aliaj titanaj partoj."

Parolante pri plenaj kadroj, la bicikloproduktanto Angel Cycle Works diras, ke ĝi 3D-presis tute-titanian kadron en unu malpeza komponento, kiu rabatas decidajn sekundojn de vetkurtempoj kaj ebligas novajn dezajngeometriojn. Ĝia nova superbiciklo, nomata Heaven, estas 400 gramojn pli malpeza ol la antaŭa versio. Alia tute-titana aloja kadro lanĉita de Pilot ĉi-jare nomiĝas Pilot Seiren. La kadro de la ŝosea biciklo estas tute 3D-presita el titanio (dividita en tri partojn). La kompanio diras, ke 3D-presado de titanio permesas al ĝi adapti la biciklon laŭ la preferoj de la biciklanto, kaj la kadro ne bezonas ian ajn farbon aŭ tegaĵon.

△Biciklofirmao Mythos ofertas al klientoj gamon da 3D-presitaj titanaj partoj, inkluzive de ĉi tiuj biciklstiriloj, dum Verve Cycling (dekstre) ofertas novajn 3D-presitajn titanajn krankojn.

△GKN Aerospace planas aldoni novan grandskalan titanian 3D-printilon al sia fabriko en Teksaso

Ĉar NASA bezonas nur unu, 3D-presado de titanaj komponantoj por la deplojebla luna brako havas pli da senco ol tradicia fabrikado.

● Fabrikado

La duonkonduktaĵa fabrikanto ASML nun 3D-presas anstataŭ forĝi titanajn transportpletajn preformojn (uzatajn en produktado de vaflatoj), ŝparante 64% en krudmaterialoj kaj liverante ilin pli rapide. Norsk Titanium, metala aldonaĵa fabrikada kompanio uzanta platformon por direktita energia deponado (DED), presas 80 kilogramojn (ĉirkaŭ 176 funtojn) da preskaŭ-neta formo preformoj kun Ti64 por uzo en produktado de duonkonduktaĵaj vaflatoj.

△3D presita titana alojrada nabo-krampo fabrikita de la Universitato de Vaŝingtonio

△Titania pulvoro

Pluraj kompanioj, inkluzive de Virtual Foundry, ofertas titanan draton por fandita deponaĵa modelado (FDM) per eltrudilo. La materialo enhavas metalpulvoron enigitan en PLA kaj povas esti presita per FDM-printiloj je eltrudilaj temperaturoj super 205 °C. Post post-prilaborado kaj sinterizado, ĉi tiuj filamentoj povas produkti metalpartojn kun metalenhavo de pli ol 90%, igante ilin taŭgaj por prototipado.

△Universitata metala 3D-presada laboratorio, Vaŝingtona Komuna Centro por Tera Abunda Materiala Disfaldo kaj Esploro, fabrikas partojn el titanio

Mallonge, la estonta disvolviĝo de 3D-presita titanio estas plena de espero kaj ludos pli grandan rolon en multaj kampoj. Per kontinua teknologia novigado kaj aplikaĵa vastiĝo, 3D-presita titanio alportos pli oportunajn, efikajn kaj altkvalitajn metalpartojn al la socio.