Tapassingsfjilden en ûntwikkeling fan 3D-printsjen fan titaniumlegering

Titanium is ien fan 'e meast brûkte metalen yn additive manufacturing en wurdt brûkt yn loftfeart, gewrichtsferfanging en sjirurgyske ark, race- en fytsframes, elektroanika en oare hege prestaasjesprodukten. Titanium en titanium-basearre legeringen wurde wurdearre troch ferskate yndustryen foar har hege meganyske sterkte, hege sterkte-gewichtferhâlding en bettere korrosjebestriding as roestfrij stiel. It gebrûk fan dit materiaal kin raketten en fleantugen lichter meitsje, wêrtroch brânstof besparre wurdt en de ladingkapasiteit fergrutte wurdt. It kin ek brûkt wurde om lichtere elektroanika te meitsjen lykas smartphones en VR-brillen, lykas yn medyske ymplantaten. Boppedat, as de ynherinte eigenskippen fan titanium wurde kombineare mei de unike mooglikheden fan 3D-printsjen, sille de foardielen noch dúdliker wêze. Dus, wat binne de spesifike gebrûken fan 3D-printe titanium? Wat binne de mienskiplike titanium Printers op 'e merk?

△3D-printe titaniumûnderdielen

Heupgewrichten fan GE Additive, fanbladen fan Sciaky, raketpunten fan Arcam Darker, titaniumroosterkomponinten fan 3D Systems, titaniumstents fan EOS, sjirurgyske rêchimplantaten fan Zenith Tecnica

3D-printsjen makket effisjintere produksje fan titanium mooglik, wylst it ôffal fan grûnstoffen ferminderet. As in additive technology brûkt metaal 3D-printsjen typysk allinich de materialen dy't nedich binne om it ûnderdiel te bouwen, tegearre mei in relatyf lytse hoemannichte stipestruktuermateriaal. 3D-printsjen makket ek komplekse ûntwerpen mooglik, lykas ynterne kanalen en holle of roasterfolle ûnderdielen om gewicht te ferminderjen, dy't net mooglik binne mei elke oare produksjemetoade. Omdat d'r gjin mallen of ark binne, kin titanium 3D-printsjen kosteneffektyf unike ûnderdielen meitsje, lykas pasjintspesifike ymplantaten, prototypes en ûndersyksark. D'r binne ûntelbere foarbylden fan 3D-printsjen fan titanium om produksje, sûnenssoarch, romteferkenning en mear foarút te helpen.

Gebrûk fan titaniumlegering yn 3D-printsjen

△Yn 2023 brocht Panerai de Submersible S Brabus PAM01283 út, foarsjoen fan in 3D-printe titaniumkast. De ôfbylding rjochts lit sjen dat Holthinrichs Deconstructed it earste 3D-printe titaniumhorloazje lansearre.

Titanium 3D-printsjen wurdt al in soad brûkt om produkten te produsearjen sa ferskaat as medyske apparaten, prestaasjefytsen, lúkse horloazjes en konsuminte-elektroanika, mei de hope om lichtgewicht, mar sterke produkten te leverjen fia ynnovative, faak oanpaste ûntwerpen.

● Presyzjeprodukten en elektroanyske produkten

3D-printsjen kin tige tinwandige, komplekse titaniumûnderdielen produsearje, dy't faak brûkt wurde om horloazjekasten te meitsjen, lykas de hjirboppe werjûne Panerai- en Holthinrichs-horloazjes. Der wurdt sein dat horloazjekasten fan titaniumlegering ek in takomstich ûnderdiel fan 'e Apple Watch Ultra sille wêze.

△3D-printe skarnierferskowingsdeksel fan titaniumlegering brûkt yn 'e 2023 Honor Magic V2 opklapbere smartphone

Yn 2023 lansearre smartphonemakker Honor syn nije opklapbere Magic V2, dy't in 3D-printe titanium skarnierfoarmige shiftcover hat dy't lichter en 150% sterker is as de foarige aluminiumferzje. Honor sei dat dit lytse titaniumstik, dat yn tsientûzenen 3D-printe wurde kin, de kaai is ta de duorsumens en it soepele op- en útklappen fan it produkt.

● Medyske en toskimplantaten

△It 3D-printe titaniumimplantaat Construx Mimi Ti Spacer System fan American Orthofix Medical waard yn 2021 goedkard troch de Amerikaanske FDA.

Yn 'e medyske yndustry binne 3D-printe titaniumimplantaten suksesfol west yn tapassingen foar de rêchbonke, heupen, knibbels en úteinen fanwegen de inherente biokompatibiliteit en goede meganyske eigenskippen fan it metaal, keppele oan de mooglikheid om oanpaste poreuze struktueren yn 3D-print te meitsjen (wêrtroch osseointegraasje mooglik wurdt) en massa-oanpassing foar bettere pasjintútkomsten. 3D-printe titaniumimplantaten krije hieltyd mear goedkarring fan regeljouwing en fraach. Om't de measte medyske ymplantaten makke binne om in grut oantal minsken mei deselde tastân te dekken, binne se net foar elkenien geskikt. Minsken mei seldsume sykten wurde faak útsletten. No, mei 3D-printsjen, is it mooglik om ymplantaten te produsearjen dy't spesifyk ûntworpen binne foar yndividuele pasjinten.

Yn 2023 fierde in sjirurch yn it Feriene Keninkryk fjouwer polsoperaasjes út op deselde dei, mei pasjintspesifike 3D-printe titaniumplaten om earder brutsen polsdeformaasjes te korrigearjen. Dr. Akshay Malhotra, konsultant ortopedysk sjirurch en klinysk lieder foar hannen en polsen, sei: "Sadree't dit planningsproses foltôge is, wurde maatwurkplaten printe mei titaniumpoeier, dan test, nei it Feriene Keninkryk ferstjoerd en sterilisearre yn it County Hospital as tarieding op sjirurgy."

△De 3D-printe titaniumskroeven fan CoreLink hawwe in poreuze struktuer dy't bonkegroei befoarderet, en de nije pasjintspesifike titaniumfingergewrichten fan it FingerKit Consortium

Dokters yn it Manipal Sikehûs yn Yndia brûkten 3D-printe titanium doe't se yn 2022 in kankerpasjint behannelen waans tumor syn boarst ferneatige. Yn 't algemien soene ymplantaten fan dizze grutte te swier wêze foar it minsklik lichem om te dragen, mar om't titanium lichtgewicht en tige sterk is, mei in gewicht fan minder as 250 gram, is it ideaal foar it printsjen fan ymplantaten yn it lichem. Mei tank oan it súkses fan it 3D-printe ymplantaat herstelde de pasjint folslein en koe hy weromgean nei syn normale libben sûnder ôfhinklik te wêzen fan eksterne masines om him te helpen sykheljen.

△Troch titanium 3D-printsjen koe Angel Cycle Works it gewicht fan 'e nije Heaven-fyts flink ferminderje en it ûntwerp optimalisearje.

3D-printe titanium is gewoan yn 'e prestaasjesfytsen fan hjoed. Titanium wurdt brûkt yn cranks, remhendels, stielen, derailleurhangers en sels folsleine frames. Titanium is sa sterk as aluminium en sa ljocht as koalstofvezel, sûnder de duorsumensproblemen fan koalstofvezel. Fytsfabrikant Carbon Wasp leit út wêrom't it aluminium en koalstofvezel lit falle foar it brûken fan 3D-printe titanium om har lêste aftermarket-crankarmen te bouwen. Carbon Wasp sei: "Wy kamen mei allerlei kreative manieren om de crank oan 'e fersnellingsbakas te klemjen sûnder de koalstofvezel te knypjen, mar d'r wiene altyd wat metalen ynfoegsels nedich, en it lijmen fan 'e ynfoegsels oan' e koalstofvezel soe problemen hawwe. Op 'e einleaze fragen. Nei wat prototyping fûn Carbon Wasp dat in 3D-printe roosterfolle titaniumcrank like licht is as koalstof, mar sterker yn gebieten dy't gefoelich binne foar ynfloed. Wy tinke noch altyd dat koalstofvezel it bêste is foar in protte oare gebrûken. materialen, ynklusyf it frame, mar wy wurkje al oan oare titaniumûnderdielen."

Oer folsleine frames sprutsen, fytsfabrikant Angel Cycle Works seit dat it in folslein titanium frame yn ien lichtgewicht komponint 3D-printe hat, wat krúsjale sekonden fan racetiden skeart en nije ûntwerpgeometrieën mooglik makket. Harren nije superbike, mei de namme Heaven, is 400 gram lichter as de foarige ferzje. In oar frame fan folslein titaniumlegering dat dit jier troch Pilot lansearre is, hjit Pilot Seiren. It frame fan 'e racefyts is folslein 3D-printe fan titanium (ferdield yn trije dielen). It bedriuw seit dat it 3D-printsjen fan titanium it mooglik makket om de fyts oan te passen oan 'e foarkar fan' e rider, en it frame hat gjin ferve of coating nedich.

△Fytsbedriuw Mythos biedt klanten in oanbod fan 3D-printe titanium ûnderdielen, ynklusyf dizze stjoeren, wylst Verve Cycling (rjochts) nije 3D-printe titanium cranks oanbiedt.

△GKN Aerospace is fan plan om in nije grutskalige titanium 3D-printer ta te foegjen oan har fabryk yn Teksas

△Om't NASA mar ien nedich hat, is it 3D-printsjen fan titaniumkomponinten foar de útwreidbere moanneearm sinfoller as tradisjonele fabrikaazje.

● Produksje

Healgeleiderfabrikant ASML printet no 3D ynstee fan titanium dragertray-preforms te smeien (brûkt yn waferproduksje), wêrtroch't 64% oan grûnstoffen besparre wurdt en se rapper levere wurde. Norsk Titanium, in bedriuw foar metaaltafoeging dat in rjochte enerzjyôfsettingsplatfoarm (DED) brûkt, printet 80 kilogram (sawat 176 pûn) oan hast-netto-foarmpreforms mei Ti64 foar gebrûk yn 'e produksje fan healgeleiderwafers.

△3D-printe titaniumlegering tsjilnaafbeugel produsearre troch de Universiteit fan Washington

△Titaniumpoeier

In oantal bedriuwen, wêrûnder Virtual Foundry, biede titaniumtried oan foar fused deposition modeling (FDM) op basis fan in extruder. It materiaal befettet metaalpoeier ynbêde yn PLA en kin printe wurde mei FDM-printers by extrudertemperatueren boppe 205 °C. Nei neiferwurking en sinterjen kinne dizze filamenten metalen ûnderdielen produsearje mei in metaalynhâld fan mear as 90%, wêrtroch't se geskikt binne foar prototyping.

△Universitêr metaal 3D-printlaboratoarium, Washington Joint Center for Earth Abundant Materials Deployment and Research, makket ûnderdielen fan titanium

Koartsein, de takomstige ûntwikkeling fan 3D-printe titanium is fol hoop en sil in in protte fjilden in gruttere rol spylje. Troch trochgeande technologyske ynnovaasje en útwreiding fan tapassingen sil 3D-printe titanium handiger, effisjinter en heechweardige metalen ûnderdielen nei de maatskippij bringe.