ટાઇટેનિયમ એલોય 3D પ્રિન્ટીંગના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો અને વિકાસ

ટાઇટેનિયમ એ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુઓમાંની એક છે અને તેનો ઉપયોગ એરોસ્પેસ, જોઈન્ટ રિપ્લેસમેન્ટ અને સર્જિકલ ટૂલ્સ, રેસિંગ અને સાયકલ ફ્રેમ્સ, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને અન્ય ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉત્પાદનોમાં થાય છે. ટાઇટેનિયમ અને ટાઇટેનિયમ-આધારિત એલોયને વિવિધ ઉદ્યોગો દ્વારા તેમની ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ, ઉચ્ચ તાકાત-થી-વજન ગુણોત્તર અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કરતાં વધુ સારી કાટ પ્રતિકાર માટે મૂલ્ય આપવામાં આવે છે. આ સામગ્રીનો ઉપયોગ રોકેટ અને વિમાનને હળવા બનાવી શકે છે, જેનાથી બળતણની બચત થાય છે અને પેલોડ વધે છે. ક્ષમતા. તેનો ઉપયોગ સ્માર્ટફોન અને VR ગોગલ્સ જેવા હળવા વજનના ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બનાવવા માટે તેમજ તબીબી પ્રત્યારોપણમાં પણ થઈ શકે છે. વધુમાં, જ્યારે ટાઇટેનિયમના અંતર્ગત ગુણધર્મોને 3D પ્રિન્ટિંગની અનન્ય ક્ષમતાઓ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે ફાયદા વધુ સ્પષ્ટ થશે. તો, 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમના ચોક્કસ ઉપયોગો શું છે? સામાન્ય ટાઇટેનિયમ શું છે પ્રિન્ટરબજારમાં છે?

△3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ભાગો

જીઇ એડિટિવ તરફથી હિપ જોઈન્ટ્સ, સાયકી તરફથી ફેન બ્લેડ, આર્કેમ ડાર્કર તરફથી રોકેટ ટિપ્સ, 3D સિસ્ટમ્સ તરફથી ટાઇટેનિયમ લેટીસ ઘટકો, ઇઓએસ તરફથી ટાઇટેનિયમ સ્ટેન્ટ, ઝેનિથ ટેકનિકા તરફથી સર્જિકલ સ્પાઇનલ ઇમ્પ્લાન્ટ્સ

3D પ્રિન્ટીંગ કાચા માલના કચરાને ઘટાડીને ટાઇટેનિયમનું વધુ કાર્યક્ષમ ઉત્પાદન કરવાની મંજૂરી આપે છે. એક એડિટિવ ટેકનોલોજી તરીકે, મેટલ 3D પ્રિન્ટિંગ સામાન્ય રીતે ભાગ બનાવવા માટે જરૂરી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે, સાથે પ્રમાણમાં ઓછી માત્રામાં સપોર્ટ સ્ટ્રક્ચરલ મટિરિયલનો પણ ઉપયોગ કરે છે. 3D પ્રિન્ટિંગ જટિલ ડિઝાઇન, જેમ કે આંતરિક ચેનલો અને હોલો અથવા જાળીથી ભરેલા ભાગોને વજન ઘટાડવા માટે પણ સક્ષમ બનાવે છે, જે કોઈપણ અન્ય ઉત્પાદન પદ્ધતિ સાથે શક્ય નથી. કારણ કે ત્યાં કોઈ મોલ્ડ અથવા ટૂલિંગ નથી, ટાઇટેનિયમ 3D પ્રિન્ટિંગ ખર્ચ-અસરકારક રીતે દર્દી-વિશિષ્ટ ઇમ્પ્લાન્ટ્સ, પ્રોટોટાઇપ્સ અને સંશોધન સાધનો જેવા એક પ્રકારના ભાગો બનાવી શકે છે. ઉત્પાદન, આરોગ્યસંભાળ, અવકાશ સંશોધન અને વધુને આગળ વધારવા માટે 3D પ્રિન્ટિંગ ટાઇટેનિયમના અસંખ્ય ઉદાહરણો છે.

3D પ્રિન્ટીંગ ટાઇટેનિયમ એલોયનો ઉપયોગ

△2023 માં, પાનેરાઈએ 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ કેસથી સજ્જ સબમર્સિબલ S Brabus PAM01283 રજૂ કર્યું. જમણી બાજુનું ચિત્ર બતાવે છે કે હોલ્થિનરિચ્સ ડીકોન્સ્ટ્રક્ટેડે પ્રથમ 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ઘડિયાળ લોન્ચ કરી હતી.

ટાઇટેનિયમ 3D પ્રિન્ટીંગનો ઉપયોગ પહેલાથી જ તબીબી ઉપકરણો, પર્ફોર્મન્સ સાયકલ, લક્ઝરી ઘડિયાળો અને કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ જેવા વૈવિધ્યસભર ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે વ્યાપકપણે થાય છે, જેમાં નવીન, ઘણીવાર કસ્ટમ ડિઝાઇન દ્વારા હળવા છતાં મજબૂત ઉત્પાદનો પહોંચાડવાની આશા છે.

● ચોકસાઇ ઉત્પાદનો અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનો

3D પ્રિન્ટીંગ ખૂબ જ પાતળી-દિવાલોવાળા, જટિલ ટાઇટેનિયમ ભાગોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ઘડિયાળના કેસ બનાવવા માટે થાય છે, જેમ કે ઉપર બતાવેલ પેનેરાઈ અને હોલ્થિનરિચ ઘડિયાળો. એવું કહેવાય છે કે ટાઇટેનિયમ એલોય ઘડિયાળના કેસ પણ એપલ વોચ અલ્ટ્રાનો આગામી ભાગ હશે.

△2023ના Honor Magic V2 ફોલ્ડિંગ સ્માર્ટફોનમાં 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ એલોય હિન્જ શિફ્ટ કવરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.

2023 માં, સ્માર્ટફોન નિર્માતા Honor એ તેનું નવું ફોલ્ડેબલ Magic V2 લોન્ચ કર્યું, જેમાં 3D-પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ હિન્જ્ડ શિફ્ટ કવર છે જે અગાઉના એલ્યુમિનિયમ વર્ઝન કરતા હળવા અને 150% મજબૂત છે. Honor એ જણાવ્યું હતું કે આ નાનો ટાઇટેનિયમ ટુકડો, જે હજારોમાં 3D પ્રિન્ટ કરી શકાય છે, તે ઉત્પાદનના ટકાઉપણું અને સરળ ફોલ્ડિંગ અને અનફોલ્ડિંગની ચાવી છે.

● તબીબી અને દંત પ્રત્યારોપણ

△અમેરિકન ઓર્થોફિક્સ મેડિકલની 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ઇમ્પ્લાન્ટ કન્સ્ટ્રક્સ મીમી ટી સ્પેસર સિસ્ટમને 2021 માં યુએસ એફડીએ દ્વારા મંજૂરી આપવામાં આવી હતી.

તબીબી ઉદ્યોગમાં, ધાતુની સહજ બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને સારી યાંત્રિક ગુણધર્મોને કારણે, 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ઇમ્પ્લાન્ટ્સ કરોડરજ્જુ, હિપ, ઘૂંટણ અને હાથપગના ઉપયોગોમાં સફળ રહ્યા છે, જે કસ્ટમ છિદ્રાળુ માળખાં (જેનાથી ઓસીઓઇન્ટિગ્રેશન સક્ષમ કરે છે) અને દર્દીના સારા પરિણામો માટે સામૂહિક કસ્ટમાઇઝેશનની 3D પ્રિન્ટિંગ ક્ષમતા સાથે જોડાયેલા છે. 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ઇમ્પ્લાન્ટ્સને નિયમનકારી મંજૂરી અને માંગ મળી રહી છે. મોટાભાગના તબીબી ઇમ્પ્લાન્ટ્સ સમાન સ્થિતિ ધરાવતા મોટી સંખ્યામાં લોકોને આવરી લેવા માટે બનાવવામાં આવતા હોવાથી, તે દરેક માટે યોગ્ય નથી. દુર્લભ રોગો ધરાવતા લોકોને ઘણીવાર બાકાત રાખવામાં આવે છે. હવે, 3D પ્રિન્ટિંગ સાથે, વ્યક્તિગત દર્દીઓ માટે ખાસ રચાયેલ ઇમ્પ્લાન્ટ્સનું ઉત્પાદન શક્ય છે.

2023 માં, યુકેમાં એક સર્જને એક જ દિવસે ચાર કાંડા સર્જરી કરી, જેમાં દર્દી-વિશિષ્ટ 3D-પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ પ્લેટોનો ઉપયોગ કરીને અગાઉ ફ્રેક્ચર થયેલા કાંડાના વિકૃતિઓને સુધારવામાં આવ્યા. ડૉ. અક્ષય મલ્હોત્રા, કન્સલ્ટન્ટ ઓર્થોપેડિક સર્જન અને હાથ અને કાંડા માટે ક્લિનિકલ લીડ, જણાવ્યું હતું કે: "એકવાર આ આયોજન પ્રક્રિયા પૂર્ણ થઈ જાય, પછી ટાઇટેનિયમ પાવડરનો ઉપયોગ કરીને બેસ્પોક પ્લેટો છાપવામાં આવે છે, પછી તેનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે, યુકે મોકલવામાં આવે છે અને સર્જરીની તૈયારી માટે કાઉન્ટી હોસ્પિટલમાં વંધ્યીકૃત કરવામાં આવે છે."

△કોરલિંકના 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ સ્ક્રૂમાં છિદ્રાળુ માળખું છે જે હાડકાના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપે છે, અને ફિંગરકિટ કન્સોર્ટિયમના નવા દર્દી-વિશિષ્ટ ટાઇટેનિયમ આંગળીના સાંધા

ભારતમાં મણિપાલ હોસ્પિટલના ડોકટરોએ 2022 માં એક કેન્સર દર્દીની સારવાર કરતી વખતે 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જેની ગાંઠ તેની છાતીનો નાશ કરી રહી હતી. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, આ કદના ઇમ્પ્લાન્ટ માનવ શરીર માટે ખૂબ ભારે હશે, પરંતુ ટાઇટેનિયમ હલકું અને ખૂબ જ મજબૂત હોવાથી, 250 ગ્રામ કરતા ઓછું વજન ધરાવતું હોવાથી, તે શરીરની અંદર ઇમ્પ્લાન્ટ છાપવા માટે આદર્શ છે. 3D પ્રિન્ટેડ ઇમ્પ્લાન્ટની સફળતાને કારણે, દર્દી સંપૂર્ણપણે સ્વસ્થ થઈ ગયો અને શ્વાસ લેવામાં મદદ કરવા માટે બાહ્ય મશીનો પર આધાર રાખ્યા વિના તેના સામાન્ય જીવનમાં પાછા ફરવા સક્ષમ બન્યો.

△ટાઇટેનિયમ 3D પ્રિન્ટિંગ દ્વારા, એન્જલ સાયકલ વર્ક્સ વજનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરવામાં અને નવી હેવન બાઇકની ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં સક્ષમ હતું.

આજના પર્ફોર્મન્સ બાઇક્સમાં 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ સામાન્ય છે. ટાઇટેનિયમનો ઉપયોગ ક્રેન્ક, બ્રેક લિવર, સ્ટેમ, ડેરેઇલર હેંગર્સ અને ફુલ ફ્રેમમાં પણ થાય છે. ટાઇટેનિયમ એલ્યુમિનિયમ જેટલું મજબૂત અને કાર્બન ફાઇબર જેટલું હલકું છે, કાર્બન ફાઇબરની ટકાઉપણાના મુદ્દાઓ વિના. બાઇક ઉત્પાદક કાર્બન વાસ્પ સમજાવે છે કે તે શા માટે એલ્યુમિનિયમ અને કાર્બન ફાઇબરને છોડીને તેના નવીનતમ આફ્ટરમાર્કેટ ક્રેન્ક આર્મ્સ બનાવવા માટે 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમનો ઉપયોગ કરવાની તરફેણમાં છે. કાર્બન વાસ્પે કહ્યું: “અમે કાર્બન ફાઇબરને સ્ક્વિઝ કર્યા વિના ગિયરબોક્સ શાફ્ટ સાથે ક્રેન્કને ક્લેમ્પ કરવા માટે તમામ પ્રકારની સર્જનાત્મક રીતો સાથે આવ્યા છીએ, પરંતુ હંમેશા કેટલાક મેટલ ઇન્સર્ટ્સની જરૂર હતી, અને ઇન્સર્ટ્સને કાર્બન ફાઇબર સાથે ગ્લુઇંગ કરવાથી સમસ્યાઓ થશે. અનંત પ્રશ્નો માટે. કેટલાક પ્રોટોટાઇપિંગ પછી, કાર્બન વાસ્પને જાણવા મળ્યું કે 3D પ્રિન્ટેડ જાળીથી ભરેલું ટાઇટેનિયમ ક્રેન્ક કાર્બન જેટલું જ હલકું છે પરંતુ ખૂબ જ અસરગ્રસ્ત વિસ્તારોમાં મજબૂત છે. અમને હજુ પણ લાગે છે કે કાર્બન ફાઇબર ઘણા અન્ય ઉપયોગો માટે શ્રેષ્ઠ છે. ફ્રેમ સહિત સામગ્રી, પરંતુ અમે પહેલાથી જ અન્ય ટાઇટેનિયમ ભાગો પર કામ કરી રહ્યા છીએ.”

ફુલ ફ્રેમની વાત કરીએ તો, બાઇક ઉત્પાદક એન્જલ સાયકલ વર્ક્સ કહે છે કે તેણે એક હળવા વજનના ઘટકમાં 3D પ્રિન્ટેડ ઓલ-ટાઇટેનિયમ ફ્રેમ બનાવી છે, જે રેસના સમયને ઘટાડીને મહત્વપૂર્ણ સેકન્ડ્સ બનાવે છે અને નવી ડિઝાઇન ભૂમિતિને સક્ષમ બનાવે છે. તેની નવી સુપરબાઇક, જેને હેવન કહેવામાં આવે છે, તે પાછલા સંસ્કરણ કરતા 400 ગ્રામ હળવી છે. આ વર્ષે પાઇલટ દ્વારા લોન્ચ કરાયેલ અન્ય ઓલ-ટાઇટેનિયમ એલોય ફ્રેમનું નામ પાઇલટ સીરેન છે. રોડ બાઇકની ફ્રેમ સંપૂર્ણપણે 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ (ત્રણ ભાગોમાં વિભાજિત) માંથી બનાવવામાં આવી છે. કંપની કહે છે કે 3D પ્રિન્ટિંગ ટાઇટેનિયમ તેને સવારની પસંદગી અનુસાર બાઇકને કસ્ટમાઇઝ કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને ફ્રેમને કોઈ પેઇન્ટ અથવા કોટિંગની જરૂર નથી.

△સાયકલ કંપની માયથોસ ગ્રાહકોને 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ભાગોની શ્રેણી ઓફર કરે છે, જેમાં આ હેન્ડલબારનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે વર્વ સાયકલિંગ (જમણે) નવા 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ ક્રેન્ક ઓફર કરે છે.

△GKN એરોસ્પેસ તેની ટેક્સાસ ફેક્ટરીમાં એક નવું મોટા પાયે ટાઇટેનિયમ 3D પ્રિન્ટર ઉમેરવાની યોજના ધરાવે છે.

△નાસાને ફક્ત એક જ વસ્તુની જરૂર હોવાથી, ચંદ્ર પર ડિપ્લોયેબલ આર્મ માટે 3D પ્રિન્ટીંગ ટાઇટેનિયમ ઘટકો પરંપરાગત ઉત્પાદન કરતાં વધુ અર્થપૂર્ણ બને છે.

● ઉત્પાદન

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદક ASML હવે ટાઇટેનિયમ કેરિયર ટ્રે પ્રીફોર્મ્સ (વેફર ઉત્પાદનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા) ફોર્જ કરવાને બદલે 3D પ્રિન્ટિંગ કરી રહ્યું છે, જે કાચા માલમાં 64% બચત કરે છે અને તેને ઝડપથી પહોંચાડે છે. નોર્સ્ક ટાઇટેનિયમ, એક મેટલ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપની જે ડાયરેક્ટેડ એનર્જી ડિપોઝિશન (DED) પ્લેટફોર્મનો ઉપયોગ કરે છે, તે સેમિકન્ડક્ટર વેફર ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ માટે Ti64 સાથે 80 કિલોગ્રામ (આશરે 176 પાઉન્ડ) નજીકના-નેટ આકારના પ્રીફોર્મ્સ છાપી રહી છે.

△3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ એલોય વ્હીલ હબ બ્રેકેટ જે યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટન દ્વારા ઉત્પાદિત છે

△ટાઇટેનિયમ પાવડર

વર્ચ્યુઅલ ફાઉન્ડ્રી સહિત ઘણી કંપનીઓ એક્સટ્રુડર-આધારિત ફ્યુઝ્ડ ડિપોઝિશન મોડેલિંગ (FDM) માટે ટાઇટેનિયમ વાયર ઓફર કરે છે. આ સામગ્રીમાં PLA માં એમ્બેડેડ મેટલ પાવડર હોય છે અને 205 °C થી વધુ એક્સટ્રુડર તાપમાને FDM પ્રિન્ટરનો ઉપયોગ કરીને પ્રિન્ટ કરી શકાય છે. પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ અને સિન્ટરિંગ પછી, આ ફિલામેન્ટ્સ 90% થી વધુ ધાતુની સામગ્રીવાળા ધાતુના ભાગોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે, જે તેમને પ્રોટોટાઇપિંગ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

△યુનિવર્સિટી મેટલ 3D પ્રિન્ટિંગ લેબોરેટરી, વોશિંગ્ટન જોઈન્ટ સેન્ટર ફોર અર્થ એબન્ડન્ટ મટિરિયલ્સ ડિપ્લોયમેન્ટ એન્ડ રિસર્ચ, ટાઇટેનિયમમાંથી ભાગો બનાવે છે.

ટૂંકમાં, 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમનો ભાવિ વિકાસ આશાથી ભરેલો છે અને ઘણા ક્ષેત્રોમાં મોટી ભૂમિકા ભજવશે. સતત તકનીકી નવીનતા અને એપ્લિકેશન વિસ્તરણ દ્વારા, 3D પ્રિન્ટેડ ટાઇટેનિયમ સમાજમાં વધુ અનુકૂળ, કાર્યક્ષમ અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ધાતુના ભાગો લાવશે.