DeskFab X1
FF-M140
FF-M220
FF-M300
FF-M420
FF-M800
A titánötvözet 3D nyomtatásának alkalmazási területei és fejlesztése
A titán az egyik leggyakrabban használt fém az additív gyártásban, és repülőgépiparban, ízületpótlásban és sebészeti eszközökben, verseny- és kerékpárvázakban, elektronikában és más nagy teljesítményű termékekben használják. A titánt és a titánalapú ötvözeteket számos iparág nagyra értékeli nagy mechanikai szilárdságuk, magas szilárdság-tömeg arányuk és a rozsdamentes acélnál jobb korrózióállóságuk miatt. Ennek az anyagnak a használata könnyebbé teheti a rakétákat és a repülőgépeket, ezáltal üzemanyagot takarít meg és növeli a hasznos teherbírást. Könnyebb elektronikai eszközök, például okostelefonok és VR-szemüvegek, valamint orvosi implantátumok gyártására is használható. Sőt, ha a titán inherens tulajdonságait a 3D nyomtatás egyedi képességeivel kombinálják, az előnyök még nyilvánvalóbbak lesznek. Szóval, milyen konkrét felhasználási módjai vannak a 3D nyomtatott titánnak? Melyek a titán leggyakoribb felhasználási területei? Nyomtatóvan a piacon?
△3D nyomtatott titán alkatrészek
Csípőízületek a GE Additive-tól, ventilátorlapátok a Sciaky-tól, rakétavégek az Arcam Darker-től, titánrácsos alkatrészek a 3D Systems-től, titán stentek az EOS-tól, sebészeti gerincimplantátumok a Zenith Tecnicától
3D nyomtatás lehetővé teszi a titán hatékonyabb gyártását, miközben csökkenti a nyersanyag-pazarlást. Additív technológiaként a fém 3D nyomtatás jellemzően csak az alkatrész felépítéséhez szükséges anyagokat használja, viszonylag kis mennyiségű tartószerkezeti anyag mellett. A 3D nyomtatás lehetővé teszi az összetett tervek, például a belső csatornák és az üreges vagy ráccsal töltött alkatrészek létrehozását a súlycsökkentés érdekében, amelyek más gyártási módszerekkel nem lehetségesek. Mivel nincsenek formák vagy szerszámok, a titán 3D nyomtatásával költséghatékonyan hozhat létre egyedi alkatrészeket, például betegspecifikus implantátumokat, prototípusokat és kutatási eszközöket. Számtalan példa van a titán 3D nyomtatására a gyártás, az egészségügy, az űrkutatás és egyebek előmozdítása érdekében.
3D nyomtatási titánötvözet felhasználások
△2023-ban a Panerai kiadta a Submersible S Brabus PAM01283 modellt, amely 3D nyomtatott titán tokkal volt felszerelve. A jobb oldali képen látható, hogy a Holthinrichs Deconstructed piacra dobta az első 3D nyomtatott titán órát.
A titán 3D nyomtatást már széles körben alkalmazzák olyan változatos termékek előállítására, mint az orvostechnikai eszközök, a sportkerékpárok, a luxusórák és a szórakoztató elektronikai cikkek, azzal a reménnyel, hogy könnyű, mégis erős termékeket lehet előállítani innovatív, gyakran egyedi tervek révén.
● Precíziós termékek és elektronikai termékek
A 3D nyomtatással nagyon vékony falú, összetett titán alkatrészeket lehet előállítani, amelyeket gyakran használnak óratokok készítéséhez, például a fent látható Panerai és Holthinrichs órákhoz. Állítólag a titánötvözetből készült óratokok az Apple Watch Ultra hamarosan megjelenő részét is képezik majd.
△3D nyomtatott titánötvözetből készült zsanéros eltolható fedél, amelyet a 2023-as Honor Magic V2 összecsukható okostelefonban használtak
2023-ban a Honor okostelefon-gyártó piacra dobta új, összecsukható Magic V2 készülékét, amely egy 3D nyomtatású, titánból készült, csuklós váltófedéllel rendelkezik, amely könnyebb és 150%-kal erősebb, mint az előző alumínium változat. A Honor szerint ez a kis titándarab, amelyből tízezrek 3D nyomtatással készülhetnek, a termék tartósságának és a sima összecsukhatóságnak a kulcsa.
● Orvosi és fogászati implantátumok
△Az American Orthofix Medical 3D nyomtatott titán implantátumát, a Construx Mimi Ti Spacer System-et az Egyesült Államok FDA 2021-ben hagyta jóvá.
Az orvostudományban a 3D nyomtatott titánimplantátumok sikeresen alkalmazhatók gerinc-, csípő-, térd- és végtagproblémákban a fém biokompatibilitásának és jó mechanikai tulajdonságainak köszönhetően, párosulva az egyedi porózus szerkezetek 3D nyomtatásának lehetőségével (ezáltal lehetővé téve az osszeointegrációt) és a jobb betegellátási eredmények érdekében történő tömeges testreszabással. A 3D nyomtatott titánimplantátumok egyre nagyobb hatósági jóváhagyást és keresletet kapnak. Mivel a legtöbb orvosi implantátumot nagyszámú, azonos betegségben szenvedő ember ellátására készítik, nem alkalmasak mindenkinek. A ritka betegségben szenvedők gyakran kimaradnak. A 3D nyomtatásnak köszönhetően ma már olyan implantátumok is előállíthatók, amelyeket kifejezetten az egyes betegek számára terveztek.
2023-ban egy brit sebész ugyanazon a napon négy csuklóműtétet végzett, páciens-specifikus 3D nyomtatott titánlemezeket használva a korábban törött csuklódeformitások korrigálására. Dr. Akshay Malhotra, ortopéd sebész konzultáns és a kéz- és csuklóklinika vezetője elmondta: „Miután ez a tervezési folyamat befejeződött, titánporral egyedi lemezeket nyomtatnak, majd tesztelik, az Egyesült Királyságba szállítják és a megyei kórházban sterilizálják a műtét előkészítéseként.”
△A CoreLink 3D nyomtatott titáncsavarjai porózus szerkezettel rendelkeznek, amely elősegíti a csontnövekedést, a FingerKit Consortium új, páciensspecifikus titán ujjízületei pedig
Az indiai Manipal Kórház orvosai 3D nyomtatott titánt használtak, amikor 2022-ben egy mellkasát pusztító daganatos rákos beteget kezeltek. Általánosságban elmondható, hogy az ekkora implantátumok túl nehezek lennének az emberi test számára, de mivel a titán könnyű és rendkívül erős, kevesebb mint 250 grammot nyom, ideális a testen belüli implantátumok nyomtatásához. A 3D nyomtatott implantátum sikerének köszönhetően a beteg teljesen felépült, és külső légzéssegítő gépek nélkül térhetett vissza normális életéhez.
△A titán 3D nyomtatásnak köszönhetően az Angel Cycle Works jelentősen csökkenteni tudta az új Heaven kerékpár súlyát és optimalizálni a dizájnt.
A 3D nyomtatott titán elterjedt a mai sportkerékpárokban. A titánt hajtókarokban, fékkarokban, kormányszárakban, váltófülekben és még teljes vázakban is használják. A titán olyan erős, mint az alumínium, és olyan könnyű, mint a szénszál, a szénszál fenntarthatósági problémái nélkül. A Carbon Wasp kerékpárgyártó elmagyarázza, miért hagyta el az alumíniumot és a szénszálat a 3D nyomtatott titán használata javára a legújabb utángyártott hajtókarok építéséhez. A Carbon Wasp elmondta: „Mindenféle kreatív módszert kitaláltunk a hajtókarnak a sebességváltó tengelyéhez való rögzítésére a szénszál összenyomása nélkül, de mindig szükség volt néhány fémbetétre, és a betétek szénszálhoz ragasztása problémákat okozott volna. A végtelen kérdésekre válaszolva néhány prototípus elkészítése után a Carbon Wasp rájött, hogy egy 3D nyomtatott, ráccsal töltött titán hajtókar ugyanolyan könnyű, mint a szén, de erősebb a nagyon ütésveszélyes területeken. Továbbra is úgy gondoljuk, hogy a szénszál a legjobb sok más felhasználási módhoz, beleértve a vázat is, de már dolgozunk más titán alkatrészeken is.”
A teljes vázakról szólva, az Angel Cycle Works kerékpárgyártó azt állítja, hogy egyetlen könnyű alkatrészből 3D nyomtatással készített egy teljesen titánból készült vázat, ami kulcsfontosságú másodperceket gyorsít fel a versenyidőkre, és új tervezési geometriákat tesz lehetővé. Az új superbike-juk, a Heaven, 400 grammal könnyebb az előző verziónál. Egy másik, a Pilot által idén piacra dobott, teljesen titánötvözetből készült váz a Pilot Seiren. A közúti kerékpár váza teljes egészében titánból készült 3D nyomtatással (három részre osztva). A cég szerint a titán 3D nyomtatása lehetővé teszi a kerékpár testreszabását a versenyző preferenciái szerint, és a váz semmilyen festést vagy bevonatot nem igényel.
△A Mythos kerékpárgyártó cég 3D nyomtatott titán alkatrészek széles választékát kínálja ügyfeleinek, beleértve ezeket a kormányokat is, míg a Verve Cycling (jobbra) új, 3D nyomtatott titán hajtókarokat kínál.
△A GKN Aerospace új, nagyméretű titán 3D nyomtató telepítését tervezi texasi gyárában
△Mivel a NASA-nak csak egyre van szüksége, a holdra szerelhető kar titán alkatrészeinek 3D nyomtatása logikusabbnak tűnik, mint a hagyományos gyártás.
● Gyártás
Az ASML félvezetőgyártó mostantól 3D nyomtatással gyártja a titán hordozótálca-előformákat (amelyeket a wafergyártásban használnak), a kovácsolás helyett, így 64%-kal kevesebb nyersanyagot takarít meg, és gyorsabban szállítja azokat. A Norsk Titanium, egy irányított energialeválasztásos (DED) platformot használó fém additív gyártó cég, 80 kilogramm (körülbelül 176 font) közel nettó alakú előformát nyomtat Ti64-gyel a félvezető wafergyártásban való felhasználásra.
△A Washingtoni Egyetem által gyártott 3D nyomtatott titánötvözet kerékagy-konzol
△Titánpor
△A Washingtoni Földbőséges Anyagok Felhasználásának és Kutatásának Közös Központja (Washington Joint Center for Earth Abundant Materials Deployment and Research) egyetemi fém 3D nyomtatási laboratórium titánból készít alkatrészeket.